Rare Earth (သို႔မဟုတ္) နတ္ေပးတဲ႔ သတၱဳ

Rare earths ကို လန္သန္နိဳက္ lanthanide series နဲ႔ အက္တင္နိဳက္ actinide series ဆိုၿပီး၊ အုပ္စု (၂) မၽိဳး ခြဲနိဳင္ပါတယ္။ rare earth metals ေတြဟာ၊ အၿခား minerals ေတြနဲ႔ေရာေနွာေနတတ္ပါတယ္။ common properties အေနနဲ႔ရိွေနတဲ႔အတြက္၊ rare earth metals ေတြကို တခုနဲ႔တခု ခြဲၿခားတဲ႔အခါ၊ ခဲယဥ္းပါတယ္။ rare earth metals ေတြကို silver, silvery-white နဲ႔ တခါတရံ gray metals အေရာင္ အဆင္းနဲ႔ေတြ႔ရ သလို၊ high electrical conductivity metal ၿဖစ္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ high luster ဆိုတဲ႔ အေရာင္ေတာက္ပတဲ႔ metals ၿဖစ္ၿပီး၊ ေလနဲ႔ ထိတာနဲ႔ tarnish တနည္းအားၿဖင္႔၊ အေရာင္မိွန္သြားတဲ႔ သတၱဳလည္း ၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Rare earth ore

Fig. Rare earth oxides

ဟိုးအရင္ကေတာ႔ rare earth elements လို႔ေခါါတဲ႔ rare earth metals ေတြကိုသန္႔စင္ဖို႔ တနည္းအား ၿဖင္႔ ေရာေနွာပါဝင္ေနတဲ႔ oxides ေတြကိုခြဲထုတ္ဖို႔၊ tedious processes ကိုသံုးခဲ႔ပါတယ္။ tedious processes မွာ ႀကိတ္ခြဲၿခင္း၊ အက္ဆစ္ထဲမွာ အရည္ေဖၽာ္ၿခင္းနဲ႔ organic solvents ေတြသံုးကာ၊ extracted ဆိုတဲ႔ ကပ္ေနတဲ႔ rare earth ၿဒပ္စင္ကိုဆြဲထုတ္ယူၿခင္း စတဲ႔နည္းစဥ္ေတြပါဝင္ပါတယ္။ ပါတ္ဝန္းကၽင္ ညစ္ညမ္းမွဳလည္း ၿဖစ္ေပါါနိဳင္ပါတယ္။ အခၽိန္ႀကာၿမင္႔သလို ကုန္ကၽစားရိတ္လည္းႀကီးမား ပါတယ္။ 

ေနာက္ပိုင္းမွာေတာ႔ Ion-exchange and solvent extraction processes ကိုအသံုးၿပဳကာ၊ သန္႔စင္ ပါတယ္။ ေနာက္ဆံုးေပါါသန္႔စင္တဲ႔ နည္းလမ္းကေတာ႔ solvent အေနနဲ႔အရည္ေဖၽာ္ၿပီး aluminium ကို reducing metal အေနနဲ႔သံုးကာ၊ container ထဲမွာ sealed လုပ္ၿပီး၊ အပူေပးတဲ႔ နည္းၿဖစ္ၿပီး "metal magic" နည္းစဥ္လို ႔ လည္းေခါါပါတယ္။ 

container ဟာ stainless-steel tube ၿဖစ္ၿပီး၊ vacuum-sealed လုပ္ထားပါတယ္။ tube အတြင္းမွာ graphite rings ေတြထည္႔ထားၿပီး၊ rings ေတြကိုမွန္မွန္လဲလွယ္ေပးဖို႔လိုပါတယ္။ container ကိုအပူရိွန္ 800 °C မွာ၊ (၄) နာရီခန္႔အပူေပးၿပီး၊ 1000 °C မွာထပ္မံအပူေပးကာ၊ room temperature နဲ႔ၿပန္လည္ အေအးခံယူပါတယ္။ ေရာေနွာပါဝင္ေနတဲ႔ oxides ေတြဟာ အပူေပးတဲ႔အခါ၊ vaporised အေနနဲ႔အေငြ႔ၿပန္ သြားၿပီး၊ အေအးၿပန္ခံတဲ႔အခါ၊ deposited အေနနဲ႔ graphite rings ေတြမွာသြားစုပါတယ္။ container ထဲမွာေတာ႔ purified rare earth သာ ကၽန္ခဲ႔မွာၿဖစ္ပါတယ္။ "metal magic" နည္းစဥ္ကို၊ (၂၀၀၀) ခုနွစ္ မွာ၊ ဂၽပန္နိဳင္ငံ တိုဟိုကူတကၠသိုလ္မွ၊ သတၱဳေဗဒပညာရွင္၊ တက္ဆူယာအူဒါနဲ႔ အဖြဲ႔က ရွာေဖြထုတ္ေဖာ္ ခဲ႔တာၿဖစ္ပါတယ္။ solvent အေနနဲ႔ အရည္ေဖၽာ္တဲ႔ အခါ၊ ကလိုရင္းကိုသံုးၿပီး trichlorides compounds ေတြအၿဖစ္ အရည္ေဖၽာ္ၿပီးမွ၊ အပူေပးၿခင္း၊ အေအးခံၿခင္းတို႔ၿဖင္႔ ၿဒပ္စင္အၿဖစ္ ရယူၿခင္းၿဖစ္ ပါတယ္။

အေမရိကားမွာ မတူးရေသးတဲ႔ rare earth တန္ခၽိန္ သန္း (၁၃၀) ရိွပါတယ္။ တရုပ္က တင္ပို႔ေနတဲ႔ rare earth ေတြဟာ မြန္ဂိုလီးယား မွထြက္တာၿဖစ္ပါတယ္။ ore လို႔ေခါါတဲ႔ သတၱဳရိုင္းအေနနဲ႔ တူးေဖာ္ၿပီး၊ tedious processes ေတြအသံုးၿပဳကာ၊ သန္႔စင္တယ္လို႔ သိရပါတယ္။ 

သဘာဝတြင္းထြက္သတၱဳရိုင္းၿဖစ္တဲ႔ rare earth ore ေတြကို၊ သန္႔စင္လိုက္တဲ႔အခါ rare earth element လို႔ေခါါတဲ႔ rare earth ၿဒပ္စင္ေတြ၊ ရရိွလာပါတယ္။ ရလာတဲ႔ ၿဒပ္စင္ေတြကို လန္သန္နိဳက္ lanthanide series နဲ႔ အက္တင္နိဳက္ actinide series ဆိုၿပီး၊ အုပ္စု (၂) မၽိဳးခြဲနိဳင္ ပါတယ္။ လက္ရိွအသံုၿပဳေနတဲ႔ rare element ၿဒပ္စင္ေတြဟာ lanthanide series အုပ္စုမွၿဖစ္ၿပီး၊ စုစုေပါင္း (၁၇) မၽိဳးရိွပါတယ္။

Fig. Periodic table of elements with the rare earth elements highlighted

rare earth ၿဒပ္စင္အၿဖစ္ အသံုးၿပဳေနတဲ႔ elements (၁၇) မၽိဳးကေတာ႔ Scandium (Sc), Yttrium (Y), Lanthanum (La), Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) နဲ႔ Lutetium (Lu) တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Gadolinite 

Yttrium ဆိုတဲ႔ element ရဲ႕ အမည္ကေတာ႔ ကမာၻေပါါမွာ ပထမဆံုး rare earth ကိုရွာေဖြေတြ႔ရိွခဲ႔တဲ႔ ဆီြဒင္နိဳင္ငံမွ၊ ရြာေလးတရြာရဲ႕ အမည္ ၿဖစ္ပါတယ္။ ytterbite ဆိုတဲ႔ အမဲေရာင္ သတၱဳရိုင္းကို၊ (၁၇၈၇) ခုနွစ္ မွာ၊ Lieutenant Carl Axel Arrhenius ဆိုသူ ဆီြဒင္ အေၿမွာက္တပ္မွ၊ စစ္ဗိုလ္ေလးတဦး က၊ ေတြ႔ရိွ ခဲ႔တာၿဖစ္ပါတယ္။ (၁၈၀၀) ခုနွစ္မွာေတာ႔ ytterbite သတၱဳရိုင္းကို gadolinite လို႔ အမည္ေၿပာင္း လဲေခါါ ဆိုခဲ႔ပါတယ္။ gadolinite ဟာ cerium compound ၿဖစ္ၿပီး၊ yttrium, iron, silicon နဲ႔ အၿခား element ေတြေရာေနွာ ပါဝင္ေနပါတယ္။

သန္႔စင္ၿပီး element ၿဖစ္တဲ႔ Scandium ကို၊ Light aluminium-scandium alloy အေနနဲ႔ aerospace components ေတြမွာ အသံုးၿပဳသလို၊ Mercury-vapor lamps ေတြမွာလည္းေရာစပ္ အသံုးၿပဳပါတယ္။ Yttrium ကိုေတာ႔ Yttrium-aluminum garnet (YAG) laser, yttrium iron garnet (YIG) microwave filters ေတြနဲ႔ europium နဲ႔ေရာစပ္ၿပီး၊ high-temperature superconductors ေတြအၿဖစ္ အသံုးၿပဳပါ တယ္။

Fig. Flow diagram of a Fluid Catalytic Cracking unit in petroleum refineries

Lanthanum ကို High refractive index glass, flint, hydrogen storage, battery-electrodes နဲ႔ camera lenses ေတြမွာ အသံုးၿပဳ သလို၊ oil refineries ေတြမွာ၊ catalys တနည္းအားၿဖင္႔ fluid catalytic cracking unit အၿဖစ္အသံုးၿပဳပါတယ္။ Cerium ကိုတာ႔၊ Chemical oxidizing agent, polishing powder, yellow colors in glass and ceramics, self-cleaning ovens ေတြရဲ႕ catalyst အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳ သလို၊ lighters ေတြရဲ႕ ferrocerium flints အေနနဲ႔လည္း၊ အသံုးၿပဳပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ oil refineries ေတြ မွာလည္း၊ fluid catalytic cracking catalyst အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳပါတယ္။

Praseodymium ကို၊ Rare-earth magnets, lasers, carbon arc lighting ေတြအၿပင္၊ enamels ဆိုတဲ႔ သုတ္ေဆးေတြနဲ႔၊ မွန္ေတြမွာ အေရာင္ထည္႔သြင္းဖို႔ colorant အေနနဲ႔အသံုးၿပဳသလို၊ welding goggles ေတြရဲ႕ didymium glass ေတြမွာလည္းထည္႔သြင္းအသံုးၿပဳ ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ ferrocerium firesteel (flint) products ဆိုတဲ႔သဘာဝ metallic material မဟုတ္ပဲ၊ လူေတြဖန္တည္းတဲ႔ man made metallic material ထုတ္လုပ္ရာမွာလည္းအသံုးၿပဳပါတယ္။ Ferrocerium ဟာ 1,650 °C မွာ၊ hot sparks ေတြအမၽားအၿပား ထုတ္ေပးနိဳင္ ပါတယ္။ ridged steel လို rough surface ေတြမွာ၊ ferrocerium မွထြက္လာတဲ႔ hot sparks ေတြဟာ၊ scraped အေနနဲ႔ ၿခစ္ထုတ္ ဖယ္ရွားၿပီး၊ rough surface ကိုေခၽာေမြ႔ သြားေစပါတယ္။ clockwork toys ေတြ၊ welding torches ေတြနဲ႔ emergency survival kits ေတြ အတြင္းမွ၊ "flint-and-steel" fire-starters ေတြမွာလည္း၊ ferrocerium ကို အသံုးၿပဳပါတယ္။

Neodymium ဆိုတာကေတာ႔ ဂရိေဝါဟာရ၊ "neos" ဆိုတဲ႔ new ရယ္၊ "didymos" ဆိုတဲ႔ twin ရယ္ ကို၊ ေပါင္းစပ္ထားတာၿဖစ္ပါတယ္။ Neodymium ကို Rare-earth magnet ဆိုတဲ႔ strong permanent magnet ေတြထုတ္လုပ္ရာမွာအသံုးၿပဳသလို၊ ေႀကြနဲ႔ မွန္ေတြမွာ ခရမ္းေရာင္၊ အေရာင္အေသြးရဖို႔ ထည္႔သြင္း အသံုးၿပဳပါတယ္။ ceramic capacitors ေတြကိုလည္း neodymium ကိုသံုးၿပီးထုတ္လုပ္ ပါတယ္။ Promethium ကို Nuclear batteries ေတြမွာအသံုးၿပဳပါတယ္။ Nuclear batteries ဆိုတာ ကေတာ႔ radioactive isotope ေတြသံုးၿပီး၊ လၽွပ္စစ္ဓါတ္အား ထုတ္လုပ္တဲ႔၊ atomic battery, nuclear battery, tritium battery အစရိွတဲ႔ radioisotope generator ေတြၿဖစ္ပါတယ္။

Samarium ကိုေတာ႔ Rare-earth magnets, lasers နဲ႔ neutron capture ေတြမွာအသံုးၿပဳသလို၊ Microwave Amplification အတြက္ coherent electromagnetic waves ေတြထုတ္လုပ္ေပးတဲ႔၊ Maser ေတြမွာလည္းထည္႔သြင္းအသံုးၿပဳတာေတြ႔ရပါတယ္။

Europium ကို၊ mercury-vapor lamps, lasers တို႔အၿပင္ CRT - Cathode ray tube ေတြနဲ႔ fluorescent lights ဆိုတဲ႔ မီးေခၽာင္းေတြမွာ၊ အနီေရာင္နဲ႔ အၿပာေရာင္ phosphors ေတြရရိွဖို႔၊ အသံုးၿပဳ ပါတယ္။ NMR ဆိုတဲ႔ Nuclear magnetic resonance တနည္းအားၿဖင္႔ magnetic field absorb and re-emit electromagnetic radiation ေတြမွာ၊ relaxation agent အေနနဲ႔လည္း အသံုးၿပဳပါတယ္။

Gadolinium ဆိုတာကေတာ႔၊ ဖင္လန္သတၱဳေဗဒပညာရွင္ Johan Gadolin ကို၊ ဂုဏ္ၿပဳတဲ႔အေနနဲ႔ အမည္ေပးထားတာၿဖစ္ပါတယ္။ computer memories ေတြဟာ gadolinium element နဲ႔ၿပဳလုပ္ ထားတာၿဖစ္ပါတယ္။ garnet လို႔ေခါါတဲ႔ high refractive index glass ေတြ၊ X-ray tubes ေတြ၊ lasers နဲ႔ Rare-earth magnets ေတြမွာအသံုးၿပဳသလို၊ NMR ဆိုတဲ႔ Nuclear magnetic resonance ေတြမွာ၊ relaxation agent အေနနဲ႔လည္းအသံုးၿပဳပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ MRI လို႔ေခါါတဲ႔ magnetic resonance imaging မွာ၊ contrast agent အေနနဲ႔ အသံုးၿပဳတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။

Terbium ကို Green phosphors, lasers နဲ႔ fluorescent lamps ေတြထုတ္လုပ္ရာမွာအသံုးၿပဳၿပီး၊ Dysprosium ကိုေတာ႔ Rare-earth magnets ေတြနဲ႔ lasers ေတြထုတ္လုပ္ရာမွာအသံုးၿပဳပါတယ္။ Dysprosium ဆိုတာကေတာ႔ ဂရိေဝါဟာရ၊ "dysprositos" မွဆင္းသက္ လာၿပီး၊ hard to get လို႔ အဓိပၸါယ္ရပါတယ္။

Holmium ၿဒပ္စင္ကို lasers ေတြထုတ္လုပ္ဖို႔၊ အသံုးၿပဳသလို Erbium ကိုေတာ႔ lasers နဲ႔ vanadium steel ေတြထုတ္လုပ္ရာမွာ၊ အသံုးၿပဳပါတယ္။ Thulium ကို ဓါတ္မွန္ရိုက္တဲ႔ X-ray machines ေတြ မွာသံုးၿပီး၊ Ytterbium ကိုေတာ႔ Infrared lasers ဆိုတဲ႔ အနီေအာက္ေရာင္ၿခည္ေတြထုတ္လုပ္ဖို႔နဲ႔ chemical reducing agent ေတြအၿဖစ္အသံုးၿပဳပါတယ္။ Lutetium ကို PET Scan detectors ေတြနဲ႔ high refractive index glass ေတြမွာအသံုးၿပဳပါတယ္။

rare earth element ၿဒပ္စင္ေတြကို၊ precious metal ေတြၿဖစ္ တဲ႔ ေရြွ တို႔၊ ေငြတို႔လို ဒါမွမဟုတ္ non-ferrous metals ဆိုတဲ႔ သံမပါတဲ႔ သတၱဳေတြၿဖစ္တဲ႔ nickel, tin, copper နဲ႔ aluminum တို႔လို၊ exchange-traded အၿဖစ္ေစၽးကြက္တင္၊ မေရာင္းပဲ private market မွာသာ၊ တိုးတိုးတိတ္တိတ္ ႀကိဳက္ေရာင္းႀကိဳက္ဝယ္၊ အေနနဲ႔ သာေရာင္းပါတယ္။ ဒီ႔အတြက္ ေစၽးနံွဳးအတိအကၽသိဖို႔ ခက္ပါတယ္။ တခါတေလ ဒီေနရာမွာ rare earth element ၿဒပ္စင္ေတြရဲ႕ ေစၽးနံွးကိုေဖာ္ၿပေပးေလ့ ရိွပါတယ္။ 

lanthanide series အုပ္စုမွ rare earth element ၿဒပ္စင္ (၁၇) မၽိဳးကိုေရာင္းတဲ႔အခါ၊ pure form အေနနဲ႔ ေရာင္းၿခင္းမဟုတ္ပဲ mixtures of varying purity ဆိုတဲ႔ သန္႔စင္မွဳရာခိုင္နံွဳးကို "Neodymium metal ≥ 99.5%" အစရိွ သလို၊ ေဖာ္ၿပၿပီးေရာင္းဝယ္ႀကပါတယ္။ end user application အရ၊ rare earth elements ေတြရဲ႕ အရည္အေသြးနဲ႔ ေစၽးနံွဳးကြာၿခားမွဳရိွပါတယ္။

Fig. Composite image of Kepler's supernova from pictures by the Spitzer Space Telescope, Hubble Space Telescope, and Chandra X-ray Observatory.

rare earth ဟာ သံဆိုတဲ႔ iron ထက္ေလးပါတယ္။ Supernova Nucleosynthesis မွတဆင္႔ ကမာၻ႔ အေပါါယံေၿမလြွာမွာေပါါေပါက္ခဲ႔တာ ၿဖစ္ပါတယ္။ Supernova Nucleosynthesis ဆိုတာကေတာ႔ ေန စႀက္ဝ႒ာမဟာႀကယ္စင္တန္းေပါက္ကြဲမွဳ တနည္းအားၿဖင္႔ supernova ဆိုတဲ႔ stellar explosion မွတဆင္႔၊ chemical elements လို႔ေခါါတဲ႔ ၿဒပ္စင္အသစ္ေတြေပါါေပါက္လာၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ ေနစႀက္ဝ႒ာ မဟာ ႀကယ္စင္တန္းေပါက္ကြဲမွဳကတဆင္႔ ၿဖစ္လာတဲ႔၊ သတၠဳမို႔ rare earth ေတြကို၊ "နတ္ေပးတဲ႔သတၱဳ" ရယ္လို႔ နာမည္ေပးႀကည္႔ပါမယ္။ radio active ဆိုတဲ႔ အနုၿမဴဓါတ္သတၱိႀကြမွဳရိွတဲ႔ promethium ၿဒပ္စင္ကလြဲလို႔၊ ကၽန္ rare earth elements ေတြကို၊ minerals ေတြအၿဖစ္ earth's crust လို႔ေခါါတဲ႔ ကမာၻာ႔အေပါါယံေၿမလြွာ မွာအမၽားအၿပားေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ 

Fig. Abundance of elements in the Earth crust per million of Si atoms

rare elements ေတြထဲမွ၊ cerium ဟာ၊ copper ကဲ႔သို႔၊ abundant element အေနနဲ႔ ကမာၻာ႔အေပါါယံေၿမ လြွာမွာ 68 ppm ပမာဏခန္႔ ရိွေနပါတယ္။ ဒါေပမယ္႔ geochemical properties ဆိုတဲ႔ ဘူမိဓါတုေဗဒ ဆိုင္ရာ ရုပ္ဂုဏ္သတၱိေတြေႀကာင္႔၊ exploitable form အေနနဲ႔ မေတြ႔ရပဲ၊ exploitable deposit အေနနဲ႔ သာေတြ႔ရပါတယ္။ exploitable deposit အေနနဲ႔တည္ရိွေနတဲ႔ minerals ေတြအထဲမွ၊ rare earth element တခုၿခင္းအေနနဲ႔ သန္႔စင္ထုတ္ယူရပါတယ္။ exploitable deposit အေနနဲ႔တည္ရိွေနတဲ႔ rare earth ore ေတြကို၊ elution method နဲ႔ iron exchange method ေတြနဲ႔၊ ခြဲထုတ္ယူတဲ႔အခါ၊ precipitation သို႔မဟုတ္ crystallisation အေနနဲ႔ အဆင္႔ဆင္႔ေဆာင္ရြက္ၿပီး၊ ခြဲထုတ္ယူပါတယ္။ elusion method ဆိုတာ ကေတာ႔၊ solvent ဆိုတဲ႔ေပၽာ္ရည္ အၿဖစ္ေဖၽာ္ၿပီး၊ chromatography column မွတဆင္႔ material တခုနဲ႔တခုကို၊ extracting အေနနဲ႔ခြဲထုတ္ ယူၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ Ion exchange method ဆိုတာ ကေတာ႔၊ material ကို electrolytes သို႔မဟုတ္ electrolyte solution အေနနဲ႔ေဖၽာ္စပ္ၿပီးမွ ions ေတြအၿဖစ္ ခြဲထုတ္ယူၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

ေနာက္ပိုင္းမွာေတာ႔ အဓိက အုပ္စု (၂) ခုၿဖစ္တဲ႔ cerium group နဲ႔ yttrium group ဆိုၿပီး earth deposits ေတြကို ခြဲယူပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ solubility ဆိုတဲ႔ ေပၽာ္ဝင္နိဳင္မွဳကိုအေၿခခံကာ ခြဲယူၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ cerium group မွာ scandium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium နဲ႔ samarium တို႔ပါဝင္ၿပီး၊ yttrium group မွာေတာ႔ yttrium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium နဲ႔ lutetium တို႔ပါဝင္ပါတယ္။ တခါ europium, gadolinium နဲ႔ terbium တို႔ကို၊ terbium group အေနနဲ႔ထပ္မံခြဲၿခားပါတယ္။

solubility အရ europium ကို cerium group ထဲမွာထည္႔သြင္းနိုင္သလို၊ gadoliniun နဲ႔ terbium တို႔ ကိုေတာ႔ yttrium group မွာ ထည္႔သြင္းနိဳင္ပါတယ္။ cerium group sodium နဲ႔ potassium sulfates ေတြကို၊ အသံုးၿပဳၿပီး solvent ဆိုတဲ႔ေပၽာ္ရည္ အၿဖစ္ေၿပာင္းလဲ လိုက္တဲ႔အခါ၊ cerium group မွ earth deposits ေတြဟာ၊ double sulfates solution မွာေပၽာ္ဝင္ဖို႔ ခက္ခဲတဲ႔အတြက္၊ tri-sulfates solution ေတြကိုအသံုးၿပဳရပါတယ္။ terbium group earth deposits ေတြကေတာ႔ double sulfates solutions ေတြမွာ အနည္းငယ္ေပၽာ္ဝင္ နိဳင္ပါတယ္။ yttrium group earth deposits ေတြဟာ double sulfates solutions ေတြမွာေပၽာ္ဝင္မွဳ အေကာင္းဆံုး ၿဖစ္ပါတယ္။ အရည္ေပၽာ္သြားတဲ႔ cerium tri-sulfates solutions, terbium di-sulfates solutions နဲ႔ yttrium di-sulfates solutions ေတြကို၊ solvent extraction processes ကိုအသံုးၿပဳၿပီး rare earth element ၿဒပ္စင္ကိုရယူပါတယ္။ 

Monazite Concentrate မွ၊ Ceric Oxide Extraction နည္းနဲ႔ rare earth ကိုသန္႔စင္တဲ႔၊ စာတမ္း တေစာင္ကိုေတြ႔ရပါတယ္။ သန္လၽွင္နည္းပညာတကၠသိုလ္မွ Dr. ေကသီလြင္၊ ဧလာ သတၱဳေဗဒ သုေတသနဌာနမွ မလြင္ဇာေရြွနဲ႔ မနြယ္နြယ္စိုးတို႔ (၂၀၀၈) ခုနွစ္ ကေရးခဲ႔တဲ႔၊ စာတမ္းၿဖစ္ပါတယ္။ ၿမစ္ဆံုေဒသ၊ မိုးမိတ္၊ ဟုမၼလင္း၊ စစ္ကိုင္းတိုင္း၊ သပိတ္ကၽင္းနဲ႔ ထားဝယ္မွ ကံေဘာက္ေဒသတို႔မွ heavy sand ေတြကတဆင္႔၊ Cerium ကို ခြဲထုတ္တဲ႔နည္းစဥ္ၿဖစ္ပါတယ္။ 

အသံုးၿပဳထားတဲ႔ process ကေတာ႔၊ Caustic Soda Digestion, Sulfuric Acid Digestion, Perchloric Acid Treatment နဲ႕ Nitric Acid Treatment ေတြကို၊ အသံုးၿပဳထား ပါတယ္။ စာတမ္းမွာ၊ ကိုးကားထားတဲ႔ စာအုပ္ေတြကေတာ႔ Cerium, A Guide to its Role in Chemical Technology, Mountain Pass, CA U.S.A, Molycorp, Inc. 1995, Extractive Metallurgy of Rare Earths, Gupta C.K. and N. Krishnamurthy, Taylor and Francis, CRC Press Ltd. 2004, Thorium Production Technology, Cuthbert F.L., 1958, Rare Earths, James B. Hedrick.2002, နဲ႔ Rare Metals Hand Book. 2nd ed. Hample, A.Clifford, Robert E.Krieger Publishing Corporation, New York, U.S, 1967. တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။

rear earth ဟာ placer deposit မွာ monazite mineral အေနနဲ႔ပါဝင္ေနတာ ၿဖစ္ပါတယ္။ placer deposit ေတြထဲမွာ rear earth သာမက၊ Gold, Platinum group metals, Tin, Diamonds, Thorium, Titanium နဲ႔ Uranium ေတြပါေရာေနတတ္ပါတယ္။

Fig. Black sand placer deposit

Fig. Beach placer deposit

(၁၉၄၈) ခုနွစ္အထိ India နဲ႔ Brazil ရဲ႕ placer sand deposits ေတြမွ၊ ကမာၻ႔ အမၽားဆံုး rear earth ore ေတြ တူးေဖာ္ ထုတ္လုပ္ခဲ႔ပါတယ္။ အိနၷိယနဲ႔ ဘရာလ္ဇီးကေတာ႔၊ placer deposit လို႔ေခါါတဲ႔ သဲအနည္ေတြမွတဆင္႔ rear earth ကိုထုတ္ယူပါတယ္။ (၁၉၅၀) ခုနွစ္မွာေတာ႔ South Africa နဲ႔ (၁၉၆၀) မွ (၁၉၈၀) ခုနွစ္အထိ၊ California မွာရိွတဲ႔ Mountain Pass rare earth mine တို႔ဟာ၊ ကမာၻ႔အမၽားဆံုး rear earth ore ေတြတူးေဖာ္ထုတ္လုပ္ခဲ႔ ရာေနရာေတြ ၿဖစ္ပါတယ္။ အခုထိလည္း India နဲ႔ South Africa မွာ rear earth ore ေတြတူးေဖာ္ေနဆဲၿဖစ္သလို၊ အၿခားနိုင္ငံေတြမွာလည္း တူးေဖာ္ထုတ္လုပ္ေနဆဲ ၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Global production 

တကမာၻလံုးရဲ႕ တနွစ္ လိုအပ္ခၽက္ကတန္ခၽိန္ (၄) ေသာင္းေကၽာ္ရိွပါတယ္။ ကမာၻ႔အမၽားဆံုး rare earth ထုပ္လုပ္သူအၿဖစ္ China ကဝင္ေရာက္လာၿပီး၊ ေစၽးကြက္ကို ကိုင္လွဳပ္ကာ ၿခိမ္းလားေၿခာက္လား လုပ္လာေတာ႔ Australia, Brazil, Canada, South Africa, Greenland နဲ႔ အေမရိကားတို႔လည္း၊ (၁၉၉၀) ေလာက္ကတည္းက၊ ပိတ္ထားခဲ႔တဲ႔ မိုင္းေတြကို၊ ၿပန္ဖြင္႔ရပါေတာ႔တယ္။ တရုပ္ၿပည္ဟာ (၂၀၁၀) မွ (၂၀၁၅) ခုနွစ္အတြင္း၊ တနွစ္ကို တန္ခၽိန္ (၃) ေသာင္းခြဲသာ ထုတ္ေတာ႔မယ္ လို႔ေႀကၿငာထားပါတယ္။ rare earth ေတြကို၊ မြန္ဂို လီးယားက Polymetallic Bayan Obo ဆိုတဲ႔ deposit မွတူးေဖာ္ယူတာ ၿဖစ္ပါတယ္။ မေလးရွားကလည္း rare earth ေတြပို႔ခဲ႔ဖူးပါတယ္။ Perak ၿပည္နယ္ Bukit Merah မွ Mitsubishi Chemical နဲ႔ ဖက္စပ္ ထုတ္လုပ္တဲ႔ mine ကို၊ Environmental considerations ေတြေႀကာင္႔ (၁၉၉၂) ခုနွစ္မွာပိတ္ခဲ႔ပါတယ္။ ဗီယက္နမ္ အေနာက္ေၿမာက္ပိုင္းၿပည္နယ္ တခုၿဖစ္တဲ႔ Lai Châu ၿပည္နယ္ ကလည္း၊ rare earth ထြက္လို႔ (၂၀၁၀) ခုနွစ္ ကတည္းက စာခၽဳပ္ခၽဳပ္ကာ ဂၽပန္ကိုပို႔ေနပါတယ္။

ဂၽပန္မွာ recycling plants ေတြေဆာက္ၿပီး၊ electronic waste နဲ႔ အၿခား waste မွတဆင္႔ rare earth ေတြကို ၿပန္ထုတ္ယူေနပါတယ္။ extraction အေနနဲ႔ ဆြဲထုတ္ယူတာၿဖစ္ၿပီး၊ တန္ခၽိန္ (၃) သိန္းေလာက္ အရံ အေနနဲ႔ ေလွာင္ထားပါတယ္။ ၿပင္သစ္မွာေတာ႔ Rhodia group က၊ La Rochelle နဲ႔ Saint-Fons မွာ၊ recycling plants ေတြေဆာက္ၿပီး Fluorescent lamps, magnets နဲ႔ batteries ေတြမွ ၿပန္ထုတ္ယူတာ တနွစ္ကို တန္ (၂၀၀) ခန္႔ရပါတယ္။

Nikko Tsuruga Recycle Co., Ltd., 1 Wakaizumi-cho, Tsuruga-shi, Fukui 914-0027, Japan. ဆိုတဲ႔လိပ္စာေပးထားတဲ႔ recycling စက္ရံုကို၊ (၂၀၀၉) ခုနွစ္တုန္းကေဆာက္ခဲ႔ၿပီး၊ (၂၀၁၁) မွာ စလည္ေနၿပီ ၿဖစ္ပါတယ္။ တလကို Nickel (၆) တန္၊ Cobalt (၁၀) တန္၊ Manganese (၆) တန္ နဲ႔ Lithium carbonate (၁၀) တန္ ထြက္ပါတယ္။ lithium-ion batteries အေဟာင္းေတြကတဆင္႔ cobalt, nickel, lithium နဲ႔ manganese သတၱဳေတြကို၊ ၿပန္ထုတ္သလို၊ cathode materials ေတြကိုလည္း ၿပန္ထုတ္ေပနိဳင္ပါတယ္။ အဲဒီ recycling စက္ရံုမွာအသံုးၿပဳထားတဲ႔ process ကေတာ႔၊ "solvent extraction processes" ပဲၿဖစ္ပါတယ္။ solvent extraction processes ကို သံုးရင္၊ သဘာဝ ပါတ္ဝန္းကၽင္ကို ထိခိုက္နိဳင္တဲ႔အတြက္ waste management ကိုနိဳင္ဖို႔လိုပါတယ္။ 

မေလးရွား၊ Perak ၿပည္နယ္ Bukit Merah မွ Mitsubishi Chemical နဲ႔ ဖက္စပ္ ထုတ္လုပ္တဲ႔ rare earth mine ကိုပိတ္လိုက္ရတာကလည္း၊ သဘာဝပါတ္ဝန္းကၽင္ကို ထိခိုက္နိဳင္တဲ႔အခၽက္ေတြေႀကာင္႔ၿဖစ္ပါတယ္။ rare earth ores သတၱဳရိုင္းေတြမွာေရာေနွာေနတဲ႔ thorium နဲ႔ uranium ေတြေႀကာင္႔၊ elements ေတြကို သန္႔စင္ထုတ္လုပ္တဲ႔အခါ၊ radioactive slurry tailings ေတြေပါါေပါက္တတ္ပါတယ္။

Fig. Summary of the range of tailings products

refining process မွာလည္း၊ toxic acids ေတြကိုသံုးတဲ႔အတြက္၊ ေဘးထြက္ဆိုးကၽိဳးေတြရိွပါတယ္။ တရုပ္ၿပည္မွာ extensive environmental damage ေတြကို၊ စစ္ေဆးအေရးယူဖို႔ (၂၀၁၀) ခုနွစ္တုန္းက၊ (၅) လတိတိ၊ mine ေတြပိတ္ခဲ႔ရပါတယ္။ toxic waste ေတြဟာ ေသာက္ေရ၊ သံုးေရနဲ႔ ေရအၿမစ္ထြက္ရာ general water supply source ေတြနဲ႔ ေရာေနွာကုန္လို႔ၿဖစ္ပါတယ္။

Lithium-ion batteries ေတြကို၊ electronic gadgets ေတြမွာအမၽားအၿပားထည္႔သြင္း အသံုးၿပဳရ ပါတယ္။ ေနာင္လာမယ္႔အနာဂါတ္ low-carbon society မွာအသံုၿပဳႀကမယ္႔၊ hybrid နဲ႔ electric ကားေတြမွာလည္း၊ lithium-ion batteries ေတြကို power source အေနနဲ႔ မၿဖစ္မေန သံုးရမွာၿဖစ္ ပါတယ္။ ဒီ႔အတြက္ lithium-ion batteries အေဟာင္းေတြကတဆင္႔ lithium ကိုၿပန္ထုတ္ဖို႔ႀကိဳးစား လာႀကတာၿဖစ္ပါတယ္။

Fukui မွ recycling စက္ရံုဟာ Waseda University, Nagoya University နဲ႔ Ministry of Economy, Trade and Industry တို႔ရဲ႕ အကူအညီနဲ႔ ေရွ႕ေၿပးစမ္းသတ္စက္ရံု အေနနဲ႔စခဲ႔ၿပီး၊ အခုအခါ ေစၽးကြက္တင္ ထုတ္လုပ္ေနၿပီၿဖစ္ပါတယ္။ အဓိက facilities ေတြကေတာ႔၊ Pre-treatment and leaching facilities ဆိုတဲ႔၊ raw material ေတြကို အရည္ေဖၽာ္ကာ၊ စစ္ထုတ္ယူမယ္႔ facilities ၊ Solvent extraction facilities နဲ႔ Refining facilities တို႔ပါဝင္ပါတယ္။

Solvent extraction facilities ေတြမွတဆင္႔ manganese ကိုအရင္ဆံုးခြဲထုတ္ယူပါတယ္။ ကၽန္ခဲ႔တဲ႔ Solvents ေတြကတဆင္႔ cobalt ကိုထပ္မံခြဲထုတ္ပါတယ္။ cobalt ကိုဖယ္ထုတ္ၿပီး ကၽန္တဲ႔ Solvents ေတြမွ nickel carbonate ေတြကိုထုတ္ယူလိုက္တဲ႔အခါ၊ Solvents ေတြထဲမွာ lithium carbonate ေတြသာကၽန္ခဲ႔ပါေတာ႔တယ္။ Solvent extraction facilities ေတြမွတဆင္႔ manganese, cobalt, nickel နဲ႔ lithium ေတြကို၊ ၿဒပ္စင္အေနနဲ႔ၿပန္လည္သန္႔စင္တဲ႔အခါမွာေတာ႔ "metal magic" နည္းစဥ္ကိုသံုးပါတယ္။

ေနစႀက္ဝ႒ာမဟာႀကယ္စင္တန္းေပါက္ကြဲမွဳ supernova Nucleosynthesis ေႀကာင္႔၊ ကမာၻ႔အေပါါယံေၿမလြွာမွာ ၿဒပ္စင္အသစ္ေတြေပါါေပါက္ခဲ႔ရပါတယ္။ supernova ဆိုတဲ႔ stellar explosion ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတဲ႔၊ ၿဒပ္စင္ေတြဟာ တခုနဲ႔တခုေရာေနၿပီး၊ earth's crust လို႔ေခါါတဲ႔ ကမာၻ႔အေပါါယံေၿမလြွာမွာ၊ exploitable deposit အေနနဲ႔ရိွေနပါတယ္။ သတၱဳၿဒပ္စင္ အၿဖစ္ရရိွဖို႔ exploitable deposit ေတြထဲမွ၊ ore processing အေနနဲ႔ သန္႔စင္ခြဲထုတ္ယူရပါတယ္။ rear earth mine ေတြကိုေလ့လာႀကည္႔လၽွင္၊ open-pit mine သို႔မဟုတ္ opencast mine ေတြ အၿဖစ္သာ၊ ေတြ႔ရပါလိမ္႔မယ္။ ကယ္လီဖိုးနီးယားမွ 'Mountain Pass' rare earth မိုင္းတြင္းကို ပိတ္ခဲ႔တာ၊ ore processing သတၱဳထုတ္လုပ္မွဳနည္းစဥ္မွတဆင္႔ သဘာဝပတ္ဝန္းကၽင္၊ ထိခိုက္ခဲ႔ရလို႔ၿဖစ္ပါတယ္။ Mountain Pass ရဲ႕ အေပါါယံေၿမလြွာ deposit မွာ၊ နွစ္သန္းေထာင္ေပါင္း (၁ ဒသမ ၄) ဘီလီယံသက္တမ္းရိွတဲ႔၊ 'precambrian carbonatite' ေတြတည္ရိွေနပါတယ္။ rare earth oxides ေတြ (၈) % မွ (၁၂) % အထိပါဝင္ေနပါတယ္။ (၁၉၄၉) ခုနွစ္က high radioactivity ရိွတဲ႔၊ မိုင္းတခုအၿဖစ္ စတင္ေတြ႔ရိွခဲ႔ၿပီး၊ (၁၉၆၅) ခုနွစ္မွ (၁၉၉၅) အထိ၊ ကမာၻေပါါမွာ rare earth အမၽားဆံုးထုတ္လုပ္ခဲ႔တဲ႔၊ သတၱဳတြင္းလည္းၿဖစ္ပါတယ္။

Mountain Pass မိုင္းတြင္းမွ rare earth သန္႔စင္ထုတ္လုပ္ရာမွာ၊ အသံုးၿပဳတဲ႔နည္းစဥ္ကေတာ႔ 'solvent extraction' နည္းစဥ္ၿဖစ္ပါတယ္။ solvent extraction မွ slurry tailings လို႔ေခါါတဲ႔ solid waste ေတြကို၊ သဘာဝပတ္ဝန္းကၽင္ ထိခိုက္မွဳ မၿဖစ္ေပါါပဲ၊ စနစ္တကၽစြန္႔ထုတ္ဖို႔အေရးႀကီးပါတယ္။ Mountain Pass မိုင္းတြင္းရဲ႕ rare earth သန္႔စင္ထုတ္လုပ္ရာ၊ chemical processing နည္းစဥ္မွာ (၁၉၉၆) ခုနွစ္မွစၿပီး၊ waste-water leaks ယိုစိမ္႔မွဳေတြ၊ ဆက္တိုက္ၿဖစ္ေပါါခဲ႔ပါတယ္။ radioactive waste ေတြဟာ၊ အနီးအနားမွ 'Ivanpah Dry Lake' ေရကန္ႀကီးထဲကို၊ ဂါလံသိန္းနဲ႔ခၽီၿပီး၊ စီးဝင္ခဲ႔တာ စစ္ေဆးေတြ႔ရိွခဲ႔ၿပီး၊ (၁၉၉၈) ခုနွစ္မွာေတာ႔၊ ထုတ္လုပ္မွဳရပ္ဆိုင္းခဲ႔ပါတယ္။ သဘာဝပတ္ဝန္းကၽင္ ထိခိုက္မွဳ မၿဖစ္ေပါါေရး အတြက္ အႀကီးစားၿပင္ဆင္မွဳေတြကိုၿပဳလုပ္ၿပီး၊ ဒီ (၂၀၁၂) ခုနွစ္မွာေတာ႔၊ rare earth ကိုၿပန္လည္ ထုတ္လုပ္မွာ၊ ၿဖစ္ပါတယ္။ တရုပ္ၿပည္မွာလည္း၊ rare earth သန္႔စင္ထုတ္လုပ္ရာမွ သဘာဝပတ္ဝန္းကၽင္ ထိခိုက္မွဳမၿဖစ္ေပါါေရးအတြက္ တင္းကၽပ္တဲ႔ဥပေဒေတြထုတ္ၿပီး၊ ထိန္းသိမ္းေနတာေတြ႔ရပါတယ္။ မေလးရွားမွာေတာ႔ Perak ၿပည္နယ္မွာၿဖစ္ေပါါခဲ႔တဲ႔၊ အိပ္မက္ဆိုးေႀကာင္႔ Australia သတၱဳတူးေဖာ္ေရး ကုမၼဏီတခုနဲ႔ rare earth ထုတ္လုပ္မယ္႔၊ အစီအစဥ္ကို၊ လြန္ခဲ႔တဲ႔ (၂) လခန္႔က၊ ကန္႔ကြက္ဆနၵၿပတာ ႀကားရပါတယ္။  

Reference :  Science (Vol : 289, Page : 2326), "The Elements", Handbook of Chemistry and Physics, 89th Edition - 2009, Section 4, by C. R. Hammond, Editor - David R. Lide, CRC Press/ Taylor and Francis, Boca Raton, FL., Kyrgyz Chemical-Metallurgical Plant
 Historical Separation Process, Rare earth elements critical resources for high technology, Haxel G, Hedrick J, Orris J. 2006. Reston (VA): United States Geological Survey. USGS Fact Sheet: 087‐02., China's Rare Earth Dominance, Wikinvest. Retrieved on 11 Aug 2010., JX Nippon Mining & Metals News Release, September 3, 2009. "Can the U.S. Rare-Earth Industry Rebound ?" Bourzac, Katherine, Technology Review, October 29, 2010,  Castor, Stephen B. (2008). "Rare Earth Deposits of North America". Resource Geology 58 (4): 337., Jones, Adrian P; Wall, Frances; Terry Williams, C (1996). "origin and ore deposits". Rare earth minerals: chemistry. Springer. p. 105.

Image credit to : http://en.wikipedia.org/, http://electronic-recycling.ie/, http://rareearthinvestingnews.com/ , http://www.wikinvest.com/,  

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.