जादुई दुर्मिळ पृथ्वी संयुग: प्रासोडायमियम ऑक्साइड

प्रासोडायमियम ऑक्साईड,आण्विक सूत्रPr6O11, आण्विक वजन 1021.44.

हे काच, धातू शास्त्र आणि फ्लोरोसेंट पावडरसाठी जोड म्हणून वापरले जाऊ शकते. प्रासोडायमियम ऑक्साईड हे प्रकाशातील महत्त्वाचे उत्पादन आहेदुर्मिळ पृथ्वी उत्पादने.

त्याच्या अद्वितीय भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमुळे, हे मातीची भांडी, काच, दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक, दुर्मिळ पृथ्वी क्रॅकिंग उत्प्रेरक, दुर्मिळ पृथ्वी पॉलिशिंग पावडर, ग्राइंडिंग मटेरियल आणि ॲडिटिव्हज यांसारख्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे, आशादायक संभावनांसह.

1990 च्या दशकापासून, चीनचे उत्पादन तंत्रज्ञान आणि प्रासोडायमियम ऑक्साईडसाठी उपकरणे जलद उत्पादन आणि उत्पादन वाढीसह लक्षणीय सुधारणा आणि सुधारणा केल्या आहेत. हे केवळ देशांतर्गत अनुप्रयोगाचे प्रमाण आणि बाजाराच्या गरजा पूर्ण करू शकत नाही, परंतु मोठ्या प्रमाणात निर्यात देखील आहे. त्यामुळे, चीनचे सध्याचे उत्पादन तंत्रज्ञान, उत्पादने आणि प्रासोडायमियम ऑक्साईडचे उत्पादन, तसेच देशांतर्गत आणि परदेशी बाजारपेठेतील पुरवठ्याची मागणी, जगातील समान उद्योगात अव्वल स्थान आहे.

गुणधर्म

काळी पावडर, घनता 6.88g/cm3, हळुवार बिंदू 2042 ℃, उत्कलन बिंदू 3760 ℃. पाण्यात विरघळणारे, ऍसिडमध्ये विरघळणारे त्रिसंयोजक लवण तयार करतात. चांगली चालकता.

 
संश्लेषण

1. रासायनिक पृथक्करण पद्धत. यात फ्रॅक्शनल क्रिस्टलायझेशन पद्धत, फ्रॅक्शनल पर्जन्य पद्धत आणि ऑक्सिडेशन पद्धत समाविष्ट आहे. दुर्मिळ पृथ्वी नायट्रेट्सच्या क्रिस्टल विद्राव्यतेच्या फरकाच्या आधारे पूर्वीचे वेगळे केले जाते. पृथक्करण दुर्मिळ पृथ्वी सल्फेट जटिल क्षारांच्या वेगवेगळ्या पर्जन्यमान उत्पादनांवर आधारित आहे. नंतरचे त्रिसंयोजक Pr3+ ते tetravalent Pr4+ च्या ऑक्सिडेशनच्या आधारे वेगळे केले जाते. कमी दुर्मिळ पृथ्वी पुनर्प्राप्ती दर, जटिल प्रक्रिया, कठीण ऑपरेशन्स, कमी उत्पादन आणि उच्च खर्चामुळे औद्योगिक उत्पादनामध्ये या तीन पद्धती लागू केल्या गेल्या नाहीत.

2. पृथक्करण पद्धत. कॉम्प्लेक्सेशन एक्स्ट्रॅक्शन सेपरेशन मेथड आणि सॅपोनिफिकेशन पी-507 एक्स्ट्रॅक्शन सेपरेशन पद्धतीचा समावेश आहे. आधीचे कॉम्प्लेक्स एक्सट्रूजन DYPA आणि N-263 एक्सट्रॅक्टंट्स वापरून प्रासोडायमियम निओडीमियम एनरिचमेंटच्या नायट्रिक ऍसिड सिस्टीममधून प्रासिओडीमियम काढण्यासाठी आणि वेगळे करण्यासाठी वापरतात, परिणामी Pr6O11 99% 98% उत्पन्न मिळते. तथापि, जटिल प्रक्रिया, कॉम्प्लेक्सिंग एजंट्सचा उच्च वापर आणि उच्च उत्पादन खर्चामुळे औद्योगिक उत्पादनात त्याचा वापर केला गेला नाही. नंतरच्या दोनमध्ये P-507 सह praseodymium चा चांगला उतारा आणि पृथक्करण आहे, जे दोन्ही औद्योगिक उत्पादनात लागू केले गेले आहेत. तथापि, praseodymium च्या P-507 निष्कर्षणाच्या उच्च कार्यक्षमतेमुळे आणि P-204 च्या उच्च नुकसान दरामुळे, P-507 निष्कर्षण आणि पृथक्करण पद्धत सध्या सामान्यतः औद्योगिक उत्पादनात वापरली जाते.

3. दीर्घ प्रक्रिया, त्रासदायक ऑपरेशन आणि कमी उत्पन्न यामुळे आयन एक्सचेंज पद्धत क्वचितच उत्पादनात वापरली जाते, परंतु उत्पादनाची शुद्धता Pr6O11 ≥ 99 5%, उत्पन्न ≥ 85% आणि उपकरणाच्या प्रति युनिट उत्पादन तुलनेने कमी आहे.

1) आयन एक्सचेंज पद्धतीचा वापर करून प्रासोडायमियम ऑक्साईड उत्पादनांचे उत्पादन: कच्चा माल म्हणून प्रासोडायमियम निओडीमियम समृद्ध संयुगे (Pr, Nd) 2Cl3 वापरणे. हे फीड सोल्यूशन (Pr, Nd) Cl3 मध्ये तयार केले जाते आणि संतृप्त दुर्मिळ पृथ्वी शोषण्यासाठी शोषण स्तंभात लोड केले जाते. जेव्हा इनकमिंग फीड सोल्यूशनची एकाग्रता बहिर्वाह एकाग्रतेसारखी असते, तेव्हा दुर्मिळ पृथ्वीचे शोषण पूर्ण होते आणि पुढील प्रक्रियेच्या वापरासाठी प्रतीक्षा केली जाते. स्तंभाला cationic resin मध्ये लोड केल्यानंतर, CuSO4-H2SO4 द्रावणाचा वापर स्तंभामध्ये प्रवाहित करण्यासाठी Cu H+ दुर्मिळ पृथ्वी पृथक्करण स्तंभ तयार करण्यासाठी केला जातो. मालिकेतील एक शोषण स्तंभ आणि तीन पृथक्करण स्तंभ जोडल्यानंतर, EDT A (0 015M) प्रथम शोषण स्तंभाच्या इनलेटमधून इल्युशन सेपरेशन (लीचिंग रेट 1 2cm/min）) वापरा. ​​जेव्हा निओडीमियम प्रथम बाहेर पडते तेव्हा लीचिंग सेपरेशन दरम्यान तिसरा पृथक्करण स्तंभ, रिसीव्हरद्वारे गोळा केला जाऊ शकतो आणि Nd2O3 उपउत्पादन मिळविण्यासाठी रासायनिक उपचार केले जाऊ शकते, विभक्त स्तंभातील निओडीमियम वेगळे केल्यानंतर, शुद्ध PrCl3 द्रावण विभक्त स्तंभाच्या आउटलेटवर गोळा केले जाते आणि रासायनिक उपचार केले जाते. Pr6O11 उत्पादनाची मुख्य प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे: कच्चा माल → फीड सोल्यूशन तयार करणे → शोषण स्तंभावर दुर्मिळ पृथ्वीचे शोषण → विभक्त स्तंभाचे कनेक्शन → लीचिंग सेपरेशन → शुद्ध प्रासोडायमियम सोल्यूशनचे संकलन → ऑक्सॅलिक ऍसिड पर्सिपिटेशन → पॅक → शोध.

2) P-204 निष्कर्षण पद्धतीचा वापर करून प्रासोडायमियम ऑक्साईड उत्पादनांचे उत्पादन: कच्चा माल म्हणून लॅन्थॅनम सेरिअम प्रॅसोडायमियम क्लोराईड (La, Ce, Pr) Cl3 वापरणे. कच्चा माल एका द्रवामध्ये मिसळा, P-204 सॅपोनिफाय करा आणि अर्क द्रावण तयार करण्यासाठी केरोसीन घाला. मिश्रित स्पष्टीकरण निष्कर्षण टाकीमध्ये काढलेल्या प्रासोडायमियमपासून फीड द्रव वेगळे करा. नंतर सेंद्रिय अवस्थेतील अशुद्धता धुवा, आणि शुद्ध PrCl3 द्रावण मिळविण्यासाठी प्रासोडायमियम काढण्यासाठी HCl वापरा. ऑक्सॅलिक ऍसिड, कॅल्सीन आणि पॅकेजसह प्रॅसिओडीमियम ऑक्साईड उत्पादन मिळवा. मुख्य प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे: कच्चा माल → फीड सोल्यूशन तयार करणे → प्रासोडायमियमचे P-204 निष्कर्षण → वॉशिंग → प्रासोडायमियमचे तळाशी ऍसिड स्ट्रिपिंग → शुद्ध PrCl3 द्रावण → ऑक्सॅलिक ऍसिड पर्जन्य → कॅलसिनेशन → चाचणी → पॅकेजिंग (प्रासीओडायमियम)

3) P507 निष्कर्षण पद्धतीचा वापर करून प्रासीओडायमियम ऑक्साईड उत्पादनांचे उत्पादन: कच्चा माल (REO ≥ 45%, praseodymium ऑक्साईड ≥ 75%) म्हणून दक्षिणी ionic rare Earth concentrate पासून मिळवलेले cerium praseodymium chloride (Ce, Pr) Cl3 वापरणे. एक्सट्रॅक्शन टँकमध्ये तयार फीड सोल्यूशन आणि P507 एक्स्ट्रॅक्टंटसह प्रासोडायमियम काढल्यानंतर, सेंद्रिय टप्प्यातील अशुद्धता एचसीएलने धुतात. शेवटी, शुद्ध PrCl3 द्रावण मिळविण्यासाठी HCl सह praseodymium परत काढला जातो. ऑक्सॅलिक ऍसिड, कॅल्सीनेशन आणि पॅकेजिंगसह प्रासोडायमियमचा वर्षाव प्रासोडायमियम ऑक्साईड उत्पादने देतात. मुख्य प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे: कच्चा माल → फीड सोल्यूशन तयार करणे → P-507 → अशुद्धता वॉशिंग → अशुद्धता वॉशिंग → praseodymium च्या रिव्हर्स एक्सट्रॅक्शन → शुद्ध PrCl3 सोल्यूशन → ऑक्सॅलिक ऍसिड पर्जन्य → कॅल्सिनेशन → शोध → पॅकेजिंग (प्रासेओडियम उत्पादने).

4) P507 निष्कर्षण पद्धतीचा वापर करून प्रासोडायमियम ऑक्साईड उत्पादनांचे उत्पादन: सिचुआन रेअर अर्थ कॉन्सन्ट्रेटच्या प्रक्रियेतून मिळवलेले लॅन्थॅनम प्रॅसोडायमियम क्लोराईड (Cl, Pr) Cl3 कच्चा माल म्हणून वापरले जाते (REO ≥ 45%, praseodymium ऑक्साईड), आणि 8%. खाद्य द्रव मध्ये तयार. नंतर प्रासोडायमियम सॅपोनिफाइड P507 एक्स्ट्रॅक्शन एजंटने एक्स्ट्रॅक्शन टाकीमध्ये काढले जाते आणि सेंद्रिय टप्प्यातील अशुद्धता HCl वॉशिंगद्वारे काढून टाकली जाते. नंतर, शुद्ध PrCl3 द्रावण मिळविण्यासाठी प्रॅसोडायमियमच्या उलट काढण्यासाठी एचसीएलचा वापर केला गेला. ऑक्सॅलिक ऍसिड, कॅल्सीनिंग आणि पॅकेजिंगसह प्रासिओडीमियमचे अवक्षेपण करून प्रासोडायमियम ऑक्साईड उत्पादने मिळविली जातात. मुख्य प्रक्रिया अशी आहे: कच्चा माल → घटक द्रावण → P-507 praseodymium काढणे → अशुद्धता वॉशिंग → praseodymium चे रिव्हर्स एक्सट्रॅक्शन → शुद्ध PrCl3 द्रावण → ऑक्सॅलिक ऍसिड पर्जन्य → कॅलसिनेशन → चाचणी → पॅकेजिंग (प्रासीओडायमियम)

सध्या, चीनमध्ये प्रासोडीमियम ऑक्साईड उत्पादने तयार करण्यासाठी मुख्य प्रक्रिया तंत्रज्ञान म्हणजे हायड्रोक्लोरिक ऍसिड प्रणाली वापरून पी507 काढण्याची पद्धत आहे, जी विविध वैयक्तिक दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड्सच्या औद्योगिक उत्पादनात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते आणि त्याचमध्ये प्रगत उत्पादन प्रक्रिया तंत्रज्ञान बनले आहे. जगभरातील उद्योग, अव्वल क्रमांकावर आहे.

अर्ज

1. दुर्मिळ पृथ्वी ग्लासमध्ये अर्ज

काचेच्या वेगवेगळ्या घटकांमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड जोडल्यानंतर, हिरवा काच, लेसर ग्लास, मॅग्नेटो ऑप्टिकल आणि फायबर ऑप्टिक ग्लास यासारखे दुर्मिळ पृथ्वीच्या चष्म्यांचे वेगवेगळे रंग बनवले जाऊ शकतात आणि त्यांचे अनुप्रयोग दिवसेंदिवस विस्तारत आहेत. काचेमध्ये प्रासोडायमियम ऑक्साईड घातल्यानंतर, हिरव्या रंगाचा काच बनवता येतो, ज्यामध्ये उच्च दर्जाचे कलात्मक मूल्य असते आणि ते रत्नांचे अनुकरण देखील करू शकतात. या प्रकारचा काच सामान्य सूर्यप्रकाशात हिरवा दिसतो, तर मेणबत्तीच्या प्रकाशाखाली जवळजवळ रंगहीन असतो. म्हणून, आकर्षक रंग आणि मोहक गुणांसह बनावट रत्न आणि मौल्यवान सजावट करण्यासाठी याचा वापर केला जाऊ शकतो.

2. दुर्मिळ पृथ्वी सिरॅमिक्स मध्ये अर्ज

दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड्सचा वापर सिरॅमिक्समध्ये ॲडिटीव्ह म्हणून केला जाऊ शकतो ज्यामुळे अनेक दुर्मिळ पृथ्वीची सिरेमिक चांगल्या कामगिरीसह बनवता येतात. त्यातील दुर्मिळ पृथ्वीवरील सूक्ष्म मातीची भांडी प्रातिनिधिक आहेत. हे अत्यंत निवडलेल्या कच्च्या मालाचा वापर करते आणि नियंत्रित करण्यासाठी सुलभ प्रक्रिया आणि प्रक्रिया तंत्राचा अवलंब करते, ज्यामुळे सिरॅमिक्सची रचना अचूकपणे नियंत्रित केली जाऊ शकते. हे दोन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते: फंक्शनल सिरेमिक आणि उच्च-तापमान स्ट्रक्चरल सिरेमिक. दुर्मिळ अर्थ ऑक्साईड जोडल्यानंतर, ते वेगवेगळ्या अनुप्रयोगांच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी सिंटरिंग, घनता, मायक्रोस्ट्रक्चर आणि सिरेमिकची फेज रचना सुधारू शकतात. कलरंट म्हणून प्रासोडायमियम ऑक्साईडपासून बनवलेल्या सिरॅमिक ग्लेझचा भट्टीच्या आतल्या वातावरणाचा परिणाम होत नाही, त्याचा रंग स्थिर असतो, चमकदार पृष्ठभाग असतो, भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म सुधारू शकतो, सिरॅमिकची थर्मल स्थिरता आणि गुणवत्ता सुधारू शकतो, रंगांची विविधता वाढवू शकतो, आणि खर्च कमी करा. सिरॅमिक पिगमेंट्स आणि ग्लेझमध्ये प्रासिओडीमियम ऑक्साईड जोडल्यानंतर, रेअर अर्थ प्रासोडीमियम पिवळा, प्रासोडायमियम हिरवा, अंडरग्लेज रेड पिगमेंट आणि व्हाईट घोस्ट ग्लेझ, आयव्हरी यलो ग्लेझ, सफरचंद हिरवा पोर्सिलेन इत्यादी तयार करता येतात. या प्रकारच्या कलात्मक पोर्सिलेनची कार्यक्षमता जास्त आहे आणि चांगली निर्यात केली जाते, जी परदेशात लोकप्रिय आहे. संबंधित आकडेवारीनुसार, सिरॅमिक्समध्ये प्रासीओडीमियम निओडीमियमचा जागतिक वापर हजार टनांपेक्षा जास्त आहे आणि ते प्रासोडायमियम ऑक्साईडचा देखील प्रमुख वापरकर्ता आहे. भविष्यात अधिक विकास होईल, अशी अपेक्षा आहे.

3. दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक मध्ये अर्ज

(Pr, Sm) Co5 चे कमाल चुंबकीय ऊर्जा उत्पादन (BH) कायम चुंबक m=27MG θ e (216K J/m3) 。 आणि PrFeB चे (BH) m 40MG θ E (320K J/m3) आहे. म्हणून, पीआर उत्पादित कायम चुंबकाचा वापर औद्योगिक आणि नागरी उद्योगांमध्ये अजूनही संभाव्य अनुप्रयोग आहे.

4. कॉरंडम ग्राइंडिंग व्हील तयार करण्यासाठी इतर क्षेत्रातील अर्ज.

पांढऱ्या कॉरंडमच्या आधारावर, सुमारे 0.25% प्रासोडायमियम निओडीमियम ऑक्साईड जोडल्याने दुर्मिळ पृथ्वी कॉरंडम ग्राइंडिंग व्हील बनवता येतात, त्यांच्या ग्राइंडिंग कार्यक्षमतेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा होते. ग्राइंडिंग रेट 30% ते 100% वाढवा आणि सेवा आयुष्य दुप्पट करा. प्रासोडायमियम ऑक्साईडमध्ये विशिष्ट सामग्रीसाठी चांगले पॉलिशिंग गुणधर्म आहेत, म्हणून ते पॉलिशिंग ऑपरेशनसाठी पॉलिशिंग सामग्री म्हणून वापरले जाऊ शकते. त्यामध्ये सेरिअम आधारित पॉलिशिंग पावडरमध्ये सुमारे 7.5% प्रेसोडायमियम ऑक्साईड असते आणि ते प्रामुख्याने ऑप्टिकल ग्लासेस, धातूची उत्पादने, फ्लॅट ग्लास आणि टेलिव्हिजन ट्यूब पॉलिश करण्यासाठी वापरले जाते. पॉलिशिंग इफेक्ट चांगला आहे आणि ऍप्लिकेशन व्हॉल्यूम मोठा आहे, जो सध्या चीनमध्ये मुख्य पॉलिशिंग पावडर बनला आहे. याव्यतिरिक्त, पेट्रोलियम क्रॅकिंग उत्प्रेरकांचा वापर उत्प्रेरक क्रियाकलाप सुधारू शकतो, आणि पोलाद तयार करणे, वितळलेले पोलाद शुद्ध करणे इत्यादीसाठी मिश्रित पदार्थ म्हणून वापरला जाऊ शकतो. थोडक्यात, प्रॅसोडायमियम ऑक्साईडचा वापर सतत विस्तारत आहे, याशिवाय मिश्र अवस्थेत अधिक वापर केला जात आहे. प्रासोडायमियम ऑक्साईडचा एकच प्रकार. हा ट्रेंड भविष्यातही कायम राहील, असा अंदाज आहे.