BEVEZETÉS A RARKALIS Földi ipar technológiájába
·Ritkaföldföld is nem egy fémes elem, hanem egy kollektív kifejezés 15 ritkaföldfémi elemhez ésittriumésscandium- Ezért a 17 ritkaföldfémi elem és különféle vegyületeik különféle felhasználásai vannak, kezdve a kloridoktól, a tisztaságú 46% -ig az egyetlen ritkaföldfém -oxidokig ésritkaföldfémek fémektisztasággal 99,9999%. Kapcsolódó vegyületek és keverékek hozzáadásával számtalan ritkaföldfém -termék található. Így,ritkaföldföldA technológia szintén változatos, e 17 elem különbségei alapján. Mivel azonban a ritkaföldfémek elemei oszlanak ceriumra ésittriumAz ásványi jellemzők, a ritkaföldfémek ásványainak ásványi jellemzői, bányászati, olvasztási és elválasztási folyamatain alapuló csoportok szintén viszonylag egységesek. A kezdeti ércbányászattól kezdve az elválasztási módszereket, az olvasztási folyamatokat, az extrakciós módszereket és a ritkaföldfémek tisztítási folyamatait egyenként bevezetik.
A ritkaföldfémek ásványi feldolgozása
· Az ásványi anyagfeldolgozás egy mechanikus feldolgozási folyamat, amely a fizikai és kémiai tulajdonságok közötti különbségeket használja az érc alkotó különféle ásványi anyagok között, különféle jótékonysági módszereket, folyamatokat és berendezéseket használ az érc hasznos ásványi anyagának gazdagításához, a káros szennyeződések eltávolításához, és elválasztja azokat a gangue ásványoktól.
· Aritkaföldfölda világszerte bányászott ércek, aritkaföldfém -oxidokcsak néhány százalék, és néhány még alacsonyabb. Annak érdekében, hogy megfeleljen az olvasztás előállítási követelményeinek,ritkaföldföldAz ásványi anyagokat elválasztják a Gangue ásványi anyagoktól és más hasznos ásványoktól az olvadás előtti jótékonyságon keresztül, hogy növeljék a ritkaföldfém -oxidok tartalmát és megszerezzék a ritkaföldfémek koncentrátumait, amelyek megfelelnek a ritkaföldfémek kohászatának követelményeinek. A ritkaföldfémek érceinek előnyössége általában flotációs módszert alkalmaz, amelyet gyakran a gravitáció és a mágneses elválasztás többszörös kombinációi kiegészítenek, hogy a jótékonysági folyamat áramlását képezzék.
AritkaföldföldA Belső -Mongólia Baiyunebo -bányájában lévő letét egy karbonát kőzet -típusa, amelyben a vasércben található ritkaföldfém ásványi anyagokból áll (a fluorokarbon cerium és a monazit mellett több is több is van.nióbiumésritkaföldföldásványi anyagok).
Az extrahált érc mintegy 30% vasat és kb. 5% ritkaföldfém -oxidokat tartalmaz. A bányában lévő nagy érc összetörése után vonattal szállítják a Baotou vas- és acélcsoport -társaság jótékonysági üzemébe. A jótékonysági üzem feladata a növekedésFe2O333% -ról több mint 55% -ra, az első csiszolás és osztályozás egy kúpos gömbmalomon, majd kiválasztja a 62-65% Fe2O3 (vas -oxid) hengeres mágneses elválasztó segítségével. A farkak továbbra is flotáción és mágneses elválasztáson mennek keresztül, hogy több mint 45% -ot tartalmazó másodlagos vaskoncentrátumot kapjanakFe2O3(Vas -oxid). A ritkaföldfém dúsul a flotációs habban, 10-15%-kal. A koncentrátumot rázóasztal segítségével lehet kiválasztani, hogy durva koncentrátumot hozzon létre, 30%-os REO -tartalommal. Miután a hasznosító berendezések újrafeldolgozták, egy ritkaföldfém -koncentrátumot lehet elérni, amelynek 60% -a meghaladja a REO -tartalmat.
A ritkaföldkoncentrátum bomlási módja
·RitkaföldföldA koncentrátumok elemei általában oldhatatlan karbonátok, fluoridok, foszfátok, oxidok vagy szilikátok formájában léteznek. A ritkaföldfémek elemeit különféle kémiai változások révén vízben vagy szervetlen savakban oldódó vegyületekké kell konvertálni, majd olyan folyamatokon mennek keresztül, mint például oldódás, elválasztás, tisztítás, koncentráció vagy kalcináció, hogy különféle vegyes vegyes előállítást kapjanak.ritkaföldföldolyan vegyületek, mint például a vegyes ritkaföldfém -kloridok, amelyek termékekként vagy alapanyagokként felhasználhatók az egyes ritkaföldfémek elemeinek elválasztására. Ezt a folyamatot hívjákritkaföldföldA koncentrátum bomlás, más néven előkezelés.
· Sok módszer létezik a bomlásraritkaföldföldKoncentrátumok, amelyeket általában három kategóriába lehet osztani: sav módszer, lúgos módszer és klórozás bomlás. A savbomlás tovább osztható sósav -bomlásra, kénsav -bomlásra és a hidrofluorsav -bomlásra. Az alkáli bomlás tovább osztható nátrium -hidroxid bomlásra, nátrium -hidroxid olvadására vagy szóda pörkölésére. A megfelelő folyamatáramot általában a koncentráttípus, a fokozat jellemzői, a termékterv, a nem ritkaföldfémek elemeinek visszanyerésének és átfogó felhasználásának, a munkahigiénia és a környezetvédelem előnyeinek, valamint a gazdasági racionalitásnak az alapelvei alapján választják ki.
· Noha közel 200 ritka és diszpergált elem ásványokat fedeztek fel, ritkaságuk miatt nem dúsították őket független betétekké. Eddig csak ritka függetlengermánium, szelén, éstellúrA betéteket felfedezték, de a betétek skálája nem túl nagy.
A ritkaföldfémek olvadása
· Két módszer létezik aritkaföldföldOlvadás, hidrometallurgia és pirometallurgia.
· A ritkaföldfémek hidrometallurgia és a fém kémiai kohászat teljes folyamata többnyire oldatban és oldószerben van, például a ritkaföldfémek koncentrátumának bomlása, elválasztása és extrahálásaritkaföldfém -oxidok, vegyületek és egyetlen ritkaföldfémek fémek, amelyek kémiai elválasztási folyamatokat alkalmaznak, például csapadékot, kristályosodást, oxidáció-csökkentést, oldószer-extrakciót és ioncserét. A leggyakrabban alkalmazott módszer a szerves oldószer-extrahálás, amely univerzális folyamat a nagyságú, egyidejű ritkaföldfémek iparának ipari elválasztására. A hidrometallurgia folyamat bonyolult és a termék tisztasága magas. Ez a módszer széles körű alkalmazást tartalmaz a késztermékek előállításában.
A pirometallurgiai folyamat egyszerű és magas termelékenységű.Ritkaföldfölda pirometallurgia elsősorban aritkaföldfém ötvözetekSzilikotermikus redukciós módszerrel a ritkaföldfémek vagy ötvözetek előállítása olvadt só -elektrolízis módszerrel, és a termelésritkaföldfém ötvözetekfém hő redukciós módszerrel stb.
A pirometallurgia általános jellemzője a magas hőmérsékleti körülmények között történő előállítás.
Ritkaföldfémek termelési folyamata
·Ritkaföldföldkarbonát ésritkaföldfém -klorida két fő elsődleges termék aritkaföldföldipar. Általánosságban elmondható, hogy jelenleg két fő folyamat van e két termék előállításához. Az egyik folyamat a koncentrált kénsav pörkölési folyamat, a másik eljárást maró szóda -folyamatnak nevezzük, amelyet rövidítve, mint a maró szóda folyamat.
· Amellett, hogy jelen van a ritkaföldfémek különböző részében, aritkaföldfémek elemeiA természetben létezik az apatit és a foszfát kőzet ásványi anyagokkal. A világ foszfátércének teljes tartaléka körülbelül 100 milliárd tonna, átlagosanritkaföldföld0,5 ‰ tartalom. Becslések szerint a teljes összegritkaföldföldA foszfátérchez kapcsolódó a világon 50 millió tonna. Az alacsony jellemzőire válaszulritkaföldföldTartalom és speciális előfordulási státusz a bányákban, különféle helyreállítási folyamatokat vizsgáltak mind belföldön, mind nemzetközi szinten, amelyeket nedves és termikus módszerekre lehet osztani. Nedves módszerekkel fel lehet osztani azokat nitraktsav -módszerre, sósav -módszerre és kénsav módszerre a különböző bomlási savak szerint. Különböző módon lehet helyreállítani a ritkaföldfémeket a foszfor kémiai folyamatokból, amelyek mindegyike szorosan kapcsolódik a foszfátérc feldolgozási módszereihez. A hőtermelési folyamat során aritkaföldföldA helyreállítási arány elérheti a 60%-ot.
A foszfát kőzet erőforrásainak folyamatos felhasználásával és az alacsony minőségű foszfát kőzet fejlődése felé történő elmozdulással a kénsav nedves feldolgozási folyamat foszfor-eljárása lett a foszfát vegyipar mainstream módszere, és a visszanyerés a helyreállítási módszerré vált.ritkaföldfémek elemeiA kénsav nedves eljárása során a foszforsav kutatási hotspotmá vált. A kénsav -nedves folyamat foszforsav előállítási folyamatában a ritkaföldfémek foszforsavban történő dúsításának szabályozásának, majd a szerves oldószer -extraháláshoz a ritkaföldfémek kivonásához történő felhasználásának több előnye, mint a korai kifejlesztett módszerek.
Ritkaföldfémek extrakciós folyamat
Kénsav -oldhatóság
Cériumcsoport (szulfát komplex sókban oldhatatlan) -lantán, cérium, praseodímium, neodímium, és a Prometium;
Terbiumcsoport (kissé oldódik a szulfát komplex sókban) -szamárium, Europium, gadolínium, terbium, diszprosium, ésholmium;
Ittriumcsoport (szulfát komplex sókban oldódik) -ittrium, erbium, túlium, itterbium,lutetium, ésscandium.
Kivonás elválasztás
Fényritkaföldföld(P204 gyenge savtartalmú extrakció) -lantán,cérium, praseodímium,neodímium, és a Prometium;
Közép-ritka Föld (P204 alacsony savtartalmú extrakció)-szamárium,Europium,gadolínium,terbium,diszprosium;
Nehézritkaföldföldelemek(savtartalom -extrahálás a p204 -ben) -holmium,
Bevezetés az extrakciós folyamatba
Az elválasztás folyamatábanRitkaföld elemek,a 17 elem rendkívül hasonló fizikai és kémiai tulajdonságai, valamint a kísérő szennyeződések bősége miattritkaföldfémek elemei, az extrakciós folyamat viszonylag összetett és általában használható.
Három típusú extrakciós eljárás létezik: lépésről lépésre, ioncsere és oldószer-extrakció.
Lépésről lépésre történő módszer
Az elválasztás és a tisztítás módszerét a vegyületek oldhatóságának különbségének felhasználásával az oldószerekben lépésről lépésre nevezzük. Tólittrium(Y)lutetium(Lu), egyetlen elválasztás az összes természetesen előforduló közöttritkaföldfémek elemei, beleértve a curie pár által felfedezett rádiót,
Mindegyiket ezzel a módszerrel elválasztják. Ennek a módszernek a működési eljárása viszonylag bonyolult, és az összes ritkaföldfém -elem egyetlen elválasztása több mint 100 évet vett igénybe, egy elválasztással és ismételt működésével, amely 20000 -szor elért. Vegyi munkások számára, munkájuk
Az erő viszonylag magas, és a folyamat viszonylag összetett. Ezért ennek a módszernek a használata nem képes egyetlen ritkaföldfémet előállítani nagy mennyiségben.
Ioncsere
A ritkaföldfémek elemeivel kapcsolatos kutatási munkát akadályozta az a képtelenség, hogy egyetlen előállítást készítsenritkaföldfémi elemnagy mennyiségben lépésről lépésre. Ahhoz, hogy elemezze aritkaföldfémek elemeiA nukleáris hasadási termékekben található, és eltávolítottuk a ritkaföldfémi elemeket az uránból és a tóriumbólritkaföldfémi elems. Az ioncserélő módszer előnye, hogy több elem elválasztható egy művelet során. És nagy tisztaságú termékeket is beszerezhet. A hátrány azonban, hogy nem lehet folyamatosan feldolgozni, hosszú működési ciklussal és a gyanta regenerációjának és cseréjének magas költségeivel. Ezért ez a nagy mennyiségű ritkaföldfémek elválasztására szolgáló fő módszert visszavonult a mainstream elválasztási módszertől, és helyettesített oldószer -extrakciós módszerrel helyettesítették. Azonban az ioncserélő kromatográfia kiemelkedő tulajdonságai miatt a nagy tisztaságú, ritkaföldfémek termékek előállítása során, jelenleg az ultra-magas tisztaságú egy termék előállítása és néhány nehéz ritkaföldfémi elem elválasztása érdekében az ioncserélő kromatográfiát is felhasználni kell egy ritkaföldfém-termék elválasztására és előállítására.
Oldószerkivonás
A szerves oldószerek felhasználásának módszerét az extrahált anyag kivonására és elválasztására egy elegyíthetetlen vizes oldatotól szerves oldószer folyadék-folyadék-extrahálásnak nevezzük, amelyet oldószer-extrahálásként rövidítenek. Ez egy tömegátadási folyamat, amely az anyagokat az egyik folyadékfázisból a másikba továbbítja. Az oldószer -extrakciós módszert korábban alkalmazták a petrolkémiai, szerves kémiában, a gyógyszerészeti kémiában és az analitikai kémiában. Az elmúlt negyven évben azonban az atomenergia -tudomány és a technológia fejlesztése, valamint az ultrapure anyagok és a ritka elemek előállításának szükségessége miatt az oldószer -extrakció nagy előrelépést tett az olyan iparágakban, mint például a nukleáris üzemanyag -ipar és a ritka kohászat. Kína magas szintű kutatást ért el az extrakcióelméletben, az új extrahálók szintézisében és alkalmazásában, valamint az extrakciós folyamatban a ritkaföldfémek elválasztásához. Összehasonlítva az olyan elválasztási módszerekkel, mint például a besorolt csapadék, az osztályozott kristályosodás és az ioncsere, az oldószer -extrakció számos előnyt tartalmaz, mint például a jó elválasztási hatás, a nagy termelési kapacitás, a gyors és folyamatos termelés kényelme, valamint az automatikus ellenőrzés könnyen elérhető. Ezért fokozatosan ez lett a fő módszer a nagy mennyiség elválasztásáraritkaföldfölds.
Ritkaföldfémi tisztítás
Nyersanyagok előállítása
Ritkaföldfémek fémekáltalában vegyes ritkaföldfémek és egyedülállóra oszlanakritkaföldfémek fémek- A vegyes összetételeritkaföldfémek fémekHasonló az eredeti ritkaföldfém -összetételhez az ércben, és az egyetlen fém egy fém, amelyet elkülönítenek és finomítanak az egyes ritkaföldektől. Nehéz csökkenteniritkaföldfém -oxids (kivéve az oxidokatszamárium,Europium,, túlium,itterbium) egyetlen fémbe, általános fémkohászati módszerekkel, magas képződési hő és magas stabilitás miatt. Ezért a gyártáshoz általánosan használt alapanyagokritkaföldfémek fémekManapság a kloridok és a fluoridok.
Olvadt só -elektrolízis
A vegyes tömegtermelésritkaföldfémek fémekAz iparban általában az olvadt só -elektrolízis módszert használják. Az elektrolízisnek két módszere van: klorid elektrolízis és oxid elektrolízis. Az egyetlen előkészítési módszerritkaföldfémek fémekaz elemetől függően változik.szamárium,Europium,,túlium,itterbiumnem alkalmasak az elektrolitikus előkészítésre, nagy gőznyomásuk miatt, és ehelyett redukciós desztillációs módszerrel készülnek. Egyéb elemek elektrolízissel vagy fém hő redukciós módszerrel készíthetők.
A klorid elektrolízis a leggyakoribb módszer a fémek előállítására, különösen a kevert ritkaföldfémek esetében. A folyamat egyszerű, költséghatékony, és minimális beruházást igényel. A legnagyobb hátrány azonban a klórgáz felszabadulása, amely szennyezi a környezetet. Az oxid -elektrolízis nem enged ki káros gázokat, de a költség kissé magasabb. Általában a magas árú kislemezritkaföldfémekmint példáulneodímiuméspraseodímiumoxid elektrolízissel állítják elő.
A vákuumcsökkentő elektrolízis módszer csak az általános ipari fokozatot képes előkészíteniritkaföldfémek fémek- Előkészíteniritkaföldfémek fémekAlacsony szennyeződésekkel és magas tisztasággal általában a vákuum -termikus redukciós módszert alkalmazzák. Ez a módszer előállíthatja az összes ritkaföldfémfémet, deszamárium,Europium,,túlium,itterbiumNem lehet előállítani ennek a módszernek a felhasználásával. A redox potenciálszamárium,Europium,,túlium,itterbiumés a kalcium csak részben csökkentiritkaföldföldfluorid. Általánosságban ezek a fémek előkészítése ezeknek a fémeknek a magas gőznyomásának alapelvein és az alacsony gőznyomáson alapullanthanum féms. E négy oxidjaritkaföldfémekösszekeverik a töredékekkellanthanum féms és tömörítve blokkokra, és vákuumkemencében redukálva.Lantánaktívabb, mígszamárium,Europium,,túlium,itterbiumaranyra redukáljáklantánés kondenzációval összegyűjtötték, megkönnyítve a salaktól való elválasztást.
A postai idő: november 07-2023