Luận án nghiên cứu phương pháp thu đất hiếm từ quặng

BỘ G ĨẤ O l ũ ỤC VA ĐẦO TẠO TRƯỜNG ĐẠÌ nọc tốVng họp QUÔỐ GỈA ha nộ í KHOA HÓA - BỘ MÔÌM HÓA v ô có -Phạm iĩgô Tuấn N G H i g n CỨU PHƯƠNG Ì P I I Ẵ ? THU TỐriG ĐẤT HÍIỂM VÀ XÁC S ị N H CẤC NGUY YÊN T ố " Đ Ấ Ĩ HỈỂM ĩ ữ QƯẶHG íhuyên ng^ành ĩĩóa vô cơ Mã r,o 1. 0 1 :,ĨJẬ!'Ĩ ÁM PHỐ T Ỉ Ể Í ĩ si': .KHOA HỌC HÓA HỌC Tập •thề hương dẫn khoa học Phó ;::;iấo SI? PT3 Nguyên Trọng Ưy EPS N g u y ễ n D i n h Bần Phó íg iá c SU’ P T S C h u X u â n Anh HẦ MOÍt 1 9 9 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỰC LỰC } • I Trang MO ĐẨU -Ị A. PHÂN THI? NHẤT TỔNG QUAN 4 I. Giới thiệu các nguyên tổ đất hiếm.

Cấu trúc điện tử của các nguyên tố đất hiểm. Tinh chẩt của các nguyên tố đất hiếm. TÍnh chất vật lý của các nguyên tố đẩt hiềm. TÍnh chất kim loại.

Ban kính kim loại của nguyên tử.1), Nhiệt độ nóng chảy của các kim loạỉ đẩt hiểm. TÍnh chất ỉon đẩt hiềm hóa trị ba (Ln^+ ). Những tính chất biến đỗi tuần tự. Ban kính ion Ln^+ .c, i’he ion hóa, Độ âm đỉện.

Những tính chầt biến đỗi tuần hoàn. Hóa trị cửa các nguyên tố đất hỉểm. Tính chất hóa học của các nguyên tố đất hiềm. các oxỉt đẩt hỉếm.

các hyđroxyt đồt hiểm. oác iTiuổỉ đat hỉếm.a 4 Muoỉ đẩt hỉ ếm c1orua, 111.2,3 «0 » Oac muối đat hiếm riitrat III.đật hiếm sun fat.H 'c hiếm oxa'la t« IV. Ccc phưong pháp thu tổng ox.it t á t hiếưu 16 IV. rhưang pháp khô J;hu tổng oxit đết hiếm, 18 IV,1.

rùng oalt kim loại nặng Ma chat khử đề phân huỷ quạng, IV. c 1 o hóa qu&ng giẳu đất hiểm. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Phưcmg pháo ướt thu tổng oxỉt đất hiểm.

Thu tổng oxỉt cĩẩt hiếm tù’ ỉvionaxỉt. Phưong pháp axit sunfuric. So sánh quy trinh phân hủy Monaxỉt bans exit suafuric và xút.2 «2, Thu tồng oxỉt đất hiếm tư Bapnezit. Phương pháp chỉế.

ihu’cmt; pL-ao axỉt suniuric. các phưcmỵ pháp xác định tori" oxỉt đất hiền. xác định tồng oxỉt' đất hiếm bằng phương pháp chuẩn độ complexon. xác định tồng oxỉt đất hiểm bằng ohep đo quang, VI.

Cac phương nháp tách riêng re cẩc nguyên tồ đất hiếm từ tổng đất hiếm. Oxỵ hóa xeri bang tác nhân, oxy hoa, Vl. Oxy hóa bang không khí. Chiết tách xeri.

Nhi ít phân đất hỉem nỉtrat.2, Phân chia tổng đẩt hiểm thành ha ỉ phân nhóm. 'Tách riêng rẽ các ncuyỗn tố dot hiềm trong từng phân nhom. Tách riểag rề các nguyên tồ đất hiếm bang phương pháp sac ký trao đoi ỉon. Khả nang tgo phức của các ỉon đất hiểm.

Tồng quan về kha năng tạo phức của đất hiếm.2, Axỉt cx-hydroxypropyonỉc (CH^CHOHCOOH)(axỉt lactic) vs ft-hydro:typropyonic (CH?0HCHoC00H). Phương pháp chuặn độ đỉộn thể nghiên cứu sự tạo phức trong dung dịch. 3ổ VIII; Gỉổl thiệu sẩc ký lỏng cao áp. sẩc ký cặp ion.g của by chưong trinh dun;; môi » 43 3.

Ưngdụng sắc ký long C.---JO áp trong việc i ủ c h và xác định cao nguven to đat hienu *.1 IT TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mỏ ĐẬU Trong vài thập kỷ gan đây, đẩt hiểm đã thật sự trở thầr một trong những lĩnh vực quan trpng và hấp dẫn. có lẽ trong tất cả các khoáng 3an công nghiệp hiện đại đang được khaỉ thác thl đất hiềm dương như liên quan mật thỉểt hơn cả vớỉ thểgỉ kỹ thuật cao. Điều này có thễ thấy đưọxĩ qua việc mở rộng nhanh chong thị trường mớỉ của đấthiếm như nam châm vĩnh cửu, chất xúc tác, gom ẩp điện, la de, chất siêu dẫn nhiệt độ cao. các nguyên tổ đểt hiếm có nhiều ưng dụng trong nganh luyện kim, thép tổt không thề thỉeu được các nguyên tổ đểt hiếm.

Hợp kỉra mangan có đất hiểm có độ bền rão cao ơ nhỉệt độ cao, tăng tính chầy loãng khi đúc và tăng tính chịu hàa ở nhiệt độ thường, VI vậy mầ họp kim này đưọ>c dùng trong ngà nil hàng khổng vũ trụ. MỈ3chmetal là họp kim của đất hiềm đưực ứng dụng trong công nghiệp gang thép và sẫn xuẩt đã lưả. Trong luyện thép mỉschineíal khống chề lưọTig Yằ dậng lưu huỳnh có trong thép. Trong gang đúc (gang xám) đất hiểm tẹo cho than chì tụ thành thề hinh cầu, do đó tẵng thêm tính ben deo.

Đa lửa là hợp kim chứa 75% misohmetal và 25% sắt (mỉschnietal chrá khoảng 50% Ce, 24%La, 15% necđym* ị% prazeodym, 2% ytri, 5% sẩt). Mỉschmetal được san xuầt baag cách điện phân hỗn hpp đầt hỉềm clorua khan, xúc tãc la một trong ỉihững I.iih vực ứng dụng lổn của đẩt hiểm. Khoang 3% (1st hiểm clorua được cho vào xúc tác zeoiỉ' sẽ làm tăng khả năng xúc tác chiợển hóa dẫu tb.ô (crude oil) thẫnh dầu mổ (petroleum) và đó cũng chính là chất xúc tác đưọ«c dùng nhiều nhất trên thể giới hiện nay* Nhu cầu dùng đẩt hỉera clorua lam XUC tí:c crackinh của thể gỉc*ỉ đang tăng lên nhanh chóng. Dặc biệt là hỉệii nay công nghiệp dẫu mỏ Vỉệt-Nam đang trên đầ phát triển.

Trong ngành thủy tinh đất hi era dượx) dùng lam chất mài. bongs lam Eìẩt mau, tẹo m à u và sẵn xuất t hủ y t in h đặc biệt, Việc lầm mat m u thủy tinh lẳ ào xeri 0X3- hóa sat (II) cố màu xanh, lên sat (ĩĩĩ) co mau vẳng nên giầm mạnh cưcmg độ màu cua Bắt.Crth dồi màu có chưa xerỉ và ơr-opi hoạt động trền nguyên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com nghiền cứu tách riêng rẽ và xác định các nguyên tố đất hỉếm từ các mẫu đẩt hiềm bằng sẩc ký lỗng cao áp, hy vọrig rang đó lằ những gợi ý ban đẩu cho việc tách rỉêng rẽ các đất hiếm trong công n^hỉệp bầng sắc ký sau nẫy. Tư các mục tiêu nêu ra trên đây chúng tôi đẩ thu đưọc những kết qủa đáng khich lệ và mong rằng đưgrc đóng góp một phan nhỏ vào lĩnh vực chề biển và xuẩt khẩu đất hiềm của nước ta. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com " 4 - \* m ĩ at TONG QĨỊẠĨT I.

G_io[2 f'-iju _cr;ọ__n.Ị';uỵen bo c!at hiftm: T’hiVu npữ đnt hie-: la ten cảo một nhóm các nguyíòn to có số thú’ tự nguy ôn tủ' ttv 57 đen 71 (tư Lan tan đen Lutecxỉ) như trước đây dung để áp đ;-t cho nhóm Lantanỉcl. Tên n ay do Johann Gađolin- người đã tim ra Ytrỉ, đ£t ra nhằm ẩm chỉ sự hỉểm có tron.7 thiên nhiên vằ sỉ lực đổi với oxy của chung. "ígày nay các nha khoa học nhận thấy rang cái tên đẩt hiếm sẽ bị loi thơi VI các kim loại này tuyệt nhiên không hiểm như người ta tu’ỗ’ ng niè lại được đẩnh gía là có nhiều trên vỏ trai dất tương tự như nột vài nguyên tồ phổ biền như thỉểc chẳng hạn. -ĩgày nay thu-O-t ngũ’ đẩt hiểm không chỉ đồ ám chỉ các Lantenoiđ na còn bao i-;;otì! ca Scandỉ và Y tri như theo định nghĩa của lif'ti đoan hóa chất — ứng dụng va tỉnh khiết quốc tể, ịv:c.

la tất cả cóc ':.rfuyên '1,0 nam trong phân nhóm phụ nhóm III của hệ thống tuan hoàn các nguyền tổ trừ nhóm Actỉnoỉc Ngoài re ngrvb’i ta còn kề đển cả Thorỉ VI thương thấy có í ỉ nhiâu trong các khoang và các sản phẩm đất hỉ em nên nó luôn là ten đu’ọ’c bhừa n’lvi trong thưoìig mẹ ỉ.il vỏ trnt ,.s < r< , _ ' , , ơ đát !:•; noi quan 1JV on ăn lẻ. IThững xif-uven. tổ cố 8 0 thử tự ch. r Dy Er Yb uỉlỉeu ỈÌO’0 Ê?0 vợi G3C nguyen tổ GO CO có SO so -HU 1tự V » ,1 ị, ị ,ỊỊ>■lị.

>\> lẻ như như1 : 1 1I- , I il: l:1. , Q - 57 koỊ 1 )1 *) ’ <*■ ’ ' Eu Tb Iĩo , Tm Lu / M 4 4-7 ' V \ Do đó khi '■!, đụ:i£ ,:ieu /5Ể>/ (so thử tự ng.tử) có oh- f'u'r/r: ị;111 nên d'ui" nguyên tố so thứ tự chẵn t h ì l ọ ’ỉ hơn Thnm rbr'.no Tha ■'ỉIkhỏ tồn ton tai i;g itron? trongthỉAn nhiên tl-i:l/o. ahiêncủa mSt ữồ của một số ỉi^uy. nguyên tố khác đ? «0 ĩíẩrừi với đ'ít hiển / 6 6 / (phần trỉộu) ỉ 2 n (1 3 0 ), cũ c1 : , 'li(r.O), c ;, Sn(40), Co (23), Pb(1ố), Hg(1) ,àu(0,015 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - 7 - ?Thln chung, bán kính nguyên tủ’ giảm chậm theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử do sw co Lantaiiid, và ngoại lệ ỏ’ Su và Yb cho thẩy BV-’ biền rtoỉ vu’á mang tính chất tuần tự va tuar hoan.hi £ t độ ị)Pn vJ.

c h ả y của cạc k i m l ogi. cĩat h iềm : TThỉ^t độ non;'; chảy kim loại đẩt hiểm biển đỗi mật th.iể với oán kính nguyên tử, nhln chung nhiệt đê nóng chảy kim loẹ đất hiếm t'-.ng theo sự tang số thú’ tự nguyêíi tử, ngoai lệ có giảm đi ỗ’ Ce, Su, Yb và đều có nhiệt độ nóng chảy khoảng 800° Sự ‘biển đồi ki ch thước nguyên tủ’ đẩt hiểm vừa mang tính tuàn tự lẫn tuần hoàn, va sự biển đỗi nhiệt nóng chảy cũng vậy. theo 30 t>v lự íi^uycn tử.chat ìon ctst hi em hoa trị ba (Ln***): các 5-on đẩt hiếm hóa trị ba Ln-!+ có tính chat biển đỗi tuẫn tự theo B ồ thư tự nguyên tử về bán kinh ion, độ ba sơ thể ỉon hóa. vầ biền đôi tuan hoàn v ề hoa trị, tư tính, mau _ 'ệ sac.

những tính obẩt biến đỗi tuan tự: XIT. Bán kinh ion Lr£_ti -?nn v.Tc ion LttJÍ+ giảm đều đan tư 1,04 A ° ở La v TV o ? .ir • TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com - 8 tan e'en Lutecxij "ban kính ion chi giem 0,02 A° la do cac el e o 0 ">.ien vẫo pb.ân lóp 4 f nr'av càng day Ổ.n tới hailóp ngoài cùng (5 d ,6 s^). chẩn I’ người ta c:oỉ cTố le p;V-co Lgntanid, mànguyên nhân la do hiệu ứng chắn gây ra. Đq bazo’: in(OPI)o In những kểt tua lưỡng tính khó tan trong nước ?hu họT> vói sự giảm bon kính đeu ã£n trong dãy Lo^+-Lu"+ , tính baaơ ."iản dan, độ ben nhỉ|t và đọ tail cũng Siam xuống, III.1 «c « The ìon hóa: Thể ion hoa tang lên theo trật tự tư Lantan-Lutecxi (tu.n theo cô/ì;;; tl-ức Capustinskỉ: J = 43,13 1-Z - 38,9 ^ r/ *T ^ ^ f_1 ^ I A I ^ N 0 đay 2 lồ 8 0 thư tự nguyên tư.) Thế ion hóa tù’ Lantan-Lutecxi: 3'5,5 ev - 40,1 ev.

Độ ầm điện: Theo Pauling / 66 / độ âm điên tang len theo trật tự ỉ Lantan-Lutec*:!