L'extraction, la préparation et le stockage en toute sécurité desoxyde de gadolinium (Gd₂O₃)sont des aspects importants du traitement des terres rares. Voici une description détaillée :
Méthode d'extraction de l'oxyde de gadolinium
L'oxyde de gadolinium est généralement extrait de minerais de terres rares contenant du gadolinium, notamment la monazite et la bastnäsite. Le processus d'extraction comprend principalement les étapes suivantes :
1. Décomposition du minerai :
Le minerai de terre rare est décomposé par une méthode acide ou alcaline.
Méthode acide : traiter le minerai avec de l’acide sulfurique concentré ou de l’acide chlorhydrique pour convertir les éléments des terres rares en sels solubles.
Méthode alcaline : Utiliser de l'hydroxyde de sodium ou de l'hydroxyde de potassium pour faire fondre le minerai à haute température afin de convertir les éléments des terres rares en hydroxydes.
2. Séparation des terres rares :
Séparer le gadolinium des solutions mixtes de terres rares par extraction par solvant ou échange d'ions.
Méthode d'extraction par solvant : utiliser des solvants organiques (tels que le phosphate de tributyle) pour extraire sélectivement les ions gadolinium.
Méthode d'échange d'ions : utiliser une résine échangeuse d'ions pour séparer les ions gadolinium.
3. Purification du gadolinium :
Grâce à de multiples extractions ou échanges d'ions, d'autres éléments de terres rares et impuretés sont éliminés pour obtenir des composés de gadolinium de haute pureté (tels que le chlorure de gadolinium ou le nitrate de gadolinium).
4. Conversion en oxyde de gadolinium :
Le composé de gadolinium purifié (tel que le nitrate de gadolinium ou l'oxalate de gadolinium) est calciné à haute température pour se décomposer et générer de l'oxyde de gadolinium.
Exemple de réaction : 2 Gd(NO₃)₃ → Gd₂O₃ + 6 NO₂ + 3/2 O₂
Méthode de préparation de l'oxyde de gadolinium
1. Méthode de calcination à haute température :
Calciner les sels de gadolinium (tels que le nitrate de gadolinium, l'oxalate de gadolinium ou le carbonate de gadolinium) à haute température (supérieure à 800°C) pour les décomposer et générer de l'oxyde de gadolinium.
Il s’agit de la méthode de préparation la plus couramment utilisée et elle convient à la production à grande échelle.
2. Méthode hydrothermale :
Les nanoparticules d'oxyde de gadolinium sont générées en faisant réagir des sels de gadolinium avec des solutions alcalines dans des conditions hydrothermales à haute température et haute pression.
Cette méthode permet de préparer de l’oxyde de gadolinium de haute pureté avec une granulométrie uniforme.
3. Méthode sol-gel :
Les sels de gadolinium sont mélangés à des précurseurs organiques (tels que l'acide citrique) pour former un sol, qui est ensuite gélifié, séché et calciné pour obtenir de l'oxyde de gadolinium.
Cette méthode convient à la préparation de poudre d’oxyde de gadolinium à l’échelle nanométrique.
Deuxièmement, Conditions de stockage sûres de l'oxyde de gadolinium
L'oxyde de gadolinium est relativement stable à température ambiante, mais les conditions de stockage suivantes doivent néanmoins être respectées pour garantir la sécurité et les performances du matériau :
1. Résistant à l'humidité :
L'oxyde de gadolinium présente un certain degré d'hygroscopicité et doit être stocké dans un environnement sec pour éviter tout contact avec l'humidité.
Il est recommandé d'utiliser un récipient hermétique et d'ajouter un dessiccant (comme du gel de silice).
2. Résistant à la lumière :
L'oxyde de gadolinium est sensible à la lumière et une exposition prolongée à une lumière intense peut affecter ses performances.
Doit être conservé dans un endroit frais et sombre.
3. Contrôle de la température :
La température de stockage doit être contrôlée dans la plage de température ambiante (15-25°C), en évitant les environnements à température élevée ou basse.
Une température élevée peut provoquer des changements structurels dans l'oxyde de gadolinium, et une basse température peut provoquer une hygroscopicité.
4.Évitez le contact avec l’acide :
L'oxyde de gadolinium est un oxyde alcalin et réagit violemment avec l'acide.
Tenir à l'écart des substances acides pendant le stockage.
5. Prévenir la poussière :
La poudre d’oxyde de gadolinium peut irriter les voies respiratoires et la peau.
Utilisez des contenants scellés lors du stockage et portez un équipement de protection (tel que des masques et des gants) lors de la manipulation.
IV. Précautions
1. Toxicité :L'oxyde de gadolinium lui-même est peu toxique, mais sa poussière peut irriter les voies respiratoires et la peau, il faut donc éviter tout contact direct.
2. Élimination des déchets :Les déchets d’oxyde de gadolinium doivent être recyclés ou traités conformément aux réglementations sur la manipulation des produits chimiques dangereux afin d’éviter la pollution de l’environnement.
Grâce aux méthodes d'extraction, de préparation et de stockage ci-dessus, l'oxyde de gadolinium de haute qualité peut être obtenu de manière efficace et sûre pour répondre à ses besoins dans les domaines des matériaux magnétiques, des dispositifs optiques, de l'imagerie médicale, etc.
Date de publication : 28 février 2025