Introducere în tehnologia industriei pământurilor rare
·Pământ rar inu este un element metalic, ci un termen colectiv pentru 15 elemente de pământuri rare șiytriușiscandiu.Prin urmare, cele 17 elemente de pământuri rare și diferiții lor compuși au diverse utilizări, variind de la cloruri cu o puritate de 46% până la oxizi unici de pământuri rare șimetale pământuri rarecu o puritate de 99,9999%.Odată cu adăugarea de compuși și amestecuri înrudite, există nenumărate produse din pământuri rare.Asa de,pamant rartehnologia este, de asemenea, diversă pe baza diferențelor acestor 17 elemente.Cu toate acestea, datorită faptului că elementele pământurilor rare pot fi împărțite în ceriu șiytriugrupurile bazate pe caracteristicile mineralelor, procesele de extragere, topire și separare a mineralelor pământurilor rare sunt, de asemenea, relativ unificate.Începând de la exploatarea inițială a minereului, vor fi introduse rând pe rând metodele de separare, procesele de topire, metodele de extracție și procesele de purificare a pământurilor rare.
Prelucrarea mineralelor pământurilor rare
· Prelucrarea mineralelor este un proces de prelucrare mecanică care utilizează diferențele de proprietăți fizice și chimice dintre diferitele minerale care alcătuiesc minereul, utilizează diferite metode de ameliorare, procese și echipamente pentru a îmbogăți mineralele utile din minereu, pentru a elimina impuritățile dăunătoare și a le separa. din minerale de gangă.
·Înpamant rarminereuri extrase la nivel mondial, continutul deoxizi de pământuri rareeste de doar câteva procente, iar unele chiar mai mici.Pentru a îndeplini cerințele de producție de topire,pamant rarmineralele sunt separate de mineralele gangue și alte minerale utile prin valorificare înainte de topire, pentru a crește conținutul de oxizi de pământuri rare și a obține concentrate de pământuri rare care să îndeplinească cerințele metalurgiei pământurilor rare.Valorificarea minereurilor de pământ rare adoptă, în general, metoda de flotație, adesea completată de multiple combinații de separare gravitațională și magnetică pentru a forma un flux de proces de ameliorare.
Thepamant rarzăcământul din mina Baiyunebo din Mongolia Interioară este un zăcământ de dolomit de fier de tip rocă carbonatată, compus în principal din minerale de pământ rare însoțitoare în minereu de fier (pe lângă minereul de ceriu fluorocarbon și monazit, există și mai multeniobiușipamant rarminerale).
Minereul extras conține aproximativ 30% fier și aproximativ 5% oxizi de pământuri rare. După zdrobirea minereului mare din mină, acesta este transportat cu trenul la uzina de valorificare a companiei Baotou Iron and Steel Group.Sarcina plantei de ameliorare este să creascăFe2O3de la 33% la peste 55%, mai întâi măcinarea și gradarea pe o moară conică cu bile și apoi selectarea unui concentrat primar de fier de 62-65% Fe2O3 (oxid de fier) folosind un separator magnetic cilindric.sterilul continuă să sufere flotație 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 cu spumă de flotație, cu un grad de 10-15%.Concentratul poate fi selectat folosind o masă de agitare pentru a produce un concentrat grosier cu un conținut de REO de 30%.După ce a fost reprocesat cu echipamente de înfrumusețare, se poate obține un concentrat de pământuri rare cu un conținut de REO de peste 60%.
Metoda de descompunere a concentratului de pământuri rare
·Pamant rarelementele din concentrate există în general sub formă de carbonați, fluoruri, fosfați, oxizi sau silicați insolubili.Elementele pământurilor rare trebuie transformate în compuși solubili în apă sau acizi anorganici prin diferite modificări chimice și apoi sunt supuse unor procese precum dizolvarea, separarea, purificarea, concentrarea sau calcinarea pentru a produce diverse amestecuri.pamant rarcompuși precum clorurile amestecate de pământuri rare, care pot fi utilizate ca produse sau materii prime pentru separarea elementelor unice de pământuri rare.Acest proces se numeștepamant rardescompunerea concentratului, cunoscută și sub denumirea de pretratare.
·Există multe metode de descompunerepamant rarconcentrate, care pot fi, în general, împărțite în trei categorii: metoda acidă, metoda alcalină și descompunerea prin clorinare.Descompunerea acidă poate fi împărțită în continuare în descompunerea acidului clorhidric, descompunerea acidului sulfuric și descompunerea acidului fluorhidric.Descompunerea alcaline poate fi împărțită în continuare în descompunerea hidroxidului de sodiu, topirea hidroxidului de sodiu sau metodele de prăjire cu sifon.Fluxul de proces adecvat este, în general, selectat pe baza principiilor tipului de concentrat, caracteristicilor calității, planului de produs, comoditatea pentru recuperarea și utilizarea completă a elementelor non-pământuri rare, beneficiul pentru igiena muncii și protecția mediului și raționalitatea economică.
·Deși au fost descoperite aproape 200 de minerale elementare rare și dispersate, acestea nu au fost îmbogățite în zăcăminte independente cu minerit industrial datorită rarității lor.Până acum, doar rar independentgermaniu, seleniu, șiteluriuau fost descoperite zăcăminte, dar amploarea zăcămintelor nu este foarte mare.
Topirea pământurilor rare
·Există două metode pentrupamant rartopire, hidrometalurgie și pirometalurgie.
· Întregul proces de hidrometalurgie a pământurilor rare și metalurgie chimică a metalelor este în mare parte în soluție și solvent, cum ar fi descompunerea concentratului de pământuri rare, separarea și extracțiaoxizi de pământuri rare, compuși și metale unice pământuri rare, care utilizează procese de separare chimică, cum ar fi precipitarea, cristalizarea, oxidarea-reducerea, extracția cu solvent și schimbul de ioni.Cea mai des folosită metodă este extracția cu solvent organic, care este un proces universal pentru separarea industrială a elementelor de pământuri rare de înaltă puritate.Procesul de hidrometalurgie este complex, iar puritatea produsului este ridicată.Această metodă are o gamă largă de aplicații în producerea produselor finite.
Procesul pirometalurgic este simplu și are o productivitate ridicată.Pamant rarpirometalurgia include în principal producția dealiaje de pământuri rareprin metoda de reducere silicotermă, producerea de metale sau aliaje rare prin metoda electrolizei cu sare topită și producerea dealiaje de pământuri rareprin metoda de reducere termică a metalelor etc.
Caracteristica comună a pirometalurgiei este producția în condiții de temperatură ridicată.
Procesul de producere a pământurilor rare
·Pamant rarcarbonat șiclorura de pământuri raresunt cele două produse primare principale dinpamant rarindustrie.În general, există în prezent două procese principale pentru producerea acestor două produse.Un proces este procesul de prăjire cu acid sulfuric concentrat, iar celălalt proces se numește procesul de sodă caustică, abreviat ca proces de sodă caustică.
· Pe lângă faptul că este prezent în diferite minerale de pământuri rare, o parte semnificativă aelemente de pământuri rareîn natură coexistă cu minerale de roci apatite și fosfatice.Rezervele totale de minereu fosforic mondial sunt de aproximativ 100 de miliarde de tone, cu o mediepamant rarcontinut de 0,5 ‰.Se estimează că suma totală depamant rarasociat cu minereul de fosfat în lume este de 50 de milioane de tone.Ca răspuns la caracteristicile scăzutepamant rarconținutul 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 diferite modalități de a recupera pământurile rare din procesele chimice ale fosforului, toate fiind strâns legate de metodele de prelucrare a minereului fosforic.În timpul procesului de producție termică,pamant rarrata de recuperare poate ajunge la 60%.
Odată cu utilizarea continuă a resurselor de roci fosfatice și trecerea către dezvoltarea rocii fosfatice de calitate scăzută, procesul de acid fosforic umed cu acid sulfuric a devenit metoda principală în industria chimică a fosfatului și recuperareaelemente de pământuri rareîn procesul umed acid sulfuric acidul fosforic a devenit un punct fierbinte de cercetare.În procesul de producție a acidului fosforic umed acid sulfuric, procesul de control al îmbogățirii pământurilor rare în acid fosforic și apoi utilizarea extracției cu solvent organic pentru extragerea pământurilor rare are mai multe avantaje decât metodele dezvoltate timpuriu.
Procesul de extracție a pământurilor rare
Solubilitatea acidului sulfuric
ceriugrupă (insolubilă în săruri complexe de sulfat) -lantan, ceriu, praseodimiu, neodim, și prometiu;
terbiugrup (ușor solubil în săruri complexe de sulfat) -samariu, europiu, gadoliniu, terbiu, disprozie, șiholmiu;
Separarea extractiei
Ușoarăpamant rar(P204 extracție cu aciditate slabă) –lantan,ceriu, praseodimiu,neodim, și prometiu;
Pământuri rare medii (P204 extracție cu aciditate scăzută) -samariu,europiu,gadoliniu,terbiu,disprozie;
Greupamant rarelemente(extracția acidității în P204) -holmiu,
Introducere în procesul de extracție
În procesul de separareelemente de pământ rare,datorită proprietăților fizice și chimice extrem de asemănătoare ale a 17 elemente, precum și abundenței impurităților însoțitoare dinelemente de pământuri rare, procesul de extracție este relativ complex și utilizat în mod obișnuit.
Există trei tipuri de procese de extracție: metoda pas cu pas, schimbul de ioni și extracția cu solvent.
Metoda pas cu pas
Metoda de separare și purificare folosind diferența de solubilitate a compușilor în solvenți se numește metoda pas cu pas.Dinytriu(Y) lalutețiu(Lu), o singură separare între toate cele care apar în mod naturalelemente de pământuri rare, inclusiv radiu descoperit de cuplul Curie,
Toate sunt separate prin această metodă.Procedura de operare a acestei metode este relativ complexă, iar separarea unică a tuturor elementelor pământurilor rare a durat peste 100 de ani, o singură separare și operațiune repetată ajungând la 20000 de ori.Pentru lucrătorii din chimie, munca lor
Rezistența este relativ mare și procesul este relativ complex.Prin urmare, utilizarea acestei metode nu poate produce un singur pământ rar în cantități mari.
Schimb de ioni
Activitatea de cercetare asupra elementelor pământurilor rare a fost împiedicată de incapacitatea de a produce un singurelement pământ rarîn cantităţi mari prin metode pas cu pas.Pentru a analizaelemente de pământuri rareconținute în produsele de fisiune nucleară și elimină elementele pământurilor rare din uraniu și toriu, a fost studiată cu succes cromatografia cu schimb de ioni (cromatografia cu schimb de ioni), care a fost apoi folosită pentru separareaelement pământ rars.Avantajul metodei de schimb ionic 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 lung de funcționare și costuri mari pentru regenerarea și schimbul rășinii.Prin urmare, odată ce metoda principală de separare a cantităților mari de pământuri rare a fost retrasă din metoda principală de separare și înlocuită cu metoda de extracție cu solvent.Cu toate acestea, datorită caracteristicilor remarcabile ale cromatografiei cu schimb ionic în obținerea de produse unice cu pământuri rare de înaltă puritate, în prezent, pentru a produce produse unice de puritate ultra-înaltă și pentru a separa unele elemente grele de pământuri rare, este, de asemenea, necesar să se utilizeze cromatografia cu schimb ionic. pentru a separa și produce un produs din pământuri rare.
Extracția cu solvent
Metoda de utilizare a solvenților organici pentru extragerea și separarea substanței extrase dintr-o soluție apoasă nemiscibilă se numește extracție lichid-lichid cu solvent organic, abreviată ca extracție cu solvent.Este un proces de transfer de masă care transferă substanțe dintr-o fază lichidă în alta.Metoda de extracție cu solvent 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 energiei atomice, precum și a necesității producerii de substanțe ultrapure și elemente rare, extracția cu solvenți a făcut progrese mari în industrii precum industria combustibilului nuclear și metalurgia rare. .China a atins un nivel înalt de cercetare în teoria extracției, sinteza și aplicarea de noi extractanți și procesul de extracție pentru separarea elementelor de pământ rare.În comparație cu metodele de separare precum precipitarea gradată, cristalizarea gradată și schimbul de ioni, extracția cu solvent are o serie de avantaje, cum ar fi efect de separare bun, capacitate mare de producție, comoditate pentru producție rapidă și continuă și control automat ușor de realizat.Prin urmare, a devenit treptat principala metodă de separare a cantităților mari depamant rars.
Purificarea pământurilor rare
Materii prime de producție
Metale pământuri raresunt în general împărțite în amestecuri de metale pământuri rare și singuremetale pământuri rare.Compoziția mixtelormetale pământuri rareeste similară cu compoziția originală a pământului rar din minereu, iar un singur metal este un metal separat și rafinat din fiecare pământ rar.Este greu de redusoxid de pământuri rares (cu excepția oxizilor desamariu,europiu,, tuliu,iterbiu) într-un singur metal folosind metode metalurgice generale, datorită căldurii lor mari de formare și stabilității ridicate.Prin urmare, materiile prime utilizate în mod obișnuit pentru producția demetale pământuri rareîn zilele noastre sunt clorurile şi fluorurile lor.
Electroliza sării topite
Producția de masă de mixtmetale pământuri rareîn industrie se utilizează în general metoda electrolizei cu sare topită.Există două metode de electroliză: electroliza clorurii și electroliza oxidului.Metoda de preparare a unui singurmetale pământuri rarevariază în funcție de element.samariu,europiu,,tuliu,iterbiunu sunt potrivite pentru prepararea electrolitică din cauza presiunii lor ridicate de vapori și, în schimb, sunt preparate folosind metoda de distilare prin reducere.Alte elemente pot fi preparate prin electroliză sau prin metoda de reducere termică a metalelor.
Electroliza clorurilor este cea mai comună metodă de producere a metalelor, în special pentru metale mixte de pământuri rare.Procesul este simplu, rentabil și necesită investiții minime.Cu toate acestea, cel mai mare dezavantaj este eliberarea de clor gazos, care poluează mediul.Electroliza cu oxid nu eliberează gaze nocive, dar costul este puțin mai mare.În general, un singur preț marepământuri rarecaneodimșipraseodimiusunt produse prin electroliza de oxid.
Metoda de electroliză de reducere a vidului poate pregăti numai calitate industrială generalămetale pământuri rare.A preparametale pământuri rarecu impurități scăzute și puritate ridicată, se utilizează în general metoda de reducere termică în vid.Această metodă poate produce toate metalele unice pământuri rare, darsamariu,europiu,,tuliu,iterbiunu poate fi produs prin această metodă.Potențialul redox alsamariu,europiu,,tuliu,iterbiuiar calciul se reduce doar parțialpamant rarfluor.În general, prepararea acestor metale se bazează pe principiile presiunii ridicate de vapori a acestor metale și ale presiunii scăzute de vapori a acestora.lantan metalics.Oxizii acestor patrupământuri raresunt amestecate cu fragmente delantan metalics și comprimat în blocuri și redus într-un cuptor cu vid.Lantaneste mai activ, în timp cesamariu,europiu,,tuliu,iterbiusunt reduse la aur delantanși colectate prin condensare, făcându-l ușor de separat de zgură.
Ora postării: 07-nov-2023