Bevezetés a ritkaföldfém-ipari technológiába
·Ritkaföldfém inem fémes elem, hanem 15 ritkaföldfém gyűjtőneve.ittriumésszkandiumEzért a 17 ritkaföldfémnek és azok különféle vegyületeinek változatos felhasználási módjai vannak, a 46%-os tisztaságú kloridoktól az egyes ritkaföldfém-oxidokig ésritkaföldfémek99,9999%-os tisztasággal. Rokon vegyületek és keverékek hozzáadásával számtalan ritkaföldfém termék keletkezik. Tehát,ritkaföldféma technológia is változatos e 17 elem különbségei alapján. Azonban, mivel a ritkaföldfémek cériumra ésittriumAz ásványi jellemzőkön alapuló csoportokban a ritkaföldfémek bányászati, olvasztási és elválasztási folyamatai is viszonylag egységesek. A kezdeti ércbányászattól kezdve a ritkaföldfémek elválasztási módszereit, olvasztási folyamatait, extrakciós módszereit és tisztítási folyamatait egyenként mutatjuk be.
Ritkaföldfémek ásványi feldolgozása
· Az ásványfeldolgozás egy mechanikai feldolgozási folyamat, amely kihasználja az ércet alkotó különféle ásványok fizikai és kémiai tulajdonságainak különbségeit, különböző dúsítási módszereket, eljárásokat és berendezéseket alkalmaz az ércben található hasznos ásványok dúsítására, a káros szennyeződések eltávolítására és a meddőásványoktól való elválasztására.
·Aritkaföldfémvilágszerte bányászott ércek, a tartalomritkaföldfém-oxidokcsak néhány százalék, és néhány még alacsonyabb. Az olvasztás termelési követelményeinek kielégítése érdekébenritkaföldfémAz ásványokat a meddőásványoktól és más hasznos ásványoktól dúsítással választják el az olvasztás előtt, hogy növeljék a ritkaföldfém-oxidok tartalmát, és olyan ritkaföldfém-koncentrátumokat kapjanak, amelyek megfelelnek a ritkaföldfém-kohászat követelményeinek. A ritkaföldfém-ércek dúsítása általában flotációs módszert alkalmaz, amelyet gyakran kiegészítenek a gravitációs és mágneses elválasztás többszörös kombinációival, hogy dúsítási folyamatot hozzanak létre.
AritkaföldfémA belső-mongóliai Baiyunebo bánya lelőhelye egy karbonátos kőzet típusú vas-dolomit lelőhely, amely főként a vasércben található ritkaföldfém-ásványokból áll (a fluorozott szénhidrogén cériumérc és a monacit mellett számos más ásvány is található benne).nióbiumésritkaföldfémásványi anyagok).
A kitermelt érc körülbelül 30% vasat és körülbelül 5% ritkaföldfém-oxidot tartalmaz. Miután a nagy ércet a bányában összezúzták, vonattal szállítják a Baotou Iron and Steel Group Company dúsítóüzemébe. A dúsítóüzem feladata a következők növelése:Fe2O333%-ról 55% fölé, először kúpos golyósmalomban őrölve és osztályozva, majd 62-65%-os Fe2O3-tartalmú elsődleges vaskoncentrátumot választva (vas-oxid) hengeres mágneses szeparátorral. A zagyot tovább flotálják és mágneses elválasztják, hogy egy másodlagos vaskoncentrátumot kapjanak, amely több mint 45%-ot tartalmaz.Fe2O3(vas-oxid). A ritkaföldfémet flotációs habban dúsítják, 10-15%-os finomsággal. A koncentrátumot rázóasztal segítségével lehet kiválasztani, így 30%-os REO-tartalmú durva koncentrátumot lehet előállítani. A dúsító berendezéssel történő újrafeldolgozás után 60%-nál nagyobb REO-tartalmú ritkaföldfém-koncentrátum nyerhető.
Ritkaföldfém-koncentrátum bomlási módszere
·RitkaföldA koncentrátumokban található elemek általában oldhatatlan karbonátok, fluoridok, foszfátok, oxidok vagy szilikátok formájában vannak jelen. A ritkaföldfémeket különféle kémiai változásokon keresztül vízben vagy szervetlen savakban oldódó vegyületekké kell átalakítani, majd olyan folyamatokon kell átesniük, mint az oldás, elválasztás, tisztítás, sűrítés vagy kalcinálás, hogy különféle vegyes vegyületeket hozzanak létre.ritkaföldfémolyan vegyületek, mint a vegyes ritkaföldfém-kloridok, amelyek termékként vagy nyersanyagként használhatók az egyes ritkaföldfémek elválasztásához. Ezt a folyamatot nevezikritkaföldfémkoncentrátum lebontása, más néven előkezelés.
· Számos módszer létezik a lebontásraritkaföldfémkoncentrátumok, amelyek általában három kategóriába sorolhatók: savas módszer, lúgos módszer és klórozásos lebontás. A savas lebontás tovább osztható sósavas lebontásra, kénsavas lebontásra és hidrogén-fluoridos lebontásra. A lúgos lebontás tovább osztható nátrium-hidroxid lebontásra, nátrium-hidroxid olvasztási vagy szódapörkölési módszerekre. A megfelelő folyamatáramot általában a koncentrátum típusa, a minőségi jellemzők, a termékterv, a nem ritkaföldfémek kinyerésének és átfogó felhasználásának kényelme, a munkaegészségügyi és környezetvédelmi előnyök, valamint a gazdasági racionalitás alapján választják ki.
·Bár közel 200 ritka és szétszórt elemi ásványt fedeztek fel, ritkaságuk miatt ipari bányászattal nem sikerült önálló lelőhelyekké dúsítani őket. Eddig csak ritka függetlengermánium, szelén, éstellúrlelőhelyeket fedeztek fel, de a lelőhelyek mérete nem túl nagy.
Ritkaföldfémek olvasztása
· Két módszer létezikritkaföldfémolvasztás, hidrometallurgia és pirometallurgia.
· A ritkaföldfém-hidrometallurgiai és fémkémiai kohászati folyamat teljes egészében oldatban és oldószerben zajlik, mint például a ritkaföldfém-koncentrátum lebontása, elválasztása és extrakciója.ritkaföldfém-oxidok, vegyületek és egyedi ritkaföldfémek, amelyek kémiai elválasztási eljárásokat alkalmaznak, mint például kicsapás, kristályosítás, oxidáció-redukció, oldószeres extrakció és ioncsere. A leggyakrabban használt módszer a szerves oldószeres extrakció, amely univerzális eljárás a nagy tisztaságú egyedi ritkaföldfémek ipari elválasztására. A hidrometallurgiai eljárás összetett, és a termék tisztasága magas. Ez a módszer széles körben alkalmazható a késztermékek előállításában.
A pirometallurgiai eljárás egyszerű és magas termelékenységű.RitkaföldA pirometallurgiai tudományok főként a következők előállítását foglalják magukban:ritkaföldfém ötvözetekszilikotermikus redukciós módszerrel, ritkaföldfémek vagy ötvözetek előállítása sóolvadékos elektrolízissel, valamintritkaföldfém ötvözetekfém termikus redukciós módszerrel stb.
A pirometallurgiai eljárások közös jellemzője a magas hőmérsékleten történő gyártás.
Ritkaföldfém-előállítási folyamat
·Ritkaföldkarbonát ésritkaföldfém-klorida két fő elsődleges termék aritkaföldfémipar. Általánosságban elmondható, hogy jelenleg két fő eljárás létezik e két termék előállítására. Az egyik eljárás a tömény kénsavas pörkölési eljárás, a másik eljárást pedig marónátronos eljárásnak nevezik, röviden marónátronos eljárásnak.
·Amellett, hogy jelen van különféle ritkaföldfém ásványokban, jelentős részeritkaföldfémeka természetben az apatit és a foszfátkőzet ásványaival együtt létezik. A világ foszfátérc-készlete körülbelül 100 milliárd tonna, átlagosanritkaföldfém0,5 ‰-os tartalommal. A becslések szerint a teljes mennyiségritkaföldféma foszfátérchez kapcsolódó mennyiség a világon 50 millió tonna. Az alacsony jellemzőkre reagálvaritkaföldfémA bányákban előforduló különleges szennyezőanyag-tartalom és státusz miatt számos kinyerési eljárást vizsgáltak mind hazai, mind nemzetközi szinten, amelyek nedves és termikus módszerekre oszthatók. A nedves módszerek a különböző bomlási savak szerint salétromsavas, sósavas és kénsavas módszerre oszthatók. A ritkaföldfémek foszforkémiai folyamatokból történő kinyerésére számos módszer létezik, amelyek mindegyike szorosan kapcsolódik a foszfátérc feldolgozási módszereihez. A termikus termelési folyamat során aritkaföldféma megtérülési arány elérheti a 60%-ot.
A foszfátkőzet-erőforrások folyamatos felhasználásával és az alacsony minőségű foszfátkőzet fejlesztése felé való elmozdulással a kénsavas nedves eljárású foszforsavas eljárás a foszfátkémiai iparban a mainstream módszerré vált, és a kinyerésritkaföldfémekA kénsavas nedves eljárással előállított foszforsav kutatási célponttá vált. A kénsavas nedves eljárással előállított foszforsav előállítási folyamatában a ritkaföldfémek foszforsavban történő dúsításának szabályozása, majd a ritkaföldfémek szerves oldószeres extrakcióval történő kinyerése több előnnyel jár, mint a korábban kifejlesztett módszerek.
Ritkaföldfém-kitermelési folyamat
Kénsav oldhatósága
Cériumcsoport (szulfátkomplex sókban oldhatatlan) –lantán, cérium, prazeodímium, neodímiumés promécium;
Terbiumcsoport (szulfátkomplex sókban kismértékben oldódik) -szamárium, európium, gadolínium, terbium, diszprózium, ésholmium;
Ittriumcsoport (szulfátkomplex sókban oldódik) –ittrium, erbium, túlium, itterbium,lutécium, ésszkandium.
Extrakciós elválasztás
Fényritkaföldfém(P204 gyenge savasságú extrakció) –lantán,cérium, prazeodímium,neodímiumés promécium;
Közép ritkaföldfém (P204 alacsony savasságú extrakció) -szamárium,európium,gadolínium,terbium,diszprózium;
Nehézritkaföldfémelemek(savas extrakció P204-ben) -holmium,
Bevezetés az extrakciós folyamatba
A szétválás folyamatábanritkaföldfémek,17 elem rendkívül hasonló fizikai és kémiai tulajdonságai, valamint a kísérő szennyeződések bősége miattritkaföldfémek, az extrakciós folyamat viszonylag bonyolult és gyakran használt.
Háromféle extrakciós eljárás létezik: lépésenkénti módszer, ioncserélő extrakció és oldószeres extrakció.
Lépésről lépésre történő módszer
Az oldószerekben lévő vegyületek oldhatóságának különbségét alkalmazó elválasztási és tisztítási módszert lépésről lépésre módszernek nevezzük.ittrium(Y) -tól/-iglutécium(Lu), egyetlen elválasztó sáv az összes természetesen előfordulóritkaföldfémek, beleértve a Curie-házaspár által felfedezett rádiumot is,
Mindegyiket ezzel a módszerrel választják szét. A módszer működési eljárása viszonylag összetett, és az összes ritkaföldfém egyszeri szétválasztása több mint 100 évig tartott, egyetlen szétválasztással és ismételt művelettel elérve a 20 000-szeres arányt. A vegyipari munkások munkája
A szilárdság viszonylag nagy, a folyamat pedig viszonylag összetett. Ezért ezzel a módszerrel nem lehet nagy mennyiségben egyetlen ritkaföldfémet sem előállítani.
Ioncsere
A ritkaföldfémekkel kapcsolatos kutatásokat hátráltatta, hogy nem sikerült egyetlen ilyen anyagot előállítani.ritkaföldfém elemnagy mennyiségben lépésről lépésre történő módszerekkel. Az elemzéshezritkaföldfémeka maghasadási termékekben található, és eltávolítja a ritkaföldfémeket az uránból és a tóriumból, sikeresen tanulmányozták az ioncserélő kromatográfiát (ioncserélő kromatográfia), amelyet később a elválasztására használtakritkaföldfém elems. Az ioncserélő módszer előnye, hogy egyetlen művelettel több elem is szétválasztható. És nagy tisztaságú termékeket is elő lehet állítani vele. Hátránya azonban, hogy nem folyamatosan feldolgozható, hosszú a működési ciklus, és a gyanta regenerálása és cseréje magas költségekkel jár. Ezért ezt a nagy mennyiségű ritkaföldfém elválasztásának fő módszerét kivonták a mainstream elválasztási módszerből, és helyébe az oldószeres extrakciós módszer lépett. Azonban az ioncserélő kromatográfia kiemelkedő tulajdonságai miatt a nagy tisztaságú, egyedi ritkaföldfém-termékek előállításában jelenleg az ultranagy tisztaságú egyedi termékek előállításához és néhány nehéz ritkaföldfém elválasztásához is szükséges az ioncserélő kromatográfia használata a ritkaföldfém-termékek elválasztásához és előállításához.
Oldószeres extrakció
Az oldószeres extrakció módszerét, amely során szerves oldószereket használnak a kivont anyag kivonására és elválasztására egy nem elegyedő vizes oldatból, szerves oldószeres folyadék-folyadék extrakciónak, röviden oldószeres extrakciónak nevezik. Ez egy tömegátviteli folyamat, amely során anyagokat visznek át egyik folyékony fázisból a másikba. Az oldószeres extrakciós módszert korábban a petrolkémia, a szerves kémia, a gyógyszerkémiában és az analitikai kémiában alkalmazták. Az elmúlt negyven évben azonban az atomenergia-tudomány és -technológia fejlődésének, valamint az ultratiszta anyagok és ritka elemek előállításának szükségességének köszönhetően az oldószeres extrakció nagy előrelépést tett olyan iparágakban, mint a nukleáris üzemanyagipar és a ritka kohászat. Kína magas szintű kutatást ért el az extrakcióelmélet, az új extrakciós szerek szintézise és alkalmazása, valamint a ritkaföldfémek elválasztására szolgáló extrakciós eljárás terén. Az olyan elválasztási módszerekkel összehasonlítva, mint a fokozatos kicsapás, a fokozatos kristályosítás és az ioncsere, az oldószeres extrakció számos előnnyel rendelkezik, mint például a jó elválasztási hatás, a nagy termelési kapacitás, a gyors és folyamatos termelés kényelme, valamint az automatikus vezérlés könnyű megvalósítása. Ezért fokozatosan a nagy mennyiségű anyag elválasztásának fő módszerévé vált.ritkaföldféms.
Ritkaföldfém-tisztítás
Termelési alapanyagok
Ritkaföldfémekáltalában vegyes ritkaföldfémekre és egyedi ritkaföldfémekre osztjákritkaföldfémekA vegyes összetételritkaföldfémekhasonló az érc eredeti ritkaföldfém-összetételéhez, és egyetlen fém az egyes ritkaföldfémekből elválasztott és finomított fém. Nehéz redukálniritkaföldfém-oxids (kivéve az oxidokat)szamárium,európium,, túlium,itterbium) egyetlen fémmé általános kohászati módszerekkel, magas képződési hőjük és nagy stabilitásuk miatt. Ezért a gyártásukhoz általánosan használt nyersanyagokritkaföldfémekmanapság a kloridjaik és fluoridjaik.
Olvasztott só elektrolízis
A vegyes tömeggyártásritkaföldfémekaz iparban általában az olvadt só elektrolízisét alkalmazzák. Az elektrolízisnek két módszere van: a klorid elektrolízis és az oxid elektrolízis. Az egyetlen előállítási módszerritkaföldfémekelemtől függően változik.szamárium,európium,,túlium,itterbiummagas gőznyomásuk miatt nem alkalmasak elektrolitikus előállításra, ehelyett redukciós desztillációs módszerrel állítják elő őket. Más elemek előállíthatók elektrolízissel vagy fémes termikus redukcióval.
A kloridos elektrolízis a fémek, különösen a vegyes ritkaföldfémek előállításának leggyakoribb módszere. Az eljárás egyszerű, költséghatékony és minimális beruházást igényel. A legnagyobb hátránya azonban a klórgáz kibocsátása, amely szennyezi a környezetet. Az oxidos elektrolízis nem bocsát ki káros gázokat, de a költsége valamivel magasabb. Általában a drágább, egyszeresritkaföldfémekpéldáulneodímiumésprazeodímiumoxid elektrolízissel állítják elő.
A vákuumredukciós elektrolízis módszerrel csak általános ipari minőségű anyagokat lehet előállítaniritkaföldfémekElőkészítésritkaföldfémekAlacsony szennyeződési tartalom és nagy tisztaság esetén általában vákuumos termikus redukciós módszert alkalmaznak. Ez a módszer képes minden ritkaföldfém előállítására, deszamárium,európium,,túlium,itterbiumnem állítható elő ezzel a módszerrel. A redoxpotenciálszamárium,európium,,túlium,itterbiumés a kalcium csak részben csökkentiritkaföldfémfluorid. Általában ezen fémek előállítása a fémek magas gőznyomásán és a fémek alacsony gőznyomásán alapul.lantánféms. E négy oxidjaritkaföldfémektöredékeivel vannak összekevervelantánféms és tömbökké préselik, majd vákuumkemencében redukálják.Lantánaktívabb, miközbenszamárium,európium,,túlium,itterbiumarannyá redukálódnak azáltal, hogylantánés kondenzációkor összegyűlik, így könnyen elválasztható a salaktól.
Közzététel ideje: 2023. november 7.