Introducere în tehnologia rară a industriei pământului
·Pământ rar inu este un element metalic, ci un termen colectiv pentru 15 elemente rare de pământ șiYttriumşiscandium. Prin urmare, cele 17 elemente de pământ rare și diverși compuși ai acestora au diverse utilizări, de la cloruri cu o puritate de 46% până la oxizi de pământ rar și rariMetale rare de pământcu o puritate de 99.9999%. Odată cu adăugarea de compuși și amestecuri conexe, există nenumărate produse rare pe pământ. Aşa,Pământ rarTehnologia este, de asemenea, diversă pe baza diferențelor acestor 17 elemente. Cu toate acestea, datorită faptului că elementele rare ale pământului pot fi împărțite în ceriu șiYttriumGrupurile bazate pe caracteristici minerale, procesele miniere, topire și separare ale mineralelor rare pe pământ sunt, de asemenea, relativ unificate. Pornind de la exploatarea inițială a minereului, metodele de separare, procesele de topire, metodele de extracție și procesele de purificare ale pământurilor rare vor fi introduse una câte una.
Prelucrarea minerală a pământurilor rare
· Procesarea minerală este un proces de procesare mecanică care utilizează diferențele de proprietăți fizice și chimice între diferite minerale care alcătuiesc minereul, utilizează diferite metode, procese și echipamente de beneficii diferite pentru a îmbogăți minerale utile în minereu, a elimina impuritățile dăunătoare și a le separa de minerale de gang.
· ÎnPământ rarminereuri minate la nivel mondial, conținutulOxizi rari de pământeste doar câteva la sută, iar unele și mai mici. Pentru a îndeplini cerințele de producție ale topirii,Pământ rarMineralele sunt separate de minerale de gandă și de alte minerale utile prin beneficii înainte de topire, pentru a crește conținutul de oxizi de pământ rar și pentru a obține concentrate rare de pământ care pot satisface cerințele metalurgiei rare a pământului. Beneficiarea minereurilor de pământ rare adoptă, în general, metoda de flotare, adesea completată de mai multe combinații de gravitație și separare magnetică pentru a forma un flux de proces de beneficii.
Pământ rarDepozitul în mina Baiyunebo din Mongolia interioară este un depozit de tip carbonat de dolomită de fier, compus în principal din minerale de pământ rare însoțitoare în minereu de fier (pe lângă minereu de ceriu de fluorocarbon și monazit, există și mai multe mai multeniobiumşiPământ rarminerale).
Minereul extras conține aproximativ 30% fier și aproximativ 5% oxizi de pământ rar. După zdrobirea minereului mare din mină, acesta este transportat cu trenul către uzina de beneficii a companiei Baotou Iron and Steel Group. Sarcina plantei de beneficii este de a creșteFe2O3De la 33% la peste 55%, mai întâi măcinarea și gradarea pe o moară cu bile conice, și apoi selectarea unui concentrat de fier primar de 62-65% Fe2O3 (oxid de fier) folosind un separator magnetic cilindric. Registințele continuă să sufere flotare și separare magnetică pentru a obține un concentrat secundar de fier care conține mai mult de 45%Fe2O3(oxid de fier). Pământul rar este îmbogățit în spumă de flotație, cu un grad de 10-15%. Concentratul poate fi selectat folosind un tabel de agitare pentru a produce un concentrat grosier cu un conținut REO de 30%. După ce a fost reprocesat de echipamentele de beneficii, se poate obține un concentrat rar de pământ cu un conținut REO de peste 60%.
Metoda de descompunere a concentratului rar de pământ
·Pământ rarElementele din concentrate există, în general, sub formă de carbonate insolubile, fluoruri, fosfați, oxizi sau silicați. Elementele rare ale Pământului trebuie transformate în compuși solubili în apă sau acizi anorganici prin diferite modificări chimice și apoi suferă procese precum dizolvarea, separarea, purificarea, concentrația sau calcinarea pentru a produce diverse mixte mixtePământ rarcompuși precum cloruri mixte rare de pământ, care pot fi utilizate ca produse sau materii prime pentru separarea elementelor de pământ unice rare. Acest proces se numeștePământ rarDescompunerea concentratului, cunoscută și sub denumirea de pretratare.
· Există multe metode de descompunerePământ rarConcentrate, care pot fi în general împărțite în trei categorii: metoda acidului, metoda alcalin și descompunerea clorurării. Descompunerea acidului poate fi împărțită în continuare în descompunerea acidului clorhidric, descompunerea acidului sulfuric și descompunerea acidului hidrofluoric. Descompunerea alcalinilor poate fi împărțită în continuare în descompunerea hidroxidului de sodiu, topirea hidroxidului de sodiu sau metode de prăjire a sodă. Fluxul de proces adecvat este selectat în general pe baza principiilor tipului concentrat, caracteristicilor de grad, planului produsului, comodității pentru recuperarea și utilizarea cuprinzătoare a elementelor de pământ non -rare, beneficii pentru igiena forței de muncă și protecția mediului și raționalitatea economică.
· Deși au fost descoperite aproape 200 de minerale cu elemente rare și dispersate, acestea nu s -au îmbogățit în depozite independente cu minerit industrial din cauza rarității lor. Până acum, doar rar independentGermaniu, seleniu, șiTelluriumDepozitele au fost descoperite, dar amploarea depozitelor nu este foarte mare.
Topirea pământurilor rare
· Există două metode pentruPământ rartopire, hidrometalurgie și pirometalurgie.
· Întregul proces de hidrometalurgie la pământ rară și metalurgie chimică metalică este în mare parte în soluție și solvent, cum ar fi descompunerea concentratului rar de pământ, separarea și extracția deOxizi rari de pământ, compuși și metale de pământ unice rare, care utilizează procese de separare chimică, cum ar fi precipitații, cristalizare, reducere oxidare, extracție de solvent și schimb de ioni. Cea mai utilizată metodă este extracția de solvent organic, care este un proces universal pentru separarea industrială a elementelor de pământ rare de înaltă puritate. Procesul de hidrometalurgie este complex, iar puritatea produsului este ridicată. Această metodă are o gamă largă de aplicații în producerea de produse finite.
Procesul pirometalurgic este simplu și are o productivitate ridicată.Pământ rarPirometalurgia include în principal producția deAliaje de pământ rarePrin metoda de reducere a silicotermului, producerea de metale sau aliaje ale pământului rare prin metoda de electroliză de sare topită și producerea deAliaje de pământ rareprin metoda de reducere termică metalică etc.
Caracteristica comună a pirometalurgiei este producția în condiții de temperatură ridicată.
Proces rar de producție a pământului
·Pământ rarcarbonat șiClorură de pământ rarăsunt cele două produse primare principale dinPământ rarindustrie. În general, există în prezent două procese principale pentru producerea acestor două produse. Un proces este procesul concentrat de prăjire a acidului sulfuric, iar celălalt proces se numește procesul de sodă caustic, prescurtat ca proces de sodă caustică.
· Pe lângă faptul că este prezent în diferite minerale rare, o parte semnificativă deelemente rare de pământÎn natura coexistă cu minerale de apatit și rocă fosfat. Rezervele totale ale minereului fosfat mondial sunt de aproximativ 100 de miliarde de tone, cu o mediePământ rarConținut de 0,5 ‰. Se estimează că valoarea totală dePământ rarAsociat cu minereu fosfat din lume este de 50 de milioane de tone. Ca răspuns la caracteristicile scăzutePământ rarConținut și starea specială de apariție în mine, au fost studiate diverse procese de recuperare atât pe plan intern, cât și internațional, care pot fi împărțite în metode umede și termice. În metodele umede, acestea pot fi împărțite în metoda acidului azotic, metoda acidului clorhidric și metoda acidului sulfuric în funcție de diferiții acizi de descompunere. Există diverse modalități de a recupera pământurile rare din procesele chimice de fosfor, toate fiind strâns legate de metodele de procesare ale minereului fosfat. În timpul procesului de producție termică,Pământ rarRata de recuperare poate ajunge la 60%.
Odată cu utilizarea continuă a resurselor de rocă fosfat și trecerea către dezvoltarea rocilor fosfat de calitate scăzută, procesul de acid fosforic cu acid sulfuric a devenit metoda principală în industria chimică fosfat și recuperarea deelemente rare de pământÎn procesul umed acid sulfuric, acidul fosforic a devenit un hotspot de cercetare. În procesul de producție a acidului umed acid sulfuric acid fosforic, procesul de control al îmbogățirii pământurilor rare în acid fosforic și apoi utilizarea extracției de solvent organic pentru a extrage pământuri rare are mai multe avantaje decât metodele dezvoltate timpuriu.
Proces rar de extracție a pământului
Solubilitatea acidului sulfuric
Ceriugrup (insolubil în săruri complexe de sulfat) -Lanthanum, ceriu, Praseodim, Neodim, și prometiu;
Terbiumgrup (ușor solubil în săruri complexe de sulfat) -Samarium, europiu, gadolinium, terbium, disprosiu, șiHolmium;
Yttriumgrup (solubil în săruri complexe de sulfat) -Yttrium, erbium, Thuliu, ytterbium,Lutetum, șiscandium.
Separarea extracției
AprindePământ rar(P204 Extragerea acidității slabe) -Lanthanum,ceriu, Praseodim,Neodim, și prometiu;
Pământ rar mediu (P204 Extractie scăzută a acidității)-Samarium,europiu,gadolinium,terbium,disprosiu;
GreuPământ rarelemente(Extracția acidității în P204) -Holmium,
Introducere în procesul de extracție
În procesul de separareelemente rare de pământ,datorită proprietăților fizice și chimice extrem de similare a 17 elemente, precum și abundența impurităților însoțitoare înelemente rare de pământ, procesul de extracție este relativ complex și utilizat frecvent.
Există trei tipuri de procese de extracție: metoda pas cu pas, schimbul de ioni și extracția solventului.
Metoda pas cu pas
Metoda de separare și purificare folosind diferența de solubilitate a compușilor în solvenți se numește metoda pas cu pas. DinYttrium(Y) laLutetum(Lu), o singură separare între toate care apar în mod naturalelemente rare de pământ, inclusiv radia descoperită de cuplul Curie,
Toate sunt separate folosind această metodă. Procedura de funcționare a acestei metode este relativ complexă, iar separarea unică a tuturor elementelor de pământ rare a durat peste 100 de ani, cu o singură separare și o operație repetată atingând de 20000 de ori. Pentru lucrătorii chimici, munca lor
Puterea este relativ mare, iar procesul este relativ complex. Prin urmare, utilizarea acestei metode nu poate produce un singur pământ rar în cantități mari.
Schimb de ioni
Lucrările de cercetare pe elemente de pământ rare au fost împiedicate de incapacitatea de a produce un singurelement de pământ rarîn cantități mari prin metode pas cu pas. Pentru a analizaelemente rare de pământconținut în produse de fisiune nucleară și eliminați elementele rare ale Pământului din uraniu și toriu, a fost studiat cu succes cromatografia de schimb de ioni (cromatografie de schimb de ioni), care a fost apoi utilizat pentru separarea deelement de pământ rars. Avantajul metodei de schimb de ioni este că mai multe elemente pot fi separate într -o singură operație. Și poate obține, de asemenea, produse de înaltă puritate. Cu toate acestea, dezavantajul este că nu poate fi procesat continuu, cu un ciclu de funcționare lung și costuri ridicate pentru regenerarea și schimbul de rășină. Prin urmare, aceasta odată ce metoda principală pentru separarea cantităților mari de pământ rare a fost retrasă din metoda de separare a mainstreamului și înlocuită cu metoda de extracție a solventului. Cu toate acestea, datorită caracteristicilor deosebite ale cromatografiei de schimb de ioni în obținerea de produse de mare puritate de înaltă puritate, în prezent, pentru a produce produse unice de puritate ultra-înaltă și pentru a separa unele elemente grele de pământ rare, este necesar să se utilizeze și cromatografie de schimb de ioni pentru a separa și produce un produs rar.
Extracția solventului
Metoda de utilizare a solvenților organici pentru a extrage și separa substanța extrasă de o soluție apoasă imiscibilă se numește extracție de lichid lichid cu solvent organic, prescurtată ca extracție a solventului. Este un proces de transfer de masă care transferă substanțe de la o fază lichidă la alta. Metoda de extracție a solventului a fost aplicată mai devreme în petrochimie, chimie organică, chimie farmaceutică și chimie analitică. Cu toate acestea, în ultimii patruzeci de ani, datorită dezvoltării științei și tehnologiei energetice atomice, precum și necesității producției de substanțe ultrapure și elemente rare, extracția de solvent a făcut progrese mari în industrii precum industria combustibililor nucleari și metalurgia rară. China a obținut un nivel ridicat de cercetare în teoria extracției, sinteza și aplicarea noilor extractori și procesul de extracție pentru separarea rare a elementelor de pământ. În comparație cu metodele de separare, cum ar fi precipitațiile gradate, cristalizarea gradată și schimbul de ioni, extracția de solvent are o serie de avantaje, cum ar fi un efect de separare bun, capacitate mare de producție, comoditate pentru producția rapidă și continuă și ușor de obținut un control automat. Prin urmare, a devenit treptat principala metodă pentru separarea cantităților mari dePământ rars.
Purificarea rară a pământului
Producție de materii prime
Metale rare de pământsunt, în general, împărțite în metale mixte rare și singureMetale rare de pământ. Compoziția mixtăMetale rare de pământeste similar cu compoziția originală a pământului rar din minereu, iar un singur metal este un metal separat și rafinat de fiecare pământ rar. Este dificil de reducereOxid rar de pământs (cu excepția oxizilor deSamarium,europiu,, Thuliu,ytterbium) într -un singur metal folosind metode metalurgice generale, datorită căldurii lor ridicate de formare și a stabilității ridicate. Prin urmare, materiile prime utilizate frecvent pentru producereaMetale rare de pământÎn zilele noastre sunt clorurile și fluorurile lor.
Electroliză de sare topită
Producția în masă a mixtuluiMetale rare de pământÎn industrie folosește, în general, metoda de electroliză de sare topită. Există două metode de electroliză: electroliza clorurii și electroliza oxidului. Metoda de pregătire a unui singurMetale rare de pământvariază în funcție de element.Samarium,europiu,,Thuliu,ytterbiumnu sunt potrivite pentru prepararea electrolitică datorită presiunii lor de vapori ridicate și, în schimb, sunt preparate folosind metoda de distilare a reducerii. Alte elemente pot fi preparate prin electroliză sau metoda de reducere a termică a metalelor.
Electroliza clorură este cea mai frecventă metodă pentru producerea de metale, în special pentru metalele rare mixte. Procesul este simplu, rentabil și necesită investiții minime. Cu toate acestea, cel mai mare dezavantaj este eliberarea gazelor de clor, care poluează mediul înconjurător. Electroliza oxidului nu eliberează gaze nocive, dar costul este puțin mai mare. În general, un singur preț ridicatPământuri rarecaNeodimşiPraseodimsunt produse folosind electroliză de oxid.
Metoda de electroliză de reducere a vidului poate pregăti doar gradul general industrialMetale rare de pământ. A pregătiMetale rare de pământCu impurități scăzute și puritate ridicată, se folosește în general metoda de reducere a termică a vidului. Această metodă poate produce toate metalele de pământ unice rare, darSamarium,europiu,,Thuliu,ytterbiumnu poate fi produs folosind această metodă. Potențialul redox alSamarium,europiu,,Thuliu,ytterbiumiar calciul se reduce doar parțialPământ rarFluorură. În general, prepararea acestor metale se bazează pe principiile presiunii de vapori ridicate a acestor metale și presiunea scăzută a vaporilor deMetal Lanthanums. Oxizii acestor patruPământuri raresunt amestecate cu fragmente deMetal LanthanumS și comprimat în blocuri și redus într -un cuptor de vid.Lanthanumeste mai activ, în timp ceSamarium,europiu,,Thuliu,ytterbiumsunt reduse la aur cuLanthanumși colectat la condensare, ceea ce face ușor de separat de zgură.
Timpul post: 07-2023 nov