Tách các nguyên tố đất hiếm
Tách các nguyên tố đất hiếm
1
Nội dung
Nội dung
I. Đặt vấn đề
II. Giới thiệu về các phương pháp cổ điển :
1. Kết tinh phân đoạn
2. Kết tủa phân đoạn
3. Phương pháp thay đổi số oxihoa
III. Kết luận.
IV. Tài liệu tham khảo.
I. Đặt vấn đề
II. Giới thiệu về các phương pháp cổ điển :
1. Kết tinh phân đoạn
2. Kết tủa phân đoạn
3. Phương pháp thay đổi số oxihoa
III. Kết luận.
IV. Tài liệu tham khảo.
2
I. Đặt vấn đề
I. Đặt vấn đề
-
Các nguyên tố đất hiếm có ứng dụng và vai trò to lớn trong các ngành công
nghiệp hiện nay.
-
Để sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên là các khoáng vật đất hiếm.

việc nghiên cứu, tách các nguyên tố đất hiếm là rất cần thiết.
-
Các nguyên tố đất hiếm có ứng dụng và vai trò to lớn trong các ngành công

nghiệp hiện nay.
-
Để sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên là các khoáng vật đất hiếm.

việc nghiên cứu, tách các nguyên tố đất hiếm là rất cần thiết.
3
II. Giới thiệu về các phương pháp tách cổ điển
II. Giới thiệu về các phương pháp tách cổ điển
1.
Kết tinh phân đoạn
.
Cơ sở lí thuyết :

Dựa vào độ tan khác nhau của các muối kim loại đất hiếm để tách, phân chia
chúng thành những kim loại, hoặc các nhóm riêng biệt.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu đầy đủ các halogennua, nitrat, sunfat,
oxalat cũng như các muối kép của các kim loại đất hiếm.
.
1.
Kết tinh phân đoạn
.
Cơ sở lí thuyết :

Dựa vào độ tan khác nhau của các muối kim loại đất hiếm để tách, phân chia
chúng thành những kim loại, hoặc các nhóm riêng biệt.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu đầy đủ các halogennua, nitrat, sunfat,
oxalat cũng như các muối kép của các kim loại đất hiếm.
.

4

Phương pháp kết tinh phân đoạn
Phương pháp kết tinh phân đoạn

Cách tiến hành :
-
Chuẩn bị các muối kim loại đất hiếm.
-
Tách sơ bộ Ce ra khỏi dung dịch (lợi dụng khả năng dễ chuyển thành Ce
4+
của
nó).
-
Làm bốc hơi dung dịch đến khi mẫu giọt chất lỏng không đông lại thành chất
nhão kết tinh khi làm lạnh, và để yên 1 thời gian (thường là qua 1 đêm ) để nó kết
tinh chậm.
Kết quả là những muối tan tốt nhất sẽ ở lại pha dung dịch còn những muối
kém tan nhất sẽ kết tủa. Lọc rửa kết tủa và ta tiếp tục làm kết tinh nhiều lần tương tự
như trên.

Cách tiến hành :
-
Chuẩn bị các muối kim loại đất hiếm.
-
Tách sơ bộ Ce ra khỏi dung dịch (lợi dụng khả năng dễ chuyển thành Ce
4+
của
nó).
-
Làm bốc hơi dung dịch đến khi mẫu giọt chất lỏng không đông lại thành chất
nhão kết tinh khi làm lạnh, và để yên 1 thời gian (thường là qua 1 đêm ) để nó kết

tinh chậm.
Kết quả là những muối tan tốt nhất sẽ ở lại pha dung dịch còn những muối
kém tan nhất sẽ kết tủa. Lọc rửa kết tủa và ta tiếp tục làm kết tinh nhiều lần tương tự
như trên.
5
Muối đất hiếm
Muối đất hiếm
Tách Ce
Tách Ce
Ce
4+
Ce
4+
Bốc hơi,kết nh phân đoạn
Bốc hơi,kết nh phân đoạn
Dung dịch còn lại
Dung dịch còn lại
Nhóm các đất hiếm.
Nhóm các đất hiếm.
6
Phương pháp kết tinh phân đoạn
Phương pháp kết tinh phân đoạn
-
Các hợp chất dùng để tách = phương pháp kết tinh phân đoạn : sunfat, nitrat,
bromat, photphat, cromat, iodat,……. Nhưng các hợp chất kép dạng
Ln
2
(SO
4
)

3
.K
2
SO
4
.nH
2
O có vai trò quan trọng, to lớn trong việc tách các
nguyên tố đất hiếm thành 3 nhóm :
+ La, Ce, Pr, Nd, Sm (tạo thành những muối kép khó tan).
+ Gd, Tb, Eu (tạo những muối ít tan).
+ Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (các sunfat kép dễ tan)
-
Các hợp chất dùng để tách = phương pháp kết tinh phân đoạn : sunfat, nitrat,
bromat, photphat, cromat, iodat,……. Nhưng các hợp chất kép dạng
Ln
2
(SO
4
)
3
.K
2
SO
4
.nH
2
O có vai trò quan trọng, to lớn trong việc tách các
nguyên tố đất hiếm thành 3 nhóm :
+ La, Ce, Pr, Nd, Sm (tạo thành những muối kép khó tan).

+ Gd, Tb, Eu (tạo những muối ít tan).
+ Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (các sunfat kép dễ tan)
7
Kết tủa, lọc
Kết tủa, lọc
Kết tinh phân đoạn 16 bước
Kết tinh phân đoạn 16 bước
Hòa tan
Hòa tan
Kết tủa. Lọc
Kết tủa. Lọc
Dung dịch RECl
3
NH
4
OH,air Kết tủa: RE nặng
Dung dịch thải
(NH
4
)
2
CO
3
Kết tủa 90% La
2
CO
3
HNO
3
,NH

4
NO
3
Dung dịch
Nước cái
Tinh thể nguyên chất
(La
2
O
3
:99,98%)
Tách La bằng phương pháp kết tinh phân đoạn.
8
Phương pháp kết tinh phân đoạn
Phương pháp kết tinh phân đoạn

Lưu ý :
-
Khi tiến hành kết tinh phân đoạn, cần phải kiểm tra độ tinh khiết của các phần
nhận được.
-
Dùng các p.p phân tích lý học, nghiên cứu các quang phổ hấp thụ của các muối,
các quang phổ phát xạ, và các phương pháp quang phổ bằng tia Rơn-ghen.

Lưu ý :
-
Khi tiến hành kết tinh phân đoạn, cần phải kiểm tra độ tinh khiết của các phần
nhận được.
-
Dùng các p.p phân tích lý học, nghiên cứu các quang phổ hấp thụ của các muối,

các quang phổ phát xạ, và các phương pháp quang phổ bằng tia Rơn-ghen.
9
Phương pháp kết tinh phân đoạn
Phương pháp kết tinh phân đoạn
•
Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện.
•
Nhược điểm:Tốn thời gian, công sức (có khi đến vài năm ).
Phải cẩn thận khi tiến hành các giai đoạn.
•
Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện.
•
Nhược điểm:Tốn thời gian, công sức (có khi đến vài năm ).
Phải cẩn thận khi tiến hành các giai đoạn.
10
2. Phương pháp kết tủa phân đoạn
2. Phương pháp kết tủa phân đoạn

Cơ sở lí thuyết :
-
Tất cả các bazo của các nguyên tố đất hiếm đều không tan và độ tan của chúng
giảm dần từ La đến Lu.
có thể tách các nguyên tố đất hiếm dưới dạng hydroxit ở các pH khác nhau.

Cơ sở lí thuyết :
-
Tất cả các bazo của các nguyên tố đất hiếm đều không tan và độ tan của chúng
giảm dần từ La đến Lu.
có thể tách các nguyên tố đất hiếm dưới dạng hydroxit ở các pH khác nhau.
11

Cách tiến hành
Cách tiến hành
-
Các chất làm kết tủa có thể là : NH
3
, NH
4
OH, ure, một số bazo vô cơ, cũng như
1 số bazo hữu cơ khác….
-
Tiến hành kết tủa các hydroxit kim loại đất hiếm bằng các tác nhân trên.
-
Ta có thể tách được thành 2 nhóm
+ hidroxyt nhóm nhẹ : La(OH)
3
-> Eu(OH)
3
+ hidroxyt nhóm nặng : Y(OH)
3
, Gd(OH)
3
……… Lu(OH)
3.
-
Các chất làm kết tủa có thể là : NH
3
, NH
4
OH, ure, một số bazo vô cơ, cũng như
1 số bazo hữu cơ khác….

-
Tiến hành kết tủa các hydroxit kim loại đất hiếm bằng các tác nhân trên.
-
Ta có thể tách được thành 2 nhóm
+ hidroxyt nhóm nhẹ : La(OH)
3
-> Eu(OH)
3
+ hidroxyt nhóm nặng : Y(OH)
3
, Gd(OH)
3
……… Lu(OH)
3.
12
Phương pháp kết tủa phân đoạn
Phương pháp kết tủa phân đoạn
•
- Kết tủa phân đoạn chỉ được sử dụng để tách các nguyên tố đất hiếm thành các
nhóm , do khó khăn về lọc kết tủa và trạng thái cân bằng thiết lập chậm .
•
- Kết tủa phân đoạn chỉ được sử dụng để tách các nguyên tố đất hiếm thành các
nhóm , do khó khăn về lọc kết tủa và trạng thái cân bằng thiết lập chậm .
13
Phương pháp thay đổi số oxihoa
Phương pháp thay đổi số oxihoa
•
Cerium (IV) hoặc europi (II) có thể được tách ra từ các kim loại đất hiếm khác
bởi phương pháp thay đổi số oxihoa.


Xeri là nguyên tố khá phổ biến trong đất hiếm nó có nhiều ứng dụng to lớn trong
công nghiệp như: sử dụng trong công nghệ chụp hình,phim ảnh, chất đánh bóng
thủy tinh,…
Ce
3+
dễ chuyển thành Ce
4+.
có thể bị oxy hóa bởi oxy hóa các chất như
hypoclorit , H
2
O
2
, ôxy trong khí quyển , hoặc điện phân có độ pH phù hợp , kết
tủa nó là Cerium (IV) oxit hydrat .
•
Cerium (IV) hoặc europi (II) có thể được tách ra từ các kim loại đất hiếm khác
bởi phương pháp thay đổi số oxihoa.

Xeri là nguyên tố khá phổ biến trong đất hiếm nó có nhiều ứng dụng to lớn trong
công nghiệp như: sử dụng trong công nghệ chụp hình,phim ảnh, chất đánh bóng
thủy tinh,…
Ce
3+
dễ chuyển thành Ce
4+.
có thể bị oxy hóa bởi oxy hóa các chất như
hypoclorit , H
2
O
2

, ôxy trong khí quyển , hoặc điện phân có độ pH phù hợp , kết
tủa nó là Cerium (IV) oxit hydrat .
14
Phương pháp thay đổi số oxihoa
Phương pháp thay đổi số oxihoa

Eu là nguyên tố tương đối hiếm có trữ lượng nhỏ nhất trong các nguyên tố đất
hiếm với hàm lượng chiếm khoảng 0,05- 0,1% tổng đất hiếm nhưng nó có ứng
dụng vô cùng lớn. Eu dùng trong sản xuất tivi màu, máy chụp Xquang,đèn huỳnh
quang…
Eu dễ bị khử từ Eu
3+
xuống Eu
2+
Eu
3+
- e = Eu
2+
E
0
= -0,43V

Eu là nguyên tố tương đối hiếm có trữ lượng nhỏ nhất trong các nguyên tố đất
hiếm với hàm lượng chiếm khoảng 0,05- 0,1% tổng đất hiếm nhưng nó có ứng
dụng vô cùng lớn. Eu dùng trong sản xuất tivi màu, máy chụp Xquang,đèn huỳnh
quang…
Eu dễ bị khử từ Eu
3+
xuống Eu
2+

Eu
3+
- e = Eu
2+
E
0
= -0,43V
15
16
17
III.Kết luận
III.Kết luận
•
Không có phương pháp nào có đủ tiện ích để tách các nguyên tố đất hiếm dưới
dạng tinh khiết và tách ra được hoàn toàn. Vì thế biện pháp có lợi nhất về bề mặt
kinh tế là kết hợp những phương pháp khác nhau,ứng dụng những phương pháp
khác nhau trong các giai đoạn khác nhau cũng như phụ thuộc vào tính chất ban
đầu của nguyên liệu để thu được hàm lượng cao nhất.
•
Không có phương pháp nào có đủ tiện ích để tách các nguyên tố đất hiếm dưới
dạng tinh khiết và tách ra được hoàn toàn. Vì thế biện pháp có lợi nhất về bề mặt
kinh tế là kết hợp những phương pháp khác nhau,ứng dụng những phương pháp
khác nhau trong các giai đoạn khác nhau cũng như phụ thuộc vào tính chất ban
đầu của nguyên liệu để thu được hàm lượng cao nhất.
18
5.Tài liệu tham khảo
5.Tài liệu tham khảo
•
A review of the mineral processing and extracve metallurgy of rare earth
minerals-Patrick R.Taylor.

•
Xử lý chế biến đất hiếm tại Việt Nam- Báo cáo tổng kết của Viện Khoa học Xạ
Hiếm.
•
Extracve metallurgy of rare earth –C.K.Gupta and N.Krishnamurthy.
•
Khảo sát quá trình tách Thori oxit từ quặng monazit thừa thiên huế- Nguyễn
Hoàng Vũ.
•
Tổng quan về đất hiếm ở Việt Nam- Bùi Tất Hợp.
•
Thorium By James B.Hedrick.
•
A review of the mineral processing and extracve metallurgy of rare earth
minerals-Patrick R.Taylor.
•
Xử lý chế biến đất hiếm tại Việt Nam- Báo cáo tổng kết của Viện Khoa học Xạ
Hiếm.
•
Extracve metallurgy of rare earth –C.K.Gupta and N.Krishnamurthy.
•
Khảo sát quá trình tách Thori oxit từ quặng monazit thừa thiên huế- Nguyễn
Hoàng Vũ.
•
Tổng quan về đất hiếm ở Việt Nam- Bùi Tất Hợp.
•
Thorium By James B.Hedrick.
19
Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe! 
20