Wprowadzenie do technologii przemysłu ziem rzadkich
·Ziemia rzadka inie jest elementem metalicznym, ale zbiorowym terminem dla 15 elementów ziem rzadkich iitrIScandium. Dlatego 17 elementów ziem rzadkich i ich różne związki mają różne zastosowania, od chlorków o czystości 46% po pojedyncze tlenki ziem rzadkich iMetale ziem rzadkicho czystości 99,9999%. Po dodaniu powiązanych związków i mieszanin istnieje niezliczone produkty ziem rzadkich. Więc,Ziemia rzadkaTechnologia jest również zróżnicowana w oparciu o różnice tych 17 elementów. Jednak ze względu na fakt, że elementy ziem rzadkich można podzielić na cerium iitrGrupy oparte na cechach mineralnych procesy wydobycia, wytopu i separacji minerałów ziem rzadkich są również stosunkowo zjednoczone. Począwszy od początkowego wydobycia rudy, metody separacji, procesy wytopu, metody ekstrakcji i procesy oczyszczania ziem rzadkich zostaną wprowadzone jeden po drugim.
Przetwarzanie minerałów ziem rzadkich
· Przetwarzanie minerałów jest mechanicznym procesem przetwarzania, który wykorzystuje różnice we właściwościach fizycznych i chemicznych między różnymi minerałami, które tworzą rudę, wykorzystuje różne metody korzystania, procesów i sprzętu w celu wzbogacania przydatnych minerałów w rudie, usuwania szkodliwych zanieczyszczeń i oddzielają je od minerałów gangue.
· WZiemia rzadkarudy wydobywane na całym świecie, treśćTlenki ziem rzadkichto tylko kilka procent, a niektóre jeszcze niższe. Aby spełnić wymagania produkcyjne wytrzymania,Ziemia rzadkaMinerały są oddzielone od minerałów skazowych i innych przydatnych minerałów poprzez korzystanie przed wytrzymaniem, w celu zwiększenia zawartości tlenków ziem rzadkich i uzyskania koncentratów ziem rzadkich, które mogą spełniać wymagania metalurgii ziem rzadkich. Korzystanie z rud ziem rzadkich na ogół przyjmuje metodę flotacji, często uzupełnioną wieloma kombinacjami grawitacji i separacji magnetycznej w celu utworzenia przepływu procesu korzystania.
.Ziemia rzadkaDepozyt w kopalni Baiyunebo w Mongolii Wewnętrznej jest złoża węglanowa dolomitu żelaza, złożona głównie z towarzyszących minerałów ziem rzadkich w rudzie żelaza (oprócz cery fluorowęglowej rudy i monazitu, istnieje również kilkaniobiumIZiemia rzadkaminerały).
Wyciągnięta ruda zawiera około 30% żelaza i około 5% tlenków ziem rzadkich. Po zmiażdżeniu dużej rudy w kopalni, jest transportowana pociągiem do zakładu korzystania z Baotou Iron and Steel Group Company. Zadaniem rośliny korzystania jest zwiększenieFe2O3Od 33% do ponad 55%, najpierw szlifowanie i ocenianie stożkowego młyna kulowego, a następnie wybór pierwotnego koncentratu żelaza wynoszącego 62-65% FE2O3 (tlenek żelaza) Za pomocą cylindrycznego separatora magnetycznego. Odpady nadal ulegają flotacji i separacji magnetycznej, aby uzyskać wtórny koncentrat żelaza zawierający ponad 45%Fe2O3(tlenek żelaza). Ziemia rzadka jest wzbogacona w piankę flotacyjną, o stopniu 10-15%. Koncentrat można wybrać przy użyciu stolika wstrząsającego do wytworzenia gruboziarnistego koncentratu o zawartości REO 30%. Po ponownym przetworzeniu sprzętu do korzystania, można uzyskać koncentrat Ziemi rzadkiej z zawartością REO powyżej 60%.
Metoda dekompozycji koncentratu ziem rzadkich
·Ziemia rzadkaElementy w koncentratach zwykle istnieją w postaci nierozpuszczalnych węglanów, fluorków, fosforanów, tlenków lub krzemianów. Elementy ziem rzadkich należy przekształcić w związki rozpuszczalne w wodzie lub kwasach nieorganicznych poprzez różne zmiany chemiczne, a następnie ulegać procesom, takimi jak rozpuszczanie, separacja, oczyszczanie, stężenie lub kalcynacja w celu wytworzenia różnych mieszanychZiemia rzadkaZwiązki takie jak mieszane chlorki ziem rzadkich, które mogą być stosowane jako produkty lub surowce do oddzielania pojedynczych elementów ziem rzadkich. Ten proces jest nazywanyZiemia rzadkaRozkład koncentratu, znany również jako traktowanie wstępne.
· Istnieje wiele metod rozkładuZiemia rzadkaKoncentraty, które można ogólnie podzielić na trzy kategorie: metoda kwasu, metoda alkaliczna i rozkład chlorowania. Rozkład kwasu można dalej podzielić na rozkład kwasu chlorowodorowego, rozkład kwasu siarkowego i rozkład kwasu hydrofluorowego. Rozkład alkaliczny można dalej podzielić na rozkład wodorotlenku sodu, topienie wodorotlenku sodu lub metody pieczenia sody. Odpowiedni przepływ procesu jest ogólnie wybierany na podstawie zasad koncentratu, charakterystyki ocen, planu produktu, wygody odzyskiwania i kompleksowego wykorzystania elementów nie rzadkich, korzyści dla higieny pracy i ochrony środowiska oraz racjonalności gospodarczej.
· Chociaż odkryto prawie 200 rzadkich i rozproszonych minerałów elementów, nie zostały one wzbogacone w niezależne depozyty z wydobyciem przemysłowym ze względu na ich rzadkość. Jak dotąd tylko rzadkie niezależnegerman, selen, ItellurZłoża zostały odkryte, ale skala depozytów nie jest zbyt duża.
Wymiewanie ziem rzadkich
· Istnieją dwie metody dlaZiemia rzadkaMieczanie, hydrometalurgia i pirometalurgia.
· Cały proces hydrometalurgii ziem rzadkich i metalurgii chemicznej metali jest głównie w roztworze i rozpuszczalniku, takim jak rozkład koncentratu ziem rzadkich, separacja i ekstrakcjaTlenki ziem rzadkich, Związki i pojedyncze metale ziem rzadkich, które wykorzystują procesy separacji chemicznej, takie jak wytrącanie, krystalizacja, redukcja utleniania, ekstrakcja rozpuszczalnika i wymiana jonów. Najczęściej stosowaną metodą jest ekstrakcja rozpuszczalnika organicznego, która jest uniwersalnym procesem przemysłowego rozdziału pojedynczych elementów ziem rzadkich o dużej czystości. Proces hydrometalurgii jest złożony, a czystość produktu jest wysoka. Ta metoda ma szeroką gamę zastosowań w produkcji gotowych produktów.
Proces pirometalurgiczny jest prosty i ma wysoką wydajność.Ziemia rzadkaPyrometallurgia obejmuje głównie produkcjęStopy ziem rzadkichmetodą redukcji silikotermicznej, wytwarzanie metali ziem rzadkich lub stopów metodą elektrolizy stopionej soli oraz wytwarzanieStopy ziem rzadkichmetodą redukcji termicznej metalu itp.
Wspólną cechą pirometalurgii jest produkcja w warunkach wysokiej temperatury.
Proces produkcji Ziemi rzadkiej
·Ziemia rzadkawęglan iChlorek ziem rzadkichto dwa główne produkty główne wZiemia rzadkaprzemysł. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją obecnie dwa główne procesy wytwarzania tych dwóch produktów. Jednym z procesów jest skoncentrowany proces pieczenia kwasu siarkowego, a drugi proces nazywany jest procesem sody kaustycznej, skróconym jako proces sody żrący.
· Oprócz obecności w różnych minerałach ziem rzadkich, znaczna częśćElementy ziem rzadkichW naturze współistnieją z minerałami skalnymi apatytowymi i fosforanowymi. Całkowite rezerwy rudy fosforanowej wynoszą około 100 miliardów ton, ze średniąZiemia rzadkaZawartość 0,5 ‰. Szacuje się, że całkowita kwotaZiemia rzadkaPowiązane z rudą fosforanową na świecie wynosi 50 milionów ton. W odpowiedzi na cechy niskiegoZiemia rzadkaTreść i szczególny status wystąpienia w kopalniach, różne procesy odzyskiwania zostały zbadane zarówno w kraju, jak i za granicą, które można podzielić na metody mokre i termiczne. W metodach mokrych można je podzielić na metodę kwasu azotowego, metodę kwasu chlorowodorowego i metodę kwasu siarkowego zgodnie z różnymi kwasami rozkładu. Istnieją różne sposoby odzyskiwania ziem rzadkich z procesów chemicznych fosforu, z których wszystkie są ściśle związane z metodami przetwarzania rudy fosforanowej. Podczas procesu produkcji termicznej,Ziemia rzadkaWskaźnik odzysku może osiągnąć 60%.
Wraz z ciągłym wykorzystaniem zasobów skalnych fosforanowych i przejściem w kierunku rozwoju skały fosforanowej niskiej jakości, proces kwasu fosforowego kwasu siarkowego stał się głównym nurtem w branży chemicznej fosforanowej i odzyskiwaniemElementy ziem rzadkichW mokrym procesie kwasu siarkowym kwas fosforowy stał się gorącym punktem naukowym. W procesie produkcji kwasu siarkowego mokrego procesu kwas fosforowy proces kontrolowania wzbogacania ziem rzadkich w kwasie fosforowym, a następnie stosowania ekstrakcji rozpuszczalnika organicznego do ekstrakcji ziem rzadkich, ma więcej zalet niż metody wczesnego rozwinięte.
Proces ekstrakcji Ziemi rzadkiej
Rozpuszczalność kwasu siarkowego
CerGrupa (nierozpuszczalne w złożonych siarczanach sole) -lantan, cer, PraseodyMium, Neodymi promethium;
Terbgrupa (lekko rozpuszczalna w złożonych siarczanach soli) -samar, europ, gadolin, terb, dysproz, IHolMium;
Separacja ekstrakcji
ŚwiatłoZiemia rzadka(P204 słaba ekstrakcja kwasowości) -lantanWcer, PraseodyMiumWNeodymi promethium;
CiężkiZiemia rzadkaelementy(ekstrakcja kwasowości w P204) -HolMiumW
Wprowadzenie do procesu ekstrakcji
W trakcie oddzielaniaElementy ziem rzadkich,ze względu na niezwykle podobne właściwości fizyczne i chemiczne 17 pierwiastków, a także obfitość towarzyszących zanieczyszczeń wElementy ziem rzadkich, proces ekstrakcji jest stosunkowo złożony i powszechnie stosowany.
Istnieją trzy rodzaje procesów ekstrakcji: metoda krok po kroku, wymiana jonów i ekstrakcja rozpuszczalnika.
Metoda krok po kroku
Metoda separacji i oczyszczania przy użyciu różnicy w rozpuszczalności związków w rozpuszczalnikach nazywa się metodą krok po kroku. Zitr(Y) dolutetium(Lu), pojedyncze oddzielenie między wszystkimi naturalnie występującymiElementy ziem rzadkich, w tym Radium odkryte przez parę curie,
Wszystkie są oddzielone za pomocą tej metody. Procedura operacyjna tej metody jest stosunkowo złożona, a pojedyncze oddzielenie wszystkich elementów ziem rzadkich trwało ponad 100 lat, z jednym separacją i powtarzającym się działaniem osiągniętym 20000 razy. Dla pracowników chemicznych ich praca
Siła jest stosunkowo wysoka, a proces ten stosunkowo złożony. Dlatego stosowanie tej metody nie może wytwarzać pojedynczej ziemi rzadkiej w dużych ilościach.
Wymiana jonowa
Prace badawcze nad elementami ziem rzadkich zostały utrudnione przez niezdolność do wyprodukowania jednegoElement ziem rzadkichw dużych ilościach metodami krok po kroku. Aby przeanalizowaćElementy ziem rzadkichZawarte w produktach rozszczepienia jądrowego i usuwano elementy ziem rzadkich z uranu i toru, chromatografia wymiany jonowej (chromatografia wymiany jonowej) z powodzeniem zbadano, co następnie zastosowano do oddzieleniaElement ziem rzadkichS. Zaletą metody wymiany jonów jest to, że wiele elementów można oddzielić w jednej operacji. I może również uzyskać produkty o dużej czystości. Jednak wadą jest to, że nie można go przetwarzać w sposób ciągły, z długim cyklem operacyjnym i wysokimi kosztami regeneracji żywicy i wymiany. Dlatego, gdy główna metoda oddzielania dużych ilości ziem rzadkich została wycofana z metody separacji głównego nurtu i zastąpiona metodą ekstrakcji rozpuszczalnika. Jednak ze względu na wyjątkowe cechy chromatografii wymiany jonowej w uzyskiwaniu pojedynczych produktów rzadkich ziem rzadkich o dużej czystości, w celu wytworzenia pojedynczych produktów o czystości i oddzieleniu niektórych ciężkich elementów rzadkich ziem rzadkich, konieczne jest również wykorzystanie chromatografii wymiany jonowej w celu oddzielenia i wytwarzania produktu ziem rzadkich.
Ekstrakcja rozpuszczalnika
Metoda stosowania rozpuszczalników organicznych do ekstrakcji i oddzielenia ekstraktowanej substancji od niemieszalnego roztworu wodnego nazywana jest ekstrakcją rozpuszczalnika organicznego ciekłego cieczowego, skróconą jako ekstrakcja rozpuszczalnika. Jest to proces przenoszenia masy, który przenosi substancje z jednej fazy ciekłej do drugiej. Metodę ekstrakcji rozpuszczalnika zastosowano wcześniej w chemii petrochemicznej, organicznej, chemii farmaceutycznej i chemii analitycznej. Jednak w ciągu ostatnich czterdziestu lat, ze względu na rozwój nauki i technologii energii atomowej, a także potrzebę produkcji ultraretycznych substancji i rzadkich elementów, ekstrakcja rozpuszczalników poczyniła ogromne postępy w branżach, takich jak przemysł paliw jądrowych i rzadka metalurgia. Chiny osiągnęły wysoki poziom badań w teorii ekstrakcji, syntezy i zastosowaniu nowych ekstraktów oraz procesu ekstrakcji do separacji elementów ziem rzadkich. W porównaniu z metodami separacji, takimi jak stopniowane opady, stopniowane krystalizacja i wymiana jonów, ekstrakcja rozpuszczalnika ma szereg zalet, takich jak dobry efekt separacji, duża zdolność produkcyjna, wygoda szybkiej i ciągłej produkcji oraz łatwy do osiągnięcia automatycznej kontroli. Dlatego stopniowo stał się główną metodą oddzielenia dużych ilościZiemia rzadkas.
Oczyszczanie ziemi rzadkiej
Surowce produkcyjne
Metale ziem rzadkichsą ogólnie podzielone na mieszane metale ziem rzadkich i pojedynczeMetale ziem rzadkich. Skład mieszanegoMetale ziem rzadkichjest podobny do oryginalnej kompozycji ziem rzadkich w rudzie, a pojedynczy metal to metal oddzielony i wyrafinowany od każdej ziemi rzadkiej. Trudno jest zmniejszyćTlenek ziem rzadkichs (z wyjątkiem tlenkówsamarWeurop,, tulWiterb) do pojedynczego metalu przy użyciu ogólnych metod metalurgicznych, ze względu na ich wysokie ciepło tworzenia i wysoką stabilność. Dlatego powszechnie używane surowce do produkcjiMetale ziem rzadkichW dzisiejszych czasach są ich chlorki i fluorki.
Stopiona elektroliza soli
Masowa produkcja mieszanychMetale ziem rzadkichW przemyśle zwykle stosuje metodę elektrolizy stopionej soli. Istnieją dwie metody elektrolizy: elektroliza chlorkowa i elektroliza tlenku. Metoda przygotowania jednegoMetale ziem rzadkichróżni się w zależności od elementu.samarWeurop,,,,,tulWiterbnie są odpowiednie do przygotowania elektrolitycznego ze względu na wysokie ciśnienie pary i zamiast tego są przygotowywane metodą destylacji redukcji. Inne elementy można przygotować metodą elektrolizy lub metody redukcji termicznej metalu.
Elektroliza chlorkowa jest najczęstszą metodą wytwarzania metali, szczególnie w przypadku mieszanych metali ziem rzadkich. Proces jest prosty, opłacalny i wymaga minimalnych inwestycji. Jednak największą wadą jest uwalnianie gazu chloru, który zanieczyszcza środowisko. Elektroliza tlenku nie uwalnia szkodliwych gazów, ale koszt jest nieco wyższy. Ogólnie rzecz biorąc, drogie singielRzekskie ziemijak na przykładNeodymIPraseodyMiumsą wytwarzane za pomocą elektrolizy tlenku.
Metoda elektrolizy redukcji próżniowej może przygotować jedynie ogólną ocenę przemysłowąMetale ziem rzadkich. Do przygotowaniaMetale ziem rzadkichPrzy niskich zanieczyszczeniach i wysokiej czystości zwykle stosuje się metodę redukcji termicznej próżniowej. Ta metoda może wytwarzać wszystkie pojedyncze metale ziem rzadkich, alesamarWeurop,,,,,tulWiterbnie można wyprodukować za pomocą tej metody. Potencjał redokssamarWeurop,,,,,tulWiterba wapń tylko częściowo zmniejszaZiemia rzadkafluorek. Zasadniczo przygotowanie tych metali opiera się na zasadach wysokiego ciśnienia pary tych metali i niskiego ciśnienia paryLantanum MetalS. Tlenki tych czterechRzekskie ziemisą mieszane z fragmentamiLantanum MetalS i ściskane w blokach i zmniejszone w piecu próżniowym.Lantanjest bardziej aktywny, podczas gdysamarWeurop,,,,,tulWiterbsą zredukowane do złota przezlantani zebrane z kondensacji, ułatwiając oddzielenie od żużla.
Czas postu: listopada 07-2023