نایاب زمین کی تیاری کا طریقہ - تطہیر

وزیر اعظم کے علاوہ تمام 16 نایاب زمینی عناصر کو 6 این (99.9999 فیصد) پاکیزگی تک پاک کیا جاسکتا ہے۔ کیمیائی عمل میں نایاب زمین کی تحلیل کے بعد حاصل ہونے والے مخلوط نایاب زمینی مرکبات سے واحد خالص نایاب زمینی عناصر کو الگ کرنا اور نکالنا نسبتا پیچیدہ اور مشکل ہے۔ اس کی دو اہم وجوہات ہیں۔ پہلا یہ کہ لینتھانیڈ عناصر کی مادی اور کیمیائی خصوصیات بہت ملتی جلتی ہیں اور زیادہ تر نایاب زمینی آئن کا دائرہ دو ملحقہ عناصر کے درمیان ہوتا ہے جو بہت مماثل ہوتے ہیں اور آبی حل میں مستحکم ٹرائی ویلنٹ ریاستیں ہوتی ہیں۔ نایاب زمینی آئن کو پانی سے بہت زیادہ لگاؤ ہوتا ہے اور چونکہ وہ ہائیڈریٹس سے محفوظ ہوتے ہیں اس لیے ان کی کیمیائی خصوصیات بہت ملتی جلتی ہوتی ہیں، لہذا علیحدگی اور تطہیر انتہائی مشکل ہوتی ہے۔ دوسرا یہ کہ نایاب زمین کے مرتکز ہونے کے بعد حاصل ہونے والے مخلوط نایاب زمینی مرکبات میں بہت سے ناپاکی کے عناصر ہوتے ہیں (جیسے یورینیم، تھوریئم، نیوبیئم، ٹینٹلم، ٹائٹینیئم، زرکونیم، آئرن، کیلشیم، سلیکون، فلورین، فاسفورس وغیرہ)۔ اس لیے نایاب زمینی عناصر کو الگ کرنے کے عمل میں نہ صرف ان درجن نایاب زمینی عناصر کی علیحدگی پر غور کیا جانا چاہیے جن میں انتہائی مماثل کیمیائی خصوصیات موجود ہیں بلکہ نایاب زمینی عناصر اور اس کے ساتھ موجود ناپاکی کے عناصر کے درمیان علیحدگی پر بھی غور کرنا چاہیے۔

پیداواری مواد

نایاب زمینی دھاتوں کو عام طور پر مخلوط نایاب زمینی دھاتوں اور واحد نایاب زمینی دھاتوں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ مخلوط نایاب زمینی دھات کی ترکیب خام تیل میں اصل نایاب زمینی ترکیب کے قریب ہے اور واحد دھات ہر نایاب زمین سے الگ اور صاف شدہ دھات ہے۔ نایاب زمینی آکسائڈ (سوائے سماریم، یوروفیون، یٹربیئم اور تھولیم آکسائڈ) کو ان کی تشکیل کی بڑی گرمی اور اعلی استحکام کی وجہ سے عام میٹالرجیکل طریقوں سے ایک دھات تک کم کرنا مشکل ہے۔ لہذا نایاب زمینی دھاتوں کی پیداوار کے لئے آج کا عام خام مال ان کے کلورائیڈز اور فلورائڈز ہیں۔

پگھلا ہوا نمک برقی الیکٹرولیسس

مخلوط نایاب زمینی دھاتوں کی صنعتی بڑے پیمانے پر پیداوار عام طور پر پگھلے ہوئے نمک برقی الیکٹرولائسس کا استعمال کرتی ہے۔ یہ طریقہ نایاب زمینی مرکبات جیسے نایاب زمینی کلورائیڈز کو گرم اور پگھلانا ہے، اور پھر کیتھوڈ پر نایاب زمینی دھاتوں کو تیز کرنے کے لئے برقی تخفیف کا مظاہرہ کرنا ہے۔ برقی الیکٹرولائسس کے دو طریقے ہیں: کلورائڈ الیکٹرولائسس اور آکسائڈ الیکٹرولائسس۔ واحد نایاب زمینی دھاتوں کی تیاری کے طریقے ہر عنصر میں مختلف ہوتے ہیں۔ سماریئم، یوروفیون، یٹربیئم اور تھولیئم اپنے زیادہ بخارات کے دباؤ کی وجہ سے برقی تیاری کے لیے موزوں نہیں ہیں اور اس کی بجائے تخفیف ڈسٹلیشن کا استعمال کیا جاتا ہے۔ دیگر عناصر کو الیکٹرولائسس یا میٹالوتھرمک کمی کے ذریعے تیار کیا جاسکتا ہے۔

کلورائڈ الیکٹرولائسس دھاتوں کی پیداوار کا سب سے عام طریقہ ہے، خاص طور پر سادہ عمل، کم لاگت اور چھوٹی سرمایہ کاری کے ساتھ مخلوط نایاب زمینی دھاتوں کے لئے، لیکن سب سے بڑا نقصان کلورین گیس کا اخراج ہے، جو ماحول کو آلودہ کرتا ہے۔

آکسائڈ الیکٹرولائسس نقصان دہ گیسوں کا اخراج نہیں کرتا، لیکن اس کی لاگت قدرے زیادہ ہے۔ عام طور پر، واحد نایاب زمینیں جن کی پیداوار کی قیمتیں زیادہ ہوتی ہیں، جیسے نیوڈیمیئم اور پراسیوڈیمیئم، آکسائڈ سے برقی ہوتی ہیں۔

ویکیوم میں کمی

برقی اتالیہ طریقہ صرف عام صنعتی گریڈ کی نایاب زمینی دھاتوں کو تیار کر سکتا ہے۔ اگر آپ کم آلائشوں اور زیادہ پاکیزگی والی دھاتوں کو تیار کرنا چاہتے ہیں تو ویکیوم تھرمل میں کمی عام طور پر انہیں تیار کرنے کے لئے استعمال کی جاتی ہے۔ عام طور پر نایاب زمینی آکسائڈ پہلے نایاب زمینی فلورائڈز میں بنائے جاتے ہیں، جو خام دھاتوں کے حصول کے لئے ویکیوم انڈکشن بھٹی میں دھاتی کیلشیم سے کم ہوتے ہیں، اور پھر خالص دھاتوں کے حصول کے لئے دوبارہ پگھلایا اور ڈسٹل کیا جاتا ہے۔ یہ طریقہ تمام واحد نایاب زمینی دھاتیں پیدا کر سکتا ہے، لیکن سماریم، یورو فیون، یٹربیئم اور تھولیئم کو اس طرح استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ سیماریم، یوروفیون، یٹربیئم، تھولیئم اور کیلشیم کی ریڈوکس صلاحیتیں صرف نایاب زمین فلورائڈز کو جزوی طور پر کم کرتی ہیں۔ عام طور پر یہ دھاتیں ان دھاتوں کے ہائی ویپر پریشر اور لینتھانم دھات کے کم بخارات کے دباؤ کے اصول کا استعمال کرتے ہوئے تیار کی جاتی ہیں۔ ان چار نایاب زمینوں کے آکسائڈکو لینتھانم دھاتی اسکریپ کے ساتھ ملایا جاتا ہے اور پھر ویکیوم بھٹی میں کم کیا جاتا ہے۔ لینتھانم ایکٹو، سماریم، یوروفیون، یٹربیئم، تھولیئم کا موازنہ لینتھانم کے ذریعے دھات میں تبدیل ہو جاتا ہے اور کنڈینسیشن پر جمع کیا جاتا ہے، جو آسانی سے سلاگ سے الگ ہو جاتا ہے۔