જાદુઈ દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજન: પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ

પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ,પરમાણુ સૂત્રPr6O11, મોલેક્યુલર વજન 1021.44.

તેનો ઉપયોગ કાચ, ધાતુશાસ્ત્રમાં અને ફ્લોરોસન્ટ પાવડરના ઉમેરણ તરીકે થઈ શકે છે. પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ એ પ્રકાશમાં મહત્વપૂર્ણ ઉત્પાદનોમાંનું એક છેદુર્લભ પૃથ્વી ઉત્પાદનો.

તેના અનન્ય ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને લીધે, તે સિરામિક્સ, કાચ, દુર્લભ પૃથ્વી કાયમી ચુંબક, દુર્લભ પૃથ્વી ક્રેકીંગ ઉત્પ્રેરક, દુર્લભ પૃથ્વી પોલિશિંગ પાવડર, ગ્રાઇન્ડીંગ સામગ્રી અને ઉમેરણો જેવા ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, આશાસ્પદ સંભાવનાઓ સાથે.

1990 ના દાયકાથી, ચાઇનાની પ્રોડક્શન ટેક્નોલોજી અને પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ માટેના સાધનોએ ઝડપી ઉત્પાદન અને આઉટપુટ વૃદ્ધિ સાથે નોંધપાત્ર સુધારા અને સુધારા કર્યા છે. તે માત્ર સ્થાનિક એપ્લિકેશન વોલ્યુમ અને બજારની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતું નથી, પરંતુ નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં નિકાસ પણ છે. તેથી, ચીનની વર્તમાન ઉત્પાદન તકનીક, ઉત્પાદનો અને પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડનું ઉત્પાદન, તેમજ સ્થાનિક અને વિદેશી બજારોમાં પુરવઠાની માંગ, વિશ્વના સમાન ઉદ્યોગમાં ટોચ પર છે.

ગુણધર્મો

કાળો પાવડર, ઘનતા 6.88g/cm3, ગલનબિંદુ 2042 ℃, ઉત્કલન બિંદુ 3760 ℃. પાણીમાં અદ્રાવ્ય, ત્રિસંયોજક ક્ષાર રચવા માટે એસિડમાં દ્રાવ્ય. સારી વાહકતા.

 
સંશ્લેષણ

1. રાસાયણિક વિભાજન પદ્ધતિ. તેમાં અપૂર્ણાંક સ્ફટિકીકરણ પદ્ધતિ, અપૂર્ણાંક વરસાદ પદ્ધતિ અને ઓક્સિડેશન પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે. દુર્લભ પૃથ્વી નાઈટ્રેટ્સની સ્ફટિક દ્રાવ્યતામાં તફાવતના આધારે ભૂતપૂર્વને અલગ કરવામાં આવે છે. વિભાજન દુર્લભ પૃથ્વી સલ્ફેટ જટિલ ક્ષારના વિવિધ વરસાદના જથ્થાના ઉત્પાદનો પર આધારિત છે. બાદમાં ત્રિસંયોજક Pr3+ થી tetravalent Pr4+ ના ઓક્સિડેશનના આધારે અલગ કરવામાં આવે છે. આ ત્રણ પદ્ધતિઓ ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં તેમના ઓછા દુર્લભ પૃથ્વી પુનઃપ્રાપ્તિ દર, જટિલ પ્રક્રિયાઓ, મુશ્કેલ કામગીરી, ઓછા ઉત્પાદન અને ઊંચા ખર્ચને કારણે લાગુ કરવામાં આવી નથી.

2. અલગ કરવાની પદ્ધતિ. જટિલ નિષ્કર્ષણ વિભાજન પદ્ધતિ અને સેપોનિફિકેશન P-507 નિષ્કર્ષણ વિભાજન પદ્ધતિ સહિત. પહેલાના જટિલ એક્સટ્રુઝન DYPA અને N-263 એક્સટ્રેક્ટન્ટ્સનો ઉપયોગ પ્રેસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ સંવર્ધનની નાઈટ્રિક એસિડ સિસ્ટમમાંથી પ્રાસોઓડીમિયમને કાઢવા અને અલગ કરવા માટે કરે છે, જેના પરિણામે Pr6O11 99% 98% ઉપજ મળે છે. જો કે, જટિલ પ્રક્રિયા, જટિલ એજન્ટોના ઊંચા વપરાશ અને ઉચ્ચ ઉત્પાદન ખર્ચને કારણે તેનો ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો નથી. બાદમાંના બેમાં P-507 સાથે પ્રાસોડીમિયમનું સારું નિષ્કર્ષણ અને વિભાજન છે, જે બંને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં લાગુ કરવામાં આવ્યા છે. જો કે, પ્રેસોડીમિયમના P-507 નિષ્કર્ષણની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને P-204ના ઊંચા નુકશાન દરને કારણે, P-507 નિષ્કર્ષણ અને અલગ કરવાની પદ્ધતિ હાલમાં સામાન્ય રીતે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.

3. આયન વિનિમય પદ્ધતિ તેની લાંબી પ્રક્રિયા, મુશ્કેલીકારક કામગીરી અને ઓછી ઉપજને કારણે ઉત્પાદનમાં ભાગ્યે જ ઉપયોગમાં લેવાય છે, પરંતુ ઉત્પાદનની શુદ્ધતા Pr6O11 ≥ 99 5%, ઉપજ ≥ 85% અને સાધનસામગ્રીના એકમ દીઠ ઉત્પાદન પ્રમાણમાં ઓછું છે.

1) આયન વિનિમય પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પ્રાસીઓડીમિયમ ઓક્સાઈડ ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન: કાચા માલ તરીકે પ્રાસીઓડીમિયમ નિયોડીમિયમ સમૃદ્ધ સંયોજનો (Pr, Nd) 2Cl3 નો ઉપયોગ. તે ફીડ સોલ્યુશન (Pr, Nd) Cl3 માં તૈયાર કરવામાં આવે છે અને સંતૃપ્ત દુર્લભ પૃથ્વીને શોષવા માટે શોષણ કૉલમમાં લોડ કરવામાં આવે છે. જ્યારે ઇનકમિંગ ફીડ સોલ્યુશનની સાંદ્રતા આઉટફ્લોની સાંદ્રતા જેટલી જ હોય ​​છે, ત્યારે દુર્લભ પૃથ્વીનું શોષણ પૂર્ણ થાય છે અને આગળની પ્રક્રિયાના ઉપયોગની રાહ જોવામાં આવે છે. કૉલમને કેશનિક રેઝિનમાં લોડ કર્યા પછી, CuSO4-H2SO4 સોલ્યુશનનો ઉપયોગ કૉલમમાં પ્રવાહ માટે Cu H+ રેર અર્થ સેપરેશન કૉલમ તૈયાર કરવા માટે થાય છે. શ્રેણીમાં એક શોષણ કૉલમ અને ત્રણ વિભાજન કૉલમને કનેક્ટ કર્યા પછી, EDT A (0 015M) નો ઉપયોગ કરો પ્રથમ શોષણ કૉલમના ઇનલેટમાંથી ઇલ્યુશન સેપરેશન (લીચિંગ રેટ 1 2cm/min）) જ્યારે નિયોડીમિયમ પ્રથમ વખત ના આઉટલેટ પર વહે છે લીચિંગ વિભાજન દરમિયાન ત્રીજો વિભાજન સ્તંભ, તેને રીસીવર દ્વારા એકત્રિત કરી શકાય છે અને વિભાજન સ્તંભમાં નિયોડીમિયમને અલગ કર્યા પછી, વિભાજન સ્તંભના આઉટલેટ પર શુદ્ધ PrCl3 દ્રાવણ એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને રાસાયણિક સારવારને આધિન કરવામાં આવે છે. Pr6O11 ઉત્પાદન બનાવવાની મુખ્ય પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: કાચો માલ → ફીડ સોલ્યુશનની તૈયારી → શોષણ સ્તંભ પર દુર્લભ પૃથ્વીનું શોષણ → વિભાજન સ્તંભનું જોડાણ → લીચિંગ વિભાજન → શુદ્ધ પ્રાસોડીયમ સોલ્યુશનનું સંગ્રહ → ઓક્સાલિક એસિડ અવક્ષેપ → પેક → શોધ.

2) P-204 નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને praseodymium oxide ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન: lanthanum cerium praseodymium chloride (La, Ce, Pr) Cl3 નો કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ કરીને. કાચા માલને પ્રવાહીમાં ભેળવો, P-204 ને સેપોનિફાઈ કરો અને એક્સ્ટ્રેક્ટન્ટ સોલ્યુશન બનાવવા માટે કેરોસીન ઉમેરો. મિશ્રિત સ્પષ્ટીકરણ નિષ્કર્ષણ ટાંકીમાં એક્સટ્રેક્ટેડ પ્રાસોડીમિયમમાંથી ફીડ પ્રવાહીને અલગ કરો. પછી કાર્બનિક તબક્કામાં અશુદ્ધિઓને ધોઈ લો, અને શુદ્ધ PrCl3 સોલ્યુશન મેળવવા માટે પ્રસિયોડીમિયમ કાઢવા HCl નો ઉપયોગ કરો. પ્રેસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ ઉત્પાદન મેળવવા માટે ઓક્સાલિક એસિડ, કેલ્સિન અને પેકેજ સાથે અવક્ષેપ કરો. મુખ્ય પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: કાચો માલ → ફીડ સોલ્યુશનની તૈયારી → પ્રાસોડીયમિયમનું P-204 નિષ્કર્ષણ → વોશિંગ → પ્રાસીઓડીમિયમનું બોટમ એસિડ સ્ટ્રીપીંગ → શુદ્ધ PrCl3 સોલ્યુશન → ઓક્સાલિક એસિડ અવક્ષેપ → કેલ્સિનેશન → પરીક્ષણ → પેકેજિંગ (પ્રાસોડીમિયમ)

3) P507 નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પ્રાસેઓડીમિયમ ઓક્સાઇડ ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન: કાચા માલ તરીકે દક્ષિણ આયનીય રેર અર્થ કોન્સન્ટ્રેટ (REO ≥ 45%, praseodymium oxide ≥ 75%) માંથી મેળવેલા સેરિયમ પ્રાસોડીમિયમ ક્લોરાઇડ (Ce, Pr) Cl3 નો ઉપયોગ કરીને. નિષ્કર્ષણ ટાંકીમાં તૈયાર ફીડ સોલ્યુશન અને P507 એક્સટ્રેક્ટન્ટ સાથે પ્રાસોડીમિયમ કાઢ્યા પછી, કાર્બનિક તબક્કામાં અશુદ્ધિઓ HCl સાથે ધોવાઇ જાય છે. છેલ્લે, શુદ્ધ PrCl3 સોલ્યુશન મેળવવા માટે HCl વડે પ્રસિયોડીમિયમ પાછું કાઢવામાં આવે છે. ઓક્સાલિક એસિડ, કેલ્સિનેશન અને પેકેજિંગ સાથે પ્રસિયોડીમિયમનો વરસાદ પ્રેસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ ઉત્પાદનો આપે છે. મુખ્ય પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: કાચો માલ → ફીડ સોલ્યુશનની તૈયારી → P-507 સાથે પ્રાસેઓડીમિયમનું નિષ્કર્ષણ → અશુદ્ધતા ધોવાનું → પ્રાસિયોડીમિયમનું વિપરીત નિષ્કર્ષણ → શુદ્ધ PrCl3 સોલ્યુશન → ઓક્સાલિક એસિડ અવક્ષેપ → કેલ્સિનેશન → શોધ → પેકેજિંગ (પ્રાસેઓડીમિયમ ઉત્પાદનો).

4) P507 નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પ્રાસીઓડીમિયમ ઓક્સાઈડ ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન: સિચુઆન રેર અર્થ કોન્સન્ટ્રેટની પ્રક્રિયામાંથી મેળવેલા લેન્થેનમ પ્રેસોડીમિયમ ક્લોરાઈડ (Cl, Pr) Cl3 નો ઉપયોગ કાચા માલ તરીકે થાય છે (REO ≥ 45%, praseodymium oxide), અને 8%. ફીડ પ્રવાહીમાં તૈયાર. પછી એક્સ્ટ્રક્શન ટાંકીમાં સેપોનિફાઇડ P507 એક્સ્ટ્રક્શન એજન્ટ વડે પ્રાસોડીમિયમ કાઢવામાં આવે છે, અને HCl ધોવાથી ઓર્ગેનિક તબક્કામાં રહેલી અશુદ્ધિઓ દૂર કરવામાં આવે છે. પછી, શુદ્ધ PrCl3 સોલ્યુશન મેળવવા માટે HCl નો ઉપયોગ praseodymium ના વિપરીત નિષ્કર્ષણ માટે કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રાસોડીયમીયમ ઓક્સાઇડ ઉત્પાદનો ઓક્સાલિક એસિડ, કેલ્સિનિંગ અને પેકેજીંગ સાથે પ્રાસોઓડીમિયમની અવક્ષેપ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. મુખ્ય પ્રક્રિયા છે: કાચો માલ → ઘટક દ્રાવણ → P-507 નિષ્કર્ષણ પ્રાસેઓડીમિયમ → અશુદ્ધતા ધોવાનું → પ્રાસિયોડીમિયમનું વિપરીત નિષ્કર્ષણ → શુદ્ધ PrCl3 સોલ્યુશન → ઓક્સાલિક એસિડ અવક્ષેપ → કેલ્સિનેશન → પરીક્ષણ → પેકેજિંગ (પ્રાસોડીમિયમ)

હાલમાં, ચાઇનામાં પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ ઉત્પાદનોના ઉત્પાદન માટેની મુખ્ય પ્રક્રિયા તકનીક એ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને P507 નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ છે, જે વિવિધ વ્યક્તિગત દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે અને તે જ એક અદ્યતન ઉત્પાદન પ્રક્રિયા તકનીક બની ગઈ છે. વિશ્વભરમાં ઉદ્યોગ, ટોચની વચ્ચે રેન્કિંગ.

અરજી

1. રેર અર્થ ગ્લાસમાં એપ્લિકેશન

કાચના વિવિધ ઘટકોમાં દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ ઉમેર્યા પછી, દુર્લભ પૃથ્વીના ચશ્માના વિવિધ રંગો બનાવી શકાય છે, જેમ કે લીલા કાચ, લેસર ગ્લાસ, મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ અને ફાઈબર ઓપ્ટિક ગ્લાસ, અને તેનો ઉપયોગ દિવસેને દિવસે વિસ્તરી રહ્યો છે. કાચમાં પ્રેસોડીમિયમ ઓક્સાઈડ ઉમેર્યા પછી, લીલા રંગનો કાચ બનાવી શકાય છે, જે ઉચ્ચ ગુણવત્તાની કલાત્મક કિંમત ધરાવે છે અને તે રત્નોનું અનુકરણ પણ કરી શકે છે. આ પ્રકારનો કાચ જ્યારે સામાન્ય સૂર્યપ્રકાશના સંપર્કમાં આવે ત્યારે લીલો દેખાય છે, જ્યારે તે મીણબત્તીના પ્રકાશ હેઠળ લગભગ રંગહીન હોય છે. તેથી, તેનો ઉપયોગ આકર્ષક રંગો અને આરાધ્ય ગુણો સાથે નકલી રત્નો અને કિંમતી શણગાર બનાવવા માટે થઈ શકે છે.

2. રેર અર્થ સિરામિક્સમાં એપ્લિકેશન

રેર અર્થ ઓક્સાઇડ્સનો ઉપયોગ સિરામિક્સમાં એડિટિવ્સ તરીકે કરી શકાય છે જેથી કરીને વધુ સારી કામગીરી સાથે ઘણી દુર્લભ પૃથ્વી સિરામિક્સ બનાવવામાં આવે. તેમની વચ્ચેના દુર્લભ પૃથ્વી ફાઇન સિરામિક્સ પ્રતિનિધિ છે. તે અત્યંત પસંદ કરેલ કાચી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે અને નિયંત્રિત કરવા માટે સરળ પ્રક્રિયાઓ અને પ્રક્રિયા તકનીકોને અપનાવે છે, જે સિરામિક્સની રચનાને ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે. તેને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: કાર્યાત્મક સિરામિક્સ અને ઉચ્ચ-તાપમાન માળખાકીય સિરામિક્સ. રેર અર્થ ઓક્સાઇડ ઉમેર્યા પછી, તેઓ વિવિધ એપ્લિકેશનની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે સિન્ટરિંગ, ઘનતા, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને સિરામિક્સના તબક્કાની રચનામાં સુધારો કરી શકે છે. કલરન્ટ તરીકે પ્રાસીઓડીમિયમ ઓક્સાઈડથી બનેલી સિરામિક ગ્લેઝ ભઠ્ઠાની અંદરના વાતાવરણથી પ્રભાવિત થતી નથી, સ્થિર રંગ દેખાવ ધરાવે છે, તેજસ્વી ગ્લેઝ સપાટી ધરાવે છે, ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે, સિરામિક્સની થર્મલ સ્થિરતા અને ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે, રંગોની વિવિધતામાં વધારો કરી શકે છે. અને ખર્ચ ઘટાડે છે. સિરામિક પિગમેન્ટ્સ અને ગ્લેઝમાં પ્રાસેઓડીમિયમ ઓક્સાઈડ ઉમેર્યા પછી, રેર અર્થ પ્રેસોડીમિયમ પીળો, પ્રાસોડીમિયમ ગ્રીન, અંડરગ્લેઝ રેડ પિગમેન્ટ્સ અને વ્હાઇટ ઘોસ્ટ ગ્લેઝ, આઇવરી યલો ગ્લેઝ, એપલ ગ્રીન પોર્સેલેઇન વગેરેનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે. આ પ્રકારના કલાત્મક પોર્સેલેઇનની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા છે અને સારી રીતે નિકાસ કરવામાં આવે છે, જે વિદેશમાં લોકપ્રિય છે. સંબંધિત આંકડાઓ અનુસાર, સિરામિક્સમાં પ્રાસેઓડીમિયમ નિયોડીમિયમનો વૈશ્વિક ઉપયોગ એક હજાર ટનથી વધુ છે, અને તે પ્રાસોઓડીમિયમ ઓક્સાઇડનો મુખ્ય ઉપયોગકર્તા પણ છે. ભવિષ્યમાં વધુ વિકાસ થશે તેવી અપેક્ષા છે.

3. દુર્લભ પૃથ્વી કાયમી ચુંબકમાં એપ્લિકેશન

(Pr, Sm) Co5 નું મહત્તમ ચુંબકીય ઉર્જા ઉત્પાદન (BH) સ્થાયી ચુંબક m=27MG θ e (216K J/m3). અને PrFeB નું (BH) m 40MG θ E (320K J/m3) છે. તેથી, પીઆર ઉત્પાદિત કાયમી ચુંબકનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક અને નાગરિક ઉદ્યોગો બંનેમાં સંભવિત એપ્લિકેશનો ધરાવે છે.

4. કોરન્ડમ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સ બનાવવા માટે અન્ય ક્ષેત્રોમાં એપ્લિકેશન.

સફેદ કોરન્ડમના આધારે, લગભગ 0.25% પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ ઓક્સાઇડ ઉમેરવાથી દુર્લભ પૃથ્વી કોરન્ડમ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સ બનાવી શકાય છે, તેમના ગ્રાઇન્ડીંગ કાર્યક્ષમતામાં ઘણો સુધારો થાય છે. ગ્રાઇન્ડીંગ રેટમાં 30% થી 100% વધારો કરો અને સર્વિસ લાઇફ બમણી કરો. પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડમાં ચોક્કસ સામગ્રી માટે સારી પોલિશિંગ ગુણધર્મો છે, તેથી તેનો ઉપયોગ પોલિશિંગ કામગીરી માટે પોલિશિંગ સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે. તે સેરિયમ આધારિત પોલિશિંગ પાવડરમાં લગભગ 7.5% પ્રેસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ ધરાવે છે અને તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ, મેટલ પ્રોડક્ટ્સ, ફ્લેટ ગ્લાસ અને ટેલિવિઝન ટ્યુબને પોલિશ કરવા માટે થાય છે. પોલિશિંગ ઇફેક્ટ સારી છે અને એપ્લિકેશન વોલ્યુમ મોટી છે, જે હાલમાં ચીનમાં મુખ્ય પોલિશિંગ પાવડર બની ગયો છે. વધુમાં, પેટ્રોલિયમ ક્રેકિંગ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં સુધારો કરી શકે છે, અને તેનો ઉપયોગ સ્ટીલ બનાવવા, પીગળેલા સ્ટીલને શુદ્ધ કરવા, વગેરે માટે ઉમેરણો તરીકે થઈ શકે છે. ટૂંકમાં, પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ સતત વિસ્તરી રહ્યો છે, ઉપરાંત મિશ્ર સ્થિતિમાં વધુ ઉપયોગ થાય છે. praseodymium ઓક્સાઇડનું એક સ્વરૂપ. ભવિષ્યમાં પણ આ ટ્રેન્ડ ચાલુ રહેશે તેવો અંદાજ છે.