Metoda pripreme rijetke zemlje - pročišćavanje
Svih 16 rijetkih zemnih elemenata osim Pm-a može se pročistiti na čistoću od 6N (99.9999%). Relativno je komplicirano i teško u kemijskom procesu odvojiti i izdvojiti pojedinačne čiste elemente rijetke zemlje iz miješanih spojeva rijetkih zemalja dobivenih nakon razgradnje koncentrata rijetkih zemalja. Dva su glavna razloga. Prvo, fizikalna i kemijska svojstva elemenata lantanida vrlo su slična, a većina rijetkih zemljanih iona ima radijus između dva susjedna elementa, koji su vrlo slični i stabilna su trovalentna stanja u vodenim otopinama. Rijetki zemljani ioni imaju visok afinitet prema vodi, a budući da su zaštićeni hidratima, njihova kemijska svojstva su vrlo slična, pa su odvajanje i pročišćavanje izuzetno teški. Drugi je da miješani spojevi rijetkih zemalja dobiveni nakon razgradnje koncentrata rijetkih zemalja imaju mnogo pratećih nečistoća (kao što su uran, torij, niobij, tantalum, titan, cirkonij, željezo, kalcij, silicij, fluor, fosfor itd.). Stoga se u procesu odvajanja rijetkih zemnih elemenata mora uzeti u obzir ne samo odvajanje ovih desetak rijetkih zemnih elemenata s iznimno sličnim kemijskim svojstvima, već i odvajanje između rijetkih zemnih elemenata i pratećih nečistoća.
repromaterijal
Rijetki zemni metali općenito se dijele na miješane metale rijetkih zemalja i pojedinačne rijetke zemljoposlene metale. Sastav miješanog rijetkog zemnog metala blizak je izvornom sastavu rijetkih zemalja u rudi, a pojedinačni metal je metal odvojen i rafiniran od svake rijetke zemlje. Rijetke zemne okside (osim samarija, europija, iterbija i tiluijevih oksida) teško je smanjiti na jedan metal općim metalurškim metodama zbog velike topline stvaranja i visoke stabilnosti. Stoga su današnje uobičajene sirovine za proizvodnju rijetkih zemnih metala njihovi kloridi i fluoridi.
Elektroliza rastopljene soli
Industrijska masovna proizvodnja miješanih metala rijetkih zemalja općenito koristi elektrolizu rastaljene soli. Ova metoda je zagrijavanje i topljenje rijetkih zemnih spojeva kao što su rijetki zemljani kloridi, a zatim elektroliza za taloženje rijetkih zemnih metala na katodi. Postoje dvije metode elektrolize: elektroliza klorida i oksidna elektroliza. Metode pripreme pojedinačnih rijetkih zemnih metala variraju od elementa do elementa. Samarij, europij, iterij i tiulij nisu prikladni za elektrolitičku pripremu zbog visokog tlaka pare, a umjesto toga koristi se destilacija redukcije. Ostali elementi mogu se pripremiti elektrolizom ili metallothermičkom redukcijom.
Elektroliza klorida najčešća je metoda za proizvodnju metala, posebno za miješane rijetke zemne metale s jednostavnim procesom, niskom cijenom i malim ulaganjima, ali najveći nedostatak je oslobađanje klornog plina, koji zagađuje okoliš.
Elektroliza oksida ne emitira štetne plinove, ali je cijena nešto veća. Općenito, pojedinačne rijetke zemlje s višim proizvodnim cijenama, kao što su neodimij i praseodimij, elektrolizirane su oksidima.
Smanjenje vakuuma
Metoda elektrolize može pripremiti samo rijetke zemne metale općeg industrijskog stupnja. Ako želite pripremiti metale s niskim nečistoćama i visokom čistoćom, vakuumska toplinska redukcija se općenito koristi za njihovu pripremu. Općenito, rijetki zemni oksidi prvo se pretvaraju u fluoride rijetkih zemalja, koji se smanjuju metalnim kalcijem u vakuumskoj indukcijskoj peći kako bi se dobili sirovi metali, a zatim tope i destiliraju kako bi se dobili čišći metali. Ova metoda može proizvesti sve pojedinačne rare zemljane metale, ali samarij, europij, iterbij i tilij ne mogu se koristiti na ovaj način. Redoks potencijali samarija, europija, iterbija, tilija i kalcija samo djelomično smanjuju rijetke zemne fluoride. Općenito, ovi metali se pripremaju pomoću principa visokog tlaka pare ovih metala i niskog tlaka pare metala lantana. Oksidi ove četiri rijetke zemlje miješaju se s metalnim ostacima lantana, a zatim se smanjuju u vakuumskoj peći. Usporedba lantana Active, samarium, europium, iterbij, tupium se svodi na metal lantanom i skuplja na kondenzaciji, koja se lako odvaja od troske.