Extracția, prepararea și depozitarea în siguranță aoxid de gadoliniu (Gd₂O₃)sunt aspecte importante ale procesării elementelor de pământuri rare. Următoarea este o descriere detaliată:
Metoda de extracție a oxidului de gadoliniu
Oxidul de gadoliniu este de obicei extras din minereuri de pământuri rare care conțin gadoliniu, minereurile comune incluzând monazit și bastnäsit. Procesul de extracție include în principal următorii pași:
1. Descompunerea minereului:
Minereul de pământuri rare este descompus prin metode acide sau alcaline.
Metoda acidă: Tratați minereul cu acid sulfuric concentrat sau acid clorhidric pentru a transforma elementele de pământuri rare în săruri solubile.
Metoda alcalină: Se utilizează hidroxid de sodiu sau hidroxid de potasiu pentru a topi minereul la temperatură ridicată pentru a converti elementele de pământuri rare în hidroxizi.
2. Separarea pământurilor rare:
Separați gadoliniul din soluțiile mixte de pământuri rare prin extracție cu solvent sau schimb de ioni.
Metoda de extracție cu solvent: Se utilizează solvenți organici (cum ar fi tributil fosfatul) pentru a extrage selectiv ionii de gadoliniu.
Metoda de schimb ionic: Se utilizează rășină schimbătoare de ioni pentru a separa ionii de gadoliniu.
3. Purificarea gadoliniului:
Prin extracții multiple sau schimb de ioni, alte elemente de pământuri rare și impurități sunt îndepărtate pentru a obține compuși de gadoliniu de înaltă puritate (cum ar fi clorura de gadoliniu sau nitratul de gadoliniu).
4. Conversia în oxid de gadoliniu:
Compusul de gadoliniu purificat (cum ar fi nitratul de gadoliniu sau oxalatul de gadoliniu) este calcinat la temperatură ridicată pentru a se descompune și a genera oxid de gadoliniu.
Exemplu de reacție: 2 Gd(NO₃)₃ → Gd₂O₃ + 6 NO₂ + 3/2 O₂
Metoda de preparare a oxidului de gadoliniu
1. Metoda de calcinare la temperatură înaltă:
Sărurile de gadoliniu calcinat (cum ar fi nitratul de gadoliniu, oxalatul de gadoliniu sau carbonatul de gadoliniu) la temperatură ridicată (peste 800°C) se descompun și generează oxid de gadoliniu.
Aceasta este cea mai utilizată metodă de preparare și este potrivită pentru producția la scară largă.
2. Metoda hidrotermală:
Nanoparticulele de oxid de gadoliniu sunt generate prin reacția sărurilor de gadoliniu cu soluții alcaline în condiții hidrotermale de temperatură ridicată și presiune ridicată.
Această metodă poate prepara oxid de gadoliniu de înaltă puritate cu o dimensiune uniformă a particulelor.
3. Metoda sol-gel:
Sărurile de gadoliniu sunt amestecate cu precursori organici (cum ar fi acidul citric) pentru a forma o soluție, care este apoi gelificată, uscată și calcinată pentru a obține oxid de gadoliniu.
Această metodă este potrivită pentru prepararea pulberii de oxid de gadoliniu la scară nanometrică.
Condiții de depozitare în siguranță a oxidului de gadoliniu
Oxidul de gadoliniu este relativ stabil la temperatura camerei, dar trebuie respectate următoarele condiții de depozitare pentru a asigura siguranța și performanța materialului:
1. Rezistent la umiditate:
Oxidul de gadoliniu are un anumit grad de higroscopicitate și trebuie depozitat într-un mediu uscat pentru a evita contactul cu umezeala.
Se recomandă utilizarea unui recipient etanș și adăugarea unui desicant (cum ar fi gelul de silice).
2. Rezistent la lumină:
Oxidul de gadoliniu este sensibil la lumină, iar expunerea pe termen lung la lumină puternică îi poate afecta performanța.
Ar trebui depozitat într-un loc răcoros și întunecat.
3. Controlul temperaturii:
Temperatura de depozitare trebuie controlată în intervalul temperaturii camerei (15-25°C), evitând mediile cu temperaturi ridicate sau scăzute.
Temperatura ridicată poate provoca modificări structurale ale oxidului de gadoliniu, iar temperatura scăzută poate provoca higroscopicitate.
4. Evitați contactul cu acidul:
Oxidul de gadoliniu este un oxid alcalin și va reacționa violent cu acidul.
A se păstra departe de substanțe acide în timpul depozitării.
5. Prevenirea prafului:
Pulberea de oxid de gadoliniu poate irita tractul respirator și pielea.
Folosiți recipiente sigilate la depozitare și purtați echipament de protecție (cum ar fi măști și mănuși) la manipulare.
IV. Precauții
1. Toxicitate:Oxidul de gadoliniu în sine are o toxicitate scăzută, dar praful său poate irita tractul respirator și pielea, așa că trebuie evitat contactul direct.
2. Eliminarea deșeurilor:Oxidul de gadoliniu rezidual trebuie reciclat sau tratat în conformitate cu reglementările privind manipularea substanțelor chimice periculoase pentru a evita poluarea mediului.
Prin metodele de extracție, preparare și depozitare menționate mai sus, oxidul de gadoliniu de înaltă calitate poate fi obținut eficient și sigur pentru a satisface nevoile sale în domeniile materialelor magnetice, dispozitivelor optice, imagisticii medicale etc.
Data publicării: 28 februarie 2025