انتہائی نایاب زمین کے آکسائیڈز کی تیاری

کی تیاریانتہائی نایاب زمین کے آکسائیڈ

نایاب زمینی مرکبات کے استعمال کی ایک وسیع رینج عام ذرہ کے سائز کے ساتھ نایاب زمین کے مرکبات کے مقابلے میں ہے، اور فی الحال ان پر مزید تحقیق ہو رہی ہے۔ تیاری کے طریقوں کو مادہ کی مجموعی حالت کے مطابق ٹھوس مرحلے کے طریقہ کار، مائع مرحلے کے طریقہ کار، اور گیس کے مرحلے کے طریقہ کار میں تقسیم کیا گیا ہے۔ اس وقت، مائع مرحلے کا طریقہ بڑے پیمانے پر لیبارٹریوں اور صنعت میں نایاب زمین کے مرکبات کے انتہائی باریک پاؤڈر تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اس میں بنیادی طور پر ورن کا طریقہ، سول جیل طریقہ، ہائیڈرو تھرمل طریقہ، ٹیمپلیٹ طریقہ، مائیکرو ایمولشن طریقہ اور الکائیڈ ہائیڈولیسس طریقہ شامل ہے، جن میں سے صنعتی پیداوار کے لیے ترسیب کا طریقہ سب سے موزوں ہے۔

ورن کا طریقہ یہ ہے کہ بارش کے لیے دھاتی نمک کے محلول میں پریکپٹنٹ کو شامل کیا جائے، اور پھر پاؤڈر کی مصنوعات حاصل کرنے کے لیے فلٹر، دھونا، خشک اور گرم گلنا ہے۔ اس میں براہ راست ورن کا طریقہ، یکساں ورن کا طریقہ اور coprecipitation کا طریقہ شامل ہے۔ عام ورن کے طریقہ کار میں، نایاب ارتھ آکسائیڈز اور نایاب زمینی نمکیات جن میں غیر مستحکم ایسڈ ریڈیکلز ہوتے ہیں، 3-5 μm کے ذرہ سائز کے ساتھ، precipitate کو جلا کر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ مخصوص سطح کا رقبہ 10 ㎡/g سے کم ہے اور اس میں خاص جسمانی اور کیمیائی خصوصیات نہیں ہیں۔ امونیم کاربونیٹ ورن کا طریقہ اور آکسالک ایسڈ بارش کا طریقہ فی الحال عام آکسائڈ پاؤڈر تیار کرنے کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والے طریقے ہیں، اور جب تک بارش کے طریقہ کار کے عمل کی شرائط کو تبدیل کیا جاتا ہے، وہ انتہائی نایاب زمین آکسائیڈ پاؤڈر تیار کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔

تحقیق سے معلوم ہوا ہے کہ امونیم بائی کاربونیٹ ورن کے طریقہ کار میں نایاب ارتھ الٹرا فائن پاؤڈرز کے ذرات کے سائز اور مورفولوجی کو متاثر کرنے والے اہم عوامل میں محلول میں نایاب زمین کا ارتکاز، ورن کا درجہ حرارت، بارش کے ایجنٹ کا ارتکاز وغیرہ شامل ہیں۔ مثال کے طور پر، Y2O3 کی تیاری کے لیے Y3+پریسیپیٹیشن کے تجربے میں، جب نایاب زمین کا بڑے پیمانے پر ارتکاز 20~30g/L ہوتا ہے (Y2O3 سے حساب کیا جاتا ہے)، ورن کا عمل ہموار ہوتا ہے، اور کاربونیٹ کی بارش سے حاصل ہونے والا yttrium آکسائیڈ الٹرا فائن پاؤڈر خشک اور جلانے کے لیے اچھا ہوتا ہے۔

کیمیائی رد عمل میں، درجہ حرارت ایک فیصلہ کن عنصر ہے. مندرجہ بالا تجربات میں، جب درجہ حرارت 60-70 ℃ ہے، بارش سست ہے، فلٹریشن تیز ہے، ذرات ڈھیلے اور یکساں ہیں، اور وہ بنیادی طور پر کروی ہیں؛ جب رد عمل کا درجہ حرارت 50 ℃ سے کم ہوتا ہے تو، زیادہ اناج اور چھوٹے ذرات کے سائز کے ساتھ، بارش تیزی سے بنتی ہے۔ رد عمل کے دوران، CO2 اور NH3 کے بہاؤ کی مقدار کم ہوتی ہے، اور بارش ایک چپچپا شکل میں ہوتی ہے، جو فلٹریشن اور دھونے کے لیے موزوں نہیں ہے۔ یٹریئم آکسائیڈ میں جلائے جانے کے بعد، ابھی بھی ایسے مسدود مادے موجود ہیں جو سنجیدگی سے جمع ہوتے ہیں اور ان کے ذرات کے سائز بڑے ہوتے ہیں۔ امونیم بائک کاربونیٹ کا ارتکاز یٹریئم آکسائیڈ کے ذرہ سائز کو بھی متاثر کرتا ہے۔ جب امونیم بائک کاربونیٹ کا ارتکاز 1mol/L سے کم ہوتا ہے، حاصل شدہ یٹریئم آکسائیڈ پارٹیکل کا سائز چھوٹا اور یکساں ہوتا ہے۔ جب امونیم بائک کاربونیٹ کا ارتکاز 1mol/L سے زیادہ ہو جائے گا، تو مقامی ترسیب واقع ہو گی، جس سے جمع اور بڑے ذرات پیدا ہوں گے۔ مناسب حالات میں، 0.01-0.5 کے ذرہ کا سائز μM الٹرا فائن یٹریئم آکسائیڈ پاؤڈر حاصل کیا جا سکتا ہے۔

oxalate ورن کے طریقہ کار میں، oxalic acid محلول کو ڈراپ وائز میں شامل کیا جاتا ہے جبکہ امونیا کو رد عمل کے عمل کے دوران ایک مستقل pH قدر کو یقینی بنانے کے لیے شامل کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک ذرہ کا سائز 1 μM سے کم ytrium آکسائیڈ پاؤڈر ہوتا ہے۔ سب سے پہلے، یٹریئم ہائیڈرو آکسائیڈ کولائیڈ حاصل کرنے کے لیے امونیا کے پانی کے ساتھ یٹریئم نائٹریٹ کے محلول کو تیز کریں، اور پھر اسے آکسالک ایسڈ کے محلول سے تبدیل کریں تاکہ 1 μY2O3 پاؤڈر میٹر سے کم ذرہ کا سائز حاصل کیا جا سکے۔ 0.25-0.5mol/L کے ارتکاز کے ساتھ Y3+Ytrium نائٹریٹ کے حل میں EDTA شامل کریں، pH کو 9 پر امونیا پانی کے ساتھ ایڈجسٹ کریں، امونیم آکسالیٹ شامل کریں، اور 3mol/L HNO3 محلول کو 1-8mL/min کی شرح سے 50 ℃ پر ٹپکائیں جب تک کہ pH25 ℃ مکمل نہ ہو جائے۔ 40-100nm کے ذرہ سائز کے ساتھ Yttrium آکسائیڈ پاؤڈر حاصل کیا جا سکتا ہے۔

تیاری کے عمل کے دورانانتہائی نایاب زمین کے آکسائیڈورن کے طریقہ سے، جمع کی مختلف ڈگریوں کے ہونے کا خطرہ ہوتا ہے۔ لہٰذا، تیاری کے عمل کے دوران، پی ایچ کی قدر کو ایڈجسٹ کرکے، درمیانی مصنوعات کو مکمل طور پر منتشر کرنے کے لیے مختلف ترغیبات کا استعمال کرتے ہوئے، منتشر کرنے والے شامل کرکے، اور دیگر طریقوں پر سختی سے قابو پانا ضروری ہے۔ اس کے بعد، خشک کرنے کے مناسب طریقے منتخب کیے جاتے ہیں، اور آخر میں، اچھی طرح سے منتشر نایاب زمین کمپاؤنڈ الٹرا فائن پاؤڈر کیلکیشن کے ذریعے حاصل کیے جاتے ہیں۔