Metoda priprave čiščenja redkih zemelj -
Vseh 16 redkih zemeljskih elementov razen Pm je mogoče očistiti do 6N (99,9999 odstotkov) čistosti. Relativno zapleteno in težko je v kemičnem procesu ločiti in ekstrahirati posamezne čiste redke zemeljske elemente iz mešanih spojin redkih zemelj, pridobljenih po razpadu koncentratov redkih zemelj. Obstajata dva glavna razloga. Prvič, fizikalne in kemijske lastnosti lantanidnih elementov so zelo podobne, večina ionov redkih zemelj pa ima polmer med dvema sosednjima elementoma, ki sta si zelo podobna in sta stabilna trivalentna stanja v vodnih raztopinah. Redki zemeljski ioni imajo veliko afiniteto do vode, in ker so zaščiteni s hidrati, so njihove kemične lastnosti zelo podobne, zato sta ločevanje in čiščenje izjemno težavni. Drugi je, da mešane spojine redkih zemelj, pridobljene po razpadu koncentratov redkih zemelj, vsebujejo številne spremljajoče nečistoče (kot so uran, torij, niobij, tantal, titan, cirkonij, železo, kalcij, silicij, fluor, fosfor itd.) . Zato je treba v procesu ločevanja redkih zemeljskih elementov upoštevati ne le ločitev teh ducatov redkih zemeljskih elementov z izjemno podobnimi kemičnimi lastnostmi, temveč tudi ločitev med redkimi zemeljskimi elementi in spremljajočimi nečistočimi elementi.
proizvodni material
Redke zemeljske kovine na splošno delimo na mešane redke zemeljske kovine in posamezne redke zemeljske kovine. Sestava mešane kovine redkih zemelj je blizu prvotni sestavi redkih zemelj v rudi, posamezna kovina pa je kovina, ločena in rafinirana iz vsake redke zemlje. Redke zemeljske okside (razen oksidov samarija, evropija, itbija in tulija) je težko reducirati v eno kovino s splošnimi metalurškimi metodami zaradi njihove velike toplote tvorbe in visoke stabilnosti. Zato so danes običajne surovine za proizvodnjo redkih zemeljskih kovin njihovi kloridi in fluoridi.
Elektroliza staljene soli
Industrijska množična proizvodnja mešanih redkih zemeljskih kovin običajno uporablja elektrolizo staljene soli. Ta metoda je segrevanje in taljenje spojin redkih zemelj, kot so kloridi redkih zemelj, in nato elektroliza, da se redke zemeljske kovine oborijo na katodi. Obstajata dve metodi elektrolize: kloridna elektroliza in oksidna elektroliza. Metode priprave posameznih redkih zemeljskih kovin se razlikujejo od elementa do elementa. Samarij, europij, iterbij in tulij zaradi visokega parnega tlaka niso primerni za elektrolitsko pripravo, namesto tega se uporablja redukcijska destilacija. Druge elemente lahko pripravimo z elektrolizo ali metalotermično redukcijo.
Kloridna elektroliza je najpogostejša metoda za pridobivanje kovin, predvsem za mešane redke zemeljske kovine s preprostim postopkom, nizkimi stroški in majhnimi vložki, največja pomanjkljivost pa je sproščanje plina klora, ki onesnažuje okolje.
Oksidna elektroliza ne oddaja škodljivih plinov, je pa strošek nekoliko višji. Na splošno so posamezne redke zemlje z višjimi proizvodnimi cenami, kot sta neodim in prazeodim, elektrolizirane z oksidi.
Zmanjšanje vakuuma
Metoda elektrolize lahko pripravi le redke zemeljske kovine splošne industrijske kakovosti. Če želite pripraviti kovine z nizko vsebnostjo nečistoč in visoko čistostjo, se za njihovo pripravo običajno uporablja vakuumska termična redukcija. Na splošno se iz redkih zemeljskih oksidov najprej naredijo fluoridi redkih zemelj, ki jih reduciramo s kovinskim kalcijem v vakuumski indukcijski peči, da dobimo surove kovine, nato pa ponovno stopijo in destilirajo, da dobijo čistejše kovine. Ta metoda lahko proizvede vse posamezne redke zemeljske kovine, vendar na ta način ni mogoče uporabiti samarija, evropija, itbija in tulija. Redoks potenciali samarija, evropija, iterbija, tulija in kalcija le delno zmanjšajo fluoride redkih zemelj. Na splošno so te kovine pripravljene po principu visokega parnega tlaka teh kovin in nizkega parnega tlaka kovine lantana. Oksidi teh štirih redkih zemelj se pomešajo z ostanki kovine lantana in nato reducirajo v vakuumski peči. Primerjava aktivnih lantanov, samarija, evropija, iterbija, tulija lantan reducira v kovino in zbere na kondenzu, ki se zlahka loči od žlindre.
