जादुई दुर्लभ पृथ्वी यौगिक: प्रेसियोडायमियम ऑक्साइड

प्रेजोडायमियम ऑक्साइड,आणविक सूत्रपीआर6ओ11, आणविक भार 1021.44।

इसका उपयोग कांच, धातु विज्ञान और फ्लोरोसेंट पाउडर के लिए एक योज्य के रूप में किया जा सकता है। प्रेसियोडायमियम ऑक्साइड प्रकाश में महत्वपूर्ण उत्पादों में से एक हैदुर्लभ पृथ्वी उत्पाद.

अपने अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण, इसका व्यापक रूप से आशाजनक संभावनाओं के साथ सिरेमिक, कांच, दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक, दुर्लभ पृथ्वी क्रैकिंग उत्प्रेरक, दुर्लभ पृथ्वी पॉलिशिंग पाउडर, पीसने वाली सामग्री और एडिटिव्स जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

1990 के दशक के बाद से, प्रेज़ियोडिमियम ऑक्साइड के लिए चीन की उत्पादन तकनीक और उपकरणों ने तेजी से उत्पाद और आउटपुट वृद्धि के साथ महत्वपूर्ण सुधार और सुधार किए हैं। यह न केवल घरेलू आवेदन की मात्रा और बाजार की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, बल्कि काफी मात्रा में निर्यात भी करता है। इसलिए, चीन की वर्तमान उत्पादन तकनीक, उत्पाद और प्रेज़ियोडिमियम ऑक्साइड का उत्पादन, साथ ही घरेलू और विदेशी बाजारों में आपूर्ति की मांग, दुनिया में एक ही उद्योग में शीर्ष पर है।

गुण

काला पाउडर, घनत्व 6.88 ग्राम/सेमी3, गलनांक 2042 ℃, क्वथनांक 3760 ℃। पानी में अघुलनशील, अम्ल में घुलनशील, त्रिसंयोजक लवण बनाता है। अच्छी चालकता.

 
संश्लेषण

1. रासायनिक पृथक्करण विधि. इसमें भिन्नात्मक क्रिस्टलीकरण विधि, भिन्नात्मक अवक्षेपण विधि और ऑक्सीकरण विधि शामिल हैं। पूर्व को दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट की क्रिस्टल घुलनशीलता में अंतर के आधार पर अलग किया जाता है। पृथक्करण दुर्लभ पृथ्वी सल्फेट जटिल लवणों के विभिन्न वर्षा मात्रा उत्पादों पर आधारित है। बाद वाले को त्रिसंयोजक Pr3+ से टेट्रावैलेंट Pr4+ के ऑक्सीकरण के आधार पर अलग किया जाता है। इन तीन विधियों को उनकी कम दुर्लभ पृथ्वी पुनर्प्राप्ति दर, जटिल प्रक्रियाओं, कठिन संचालन, कम उत्पादन और उच्च लागत के कारण औद्योगिक उत्पादन में लागू नहीं किया गया है।

2. पृथक्करण विधि. जिसमें संकुलन निष्कर्षण पृथक्करण विधि और साबुनीकरण पी-507 निष्कर्षण पृथक्करण विधि शामिल है। पूर्व में प्रेजोडायमियम नियोडिमियम संवर्धन के नाइट्रिक एसिड सिस्टम से प्रेजोडायमियम को निकालने और अलग करने के लिए जटिल एक्सट्रूज़न DYPA और N-263 एक्सट्रैक्टेंट्स का उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप 98% की Pr6O11 99% उपज होती है। हालाँकि, जटिल प्रक्रिया, कॉम्प्लेक्सिंग एजेंटों की उच्च खपत और उच्च उत्पाद लागत के कारण, इसका उपयोग औद्योगिक उत्पादन में नहीं किया गया है। बाद वाले दो में P-507 के साथ प्रेजोडायमियम का अच्छा निष्कर्षण और पृथक्करण है, दोनों का उपयोग औद्योगिक उत्पादन में किया गया है। हालाँकि, प्रेजोडायमियम के P-507 निष्कर्षण की उच्च दक्षता और P-204 की उच्च हानि दर के कारण, P-507 निष्कर्षण और पृथक्करण विधि वर्तमान में आमतौर पर औद्योगिक उत्पादन में उपयोग की जाती है।

3. आयन एक्सचेंज विधि का उपयोग इसकी लंबी प्रक्रिया, परेशानी भरे संचालन और कम उपज के कारण शायद ही कभी उत्पादन में किया जाता है, लेकिन उत्पाद की शुद्धता Pr6O11 ≥ 99 5%, उपज ≥ 85%, और उपकरण की प्रति यूनिट आउटपुट अपेक्षाकृत कम है।

1) आयन एक्सचेंज विधि का उपयोग करके प्रेजोडायमियम ऑक्साइड उत्पादों का उत्पादन: कच्चे माल के रूप में प्रेजोडायमियम नियोडिमियम समृद्ध यौगिकों (पीआर, एनडी) 2Cl3 का उपयोग करना। इसे एक फ़ीड समाधान (पीआर, एनडी) सीएल3 में तैयार किया जाता है और संतृप्त दुर्लभ पृथ्वी को सोखने के लिए एक सोखना कॉलम में लोड किया जाता है। जब आने वाले फ़ीड समाधान की सांद्रता बहिर्वाह सांद्रता के समान होती है, तो दुर्लभ पृथ्वी का सोखना पूरा हो जाता है और उपयोग के लिए अगली प्रक्रिया की प्रतीक्षा की जाती है। कॉलम को धनायनित रेजिन में लोड करने के बाद, उपयोग के लिए Cu H+दुर्लभ पृथ्वी पृथक्करण कॉलम तैयार करने के लिए CuSO4-H2SO4 समाधान का उपयोग कॉलम में प्रवाहित करने के लिए किया जाता है। एक सोखना स्तंभ और तीन पृथक्करण स्तंभों को श्रृंखला में जोड़ने के बाद, EDT A (0 015M) का उपयोग करें, जो कि निक्षालन पृथक्करण (लीचिंग दर 1 2 सेमी / मिनट) के लिए पहले सोखना स्तंभ के इनलेट से प्रवाहित होता है। जब नियोडिमियम पहली बार आउटलेट पर बहता है लीचिंग पृथक्करण के दौरान तीसरा पृथक्करण स्तंभ, इसे एक रिसीवर द्वारा एकत्र किया जा सकता है और Nd2O3 उपोत्पाद प्राप्त करने के लिए रासायनिक रूप से उपचारित किया जा सकता है। पृथक्करण स्तंभ में नियोडिमियम को अलग करने के बाद, पृथक्करण स्तंभ के आउटलेट पर शुद्ध PrCl3 समाधान एकत्र किया जाता है और रासायनिक उपचार के अधीन किया जाता है। Pr6O11 उत्पाद का उत्पादन करने के लिए मुख्य प्रक्रिया इस प्रकार है: कच्चा माल → फ़ीड समाधान की तैयारी → सोखना स्तंभ पर दुर्लभ पृथ्वी का सोखना → पृथक्करण स्तंभ का कनेक्शन → लीचिंग पृथक्करण → शुद्ध प्रेसियोडायमियम समाधान का संग्रह → ऑक्सालिक एसिड वर्षा → पता लगाना → पैकेजिंग।

2) पी-204 निष्कर्षण विधि का उपयोग करके प्रेजोडायमियम ऑक्साइड उत्पादों का उत्पादन: कच्चे माल के रूप में लैंथेनम सेरियम प्रेजोडायमियम क्लोराइड (ला, सीई, पीआर) सीएल 3 का उपयोग करना। कच्चे माल को एक तरल में मिलाएं, पी-204 को साबुनीकृत करें, और निकालने वाला घोल बनाने के लिए मिट्टी का तेल मिलाएं। मिश्रित स्पष्टीकरण निष्कर्षण टैंक में निकाले गए प्रेजोडायमियम से फ़ीड तरल को अलग करें। फिर कार्बनिक चरण में अशुद्धियों को धो लें, और शुद्ध PrCl3 घोल प्राप्त करने के लिए प्रेजोडायमियम निकालने के लिए HCl का उपयोग करें। प्रेसियोडायमियम ऑक्साइड उत्पाद प्राप्त करने के लिए ऑक्सालिक एसिड, कैल्सीन और पैकेज के साथ अवक्षेपित करें। मुख्य प्रक्रिया इस प्रकार है: कच्चा माल → फ़ीड समाधान की तैयारी → प्रेजोडायमियम का पी-204 निष्कर्षण → धुलाई → प्रेजोडायमियम का निचला एसिड स्ट्रिपिंग → शुद्ध PrCl3 समाधान → ऑक्सालिक एसिड अवक्षेपण → कैल्सीनेशन → परीक्षण → पैकेजिंग (प्रेजोडायमियम ऑक्साइड उत्पाद)।

3) P507 निष्कर्षण विधि का उपयोग करके प्रेजोडायमियम ऑक्साइड उत्पादों का उत्पादन: कच्चे माल के रूप में दक्षिणी आयनिक दुर्लभ पृथ्वी सांद्रण से प्राप्त सेरियम प्रेजोडायमियम क्लोराइड (Ce, Pr) Cl3 का उपयोग करना (REO ≥ 45%, प्रेजोडायमियम ऑक्साइड ≥ 75%)। निष्कर्षण टैंक में तैयार फ़ीड समाधान और P507 एक्सट्रैक्टेंट के साथ प्रेसियोडायमियम निकालने के बाद, कार्बनिक चरण में अशुद्धियों को एचसीएल से धोया जाता है। अंत में, शुद्ध PrCl3 घोल प्राप्त करने के लिए प्रेजोडायमियम को HCl के साथ वापस निकाला जाता है। ऑक्सालिक एसिड, कैल्सीनेशन और पैकेजिंग के साथ प्रेजोडायमियम के अवक्षेपण से प्रेजोडायमियम ऑक्साइड उत्पाद प्राप्त होते हैं। मुख्य प्रक्रिया इस प्रकार है: कच्चा माल → फ़ीड समाधान की तैयारी → P-507 के साथ प्रेजोडायमियम का निष्कर्षण → अशुद्धता धोना → प्रेजोडायमियम का रिवर्स निष्कर्षण → शुद्ध PrCl3 समाधान → ऑक्सालिक एसिड अवक्षेपण → कैल्सीनेशन → पता लगाना → पैकेजिंग (प्रेजोडायमियम ऑक्साइड उत्पाद)।

4) P507 निष्कर्षण विधि का उपयोग करके प्रेजोडायमियम ऑक्साइड उत्पादों का उत्पादन: सिचुआन दुर्लभ पृथ्वी सांद्रता के प्रसंस्करण से प्राप्त लैंथेनम प्रेजोडायमियम क्लोराइड (सीएल, पीआर) सीएल 3 का उपयोग कच्चे माल (आरईओ ≥ 45%, प्रेजोडायमियम ऑक्साइड 8.05%) के रूप में किया जाता है, और यह है एक फ़ीड तरल में तैयार किया गया। फिर प्रेसियोडायमियम को एक निष्कर्षण टैंक में सैपोनिफाइड P507 निष्कर्षण एजेंट के साथ निकाला जाता है, और कार्बनिक चरण में अशुद्धियों को एचसीएल धोने से हटा दिया जाता है। फिर, शुद्ध PrCl3 समाधान प्राप्त करने के लिए एचसीएल का उपयोग प्रेजोडायमियम के रिवर्स निष्कर्षण के लिए किया गया था। प्रेसियोडीमियम ऑक्साइड उत्पाद ऑक्सालिक एसिड, कैल्सीनिंग और पैकेजिंग के साथ प्रेसियोडीमियम को अवक्षेपित करके प्राप्त किए जाते हैं। मुख्य प्रक्रिया है: कच्चा माल → घटक समाधान → प्रेजोडायमियम का P-507 निष्कर्षण → अशुद्धता धोना → प्रेजोडायमियम का रिवर्स निष्कर्षण → शुद्ध PrCl3 समाधान → ऑक्सालिक एसिड अवक्षेपण → कैल्सीनेशन → परीक्षण → पैकेजिंग (प्रेजोडायमियम ऑक्साइड उत्पाद)।

वर्तमान में, चीन में प्रेज़ियोडिमियम ऑक्साइड उत्पादों के उत्पादन के लिए मुख्य प्रक्रिया प्रौद्योगिकी हाइड्रोक्लोरिक एसिड प्रणाली का उपयोग करके P507 निष्कर्षण विधि है, जिसका व्यापक रूप से विभिन्न व्यक्तिगत दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड के औद्योगिक उत्पादन में उपयोग किया गया है और यह एक उन्नत उत्पादन प्रक्रिया प्रौद्योगिकी बन गई है। दुनिया भर में उद्योग, शीर्ष पर रैंकिंग।

आवेदन

1. दुर्लभ पृथ्वी कांच में अनुप्रयोग

कांच के विभिन्न घटकों में दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड जोड़ने के बाद, दुर्लभ पृथ्वी ग्लास के विभिन्न रंग बनाए जा सकते हैं, जैसे हरा ग्लास, लेजर ग्लास, मैग्नेटो ऑप्टिकल और फाइबर ऑप्टिक ग्लास, और उनके अनुप्रयोगों का दिन-ब-दिन विस्तार हो रहा है। कांच में प्रेजोडायमियम ऑक्साइड मिलाने के बाद हरे रंग का कांच बनाया जा सकता है, जो उच्च गुणवत्ता वाला कलात्मक मूल्य रखता है और रत्नों की नकल भी कर सकता है। इस प्रकार का कांच सामान्य सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर हरा दिखता है, जबकि मोमबत्ती की रोशनी में यह लगभग रंगहीन होता है। इसलिए, इसका उपयोग आकर्षक रंगों और मनमोहक गुणों वाले नकली रत्न और कीमती सजावट बनाने के लिए किया जा सकता है।

2. दुर्लभ पृथ्वी सिरेमिक में अनुप्रयोग

बेहतर प्रदर्शन के साथ कई दुर्लभ पृथ्वी सिरेमिक बनाने के लिए दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड का उपयोग सिरेमिक में एडिटिव्स के रूप में किया जा सकता है। उनमें से दुर्लभ पृथ्वी के उत्कृष्ट चीनी मिट्टी के पात्र प्रतिनिधि हैं। यह अत्यधिक चयनित कच्चे माल का उपयोग करता है और नियंत्रित करने में आसान प्रक्रियाओं और प्रसंस्करण तकनीकों को अपनाता है, जो सिरेमिक की संरचना को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकता है। इसे दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: कार्यात्मक सिरेमिक और उच्च तापमान संरचनात्मक सिरेमिक। दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड जोड़ने के बाद, वे विभिन्न अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सिरेमिक की सिंटरिंग, घनत्व, सूक्ष्म संरचना और चरण संरचना में सुधार कर सकते हैं। रंगीन पदार्थ के रूप में प्रेसियोडिमियम ऑक्साइड से बना सिरेमिक ग्लेज़ भट्ठे के अंदर के वातावरण से प्रभावित नहीं होता है, इसमें स्थिर रंग उपस्थिति, चमकदार ग्लेज़ सतह होती है, भौतिक और रासायनिक गुणों में सुधार हो सकता है, सिरेमिक की थर्मल स्थिरता और गुणवत्ता में सुधार हो सकता है, रंगों की विविधता बढ़ सकती है। और लागत कम करें. सिरेमिक पिगमेंट और ग्लेज़ में प्रेज़ियोडिमियम ऑक्साइड जोड़ने के बाद, दुर्लभ पृथ्वी प्रेज़ियोडिमियम पीला, प्रेज़ियोडिमियम हरा, अंडरग्लेज़ लाल रंगद्रव्य और सफेद भूत ग्लेज़, आइवरी पीला ग्लेज़, सेब हरा चीनी मिट्टी के बरतन, आदि का उत्पादन किया जा सकता है। इस प्रकार के कलात्मक चीनी मिट्टी के बरतन में उच्च दक्षता होती है और इसका अच्छी तरह से निर्यात किया जाता है, जो विदेशों में लोकप्रिय है। प्रासंगिक आँकड़ों के अनुसार, सिरेमिक में प्रेज़ियोडिमियम नियोडिमियम का वैश्विक अनुप्रयोग एक हजार टन से अधिक है, और यह प्रेज़ियोडिमियम ऑक्साइड का एक प्रमुख उपयोगकर्ता भी है। आशा है कि भविष्य में और अधिक विकास होगा।

3. दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुम्बकों में अनुप्रयोग

(Pr, sm) Co5 स्थायी चुंबक का अधिकतम चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद (BH) m=27MG θ e (216K J/m3)。 और PrFeB का (BH) m 40MG θ E (320K J/m3) है। इसलिए, पीआर उत्पादित स्थायी चुम्बकों का उपयोग अभी भी औद्योगिक और नागरिक उद्योगों दोनों में संभावित अनुप्रयोग है।

4. कोरंडम ग्राइंडिंग व्हील के निर्माण के लिए अन्य क्षेत्रों में आवेदन।

सफेद कोरन्डम के आधार पर, लगभग 0.25% प्रेजोडायमियम नियोडिमियम ऑक्साइड मिलाकर दुर्लभ पृथ्वी कोरन्डम पीसने वाले पहिये बनाए जा सकते हैं, जिससे उनके पीसने के प्रदर्शन में काफी सुधार होता है। पीसने की दर को 30% से 100% तक बढ़ाएं, और सेवा जीवन को दोगुना करें। प्रेज़ोडायमियम ऑक्साइड में कुछ सामग्रियों के लिए अच्छे पॉलिशिंग गुण होते हैं, इसलिए इसे पॉलिशिंग कार्यों के लिए पॉलिशिंग सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसमें सेरियम आधारित पॉलिशिंग पाउडर में लगभग 7.5% प्रेजोडायमियम ऑक्साइड होता है और इसका उपयोग मुख्य रूप से ऑप्टिकल ग्लास, धातु उत्पाद, फ्लैट ग्लास और टेलीविजन ट्यूबों को पॉलिश करने के लिए किया जाता है। पॉलिशिंग प्रभाव अच्छा है और अनुप्रयोग की मात्रा बड़ी है, जो वर्तमान में चीन में मुख्य पॉलिशिंग पाउडर बन गया है। इसके अलावा, पेट्रोलियम क्रैकिंग उत्प्रेरक के अनुप्रयोग से उत्प्रेरक गतिविधि में सुधार हो सकता है, और इसका उपयोग स्टील बनाने, पिघले हुए स्टील को शुद्ध करने आदि के लिए एडिटिव्स के रूप में किया जा सकता है। संक्षेप में, प्रेसियोडायमियम ऑक्साइड का अनुप्रयोग लगातार बढ़ रहा है, इसके अलावा मिश्रित अवस्था में भी इसका अधिक उपयोग किया जा रहा है। प्रेसियोडायमियम ऑक्साइड का एक रूप। अनुमान है कि यह प्रवृत्ति भविष्य में भी जारी रहेगी।