I metalli delle terre rare industriali puri sono ampiamente utilizzati nell'industria, mentre i metalli delle terre rare di purezza più elevata vengono utilizzati principalmente per misurare le proprietà fisiche e chimiche. Esistono quattro principali metodi di purificazione utilizzati in laboratorio, ovvero fusione sotto vuoto, distillazione o sublimazione sotto vuoto, elettromigrazione e fusione a zone.
Metodo di fusione sotto vuoto
Sciogliere e purificare i metalli delle terre rare con una pressione di vapore inferiore, come scandio, ittrio, lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, gadolinio, terbio e lutezio, a un grado di vuoto superiore a 10-6 torr, a una temperatura compresa tra 200 e 1000 gradi superiore al punto di fusione dei metalli. In questo caso, le impurità con elevata pressione di vapore come metalli alcalini, metalli alcalino terrosi, fluoruri e ossidi a bassa valenza (RO) possono essere distillate, ma l'effetto di rimozione sulle impurità con punti di ebollizione elevati come tantalio, ferro, vanadio, e il cromo è scadente.
Metodo di distillazione sotto vuoto
Conosciuto anche come metodo di sublimazione sotto vuoto. Distillare e purificare ittrio, gadolinio, terbio e lutezio a un grado di vuoto di 10-6-10-9 torr e una temperatura di 1600-1725 grado e sublimare e purificare scandio, disprosio, olmio, erbio, tulio, samario, europio e itterbio a 1550-1650 gradi. In queste condizioni, nel crogiolo rimarranno impurità metalliche a bassa pressione di vapore, come tantalio e tungsteno, nonché composti contenenti carbonio, azoto e ossigeno. Questo metodo viene spesso utilizzato insieme alla fusione sotto vuoto.
Metodo dell'elettromigrazione
Applica corrente continua all'asta di metallo delle terre rare in un vuoto ultra elevato o in un'atmosfera inerte e mantienila per 1-3 settimane a una temperatura di 100-200 gradi inferiore al punto di fusione del metallo. Sotto l'azione dell'alta temperatura e del campo elettrico a corrente continua, vari elementi di impurità si accumulano lungo l'asta di prova verso entrambe le estremità a causa delle differenze nella carica effettiva, nel coefficiente di diffusione e nella velocità di migrazione. Tagliare entrambe le estremità dell'asta di prova e la sezione centrale può essere ulteriormente purificata mediante elettromigrazione. La purificazione di lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, gadolinio, terbio, ittrio e lutezio utilizzando il metodo dell'elettromigrazione in laboratorio ha un effetto significativo sulla rimozione di impurità come carbonio, ossigeno e azoto.
Metodo di fusione regionale
Le barre di metalli delle terre rare vengono sottoposte a fusione in più zone a una velocità molto lenta (come 0,4 mm/min per purificare l'ittrio) in un forno fusorio regionale, che ha un effetto significativo sulla rimozione delle impurità metalliche come ferro, alluminio , magnesio, rame, nichel, ecc., ma è inefficace per ossigeno, azoto, carbonio e idrogeno. Inoltre, i metodi combinati di raffinazione elettrolitica e di elettromigrazione a fusione zonale hanno determinati effetti sulla purificazione delle terre rare.