Bevezetés a ritkaföldfém-ipari technológiába
·Ritkaföldfém is nem fémes elem, hanem 15 ritkaföldfém elem gyűjtőfogalma ésittriumésskandium.Ezért a 17 ritkaföldfém elemnek és különféle vegyületeinek különféle felhasználási területei vannak, a 46%-os tisztaságú kloridoktól az egyedi ritkaföldfém-oxidokig ésritkaföldfémek99,9999%-os tisztasággal.Rokon vegyületek és keverékek hozzáadásával számtalan ritkaföldfém termék létezik.Így,ritkaföldféma technológia e 17 elem különbségei alapján is változatos.Azonban annak a ténynek köszönhetően, hogy a ritkaföldfém elemek cériumra ésittriumaz ásványi jellemzők alapján csoportok, a ritkaföldfém ásványok bányászati, olvasztási és leválasztási folyamatai is viszonylag egységesek.A kezdeti ércbányászattól kezdve sorra kerülnek bemutatásra a ritkaföldfémek leválasztási, olvasztási, kitermelési és tisztítási eljárásai.
Ritkaföldfémek ásványi feldolgozása
· Az ásványi feldolgozás olyan mechanikai feldolgozási eljárás, amely az ércet alkotó különféle ásványok fizikai és kémiai tulajdonságainak különbségeit használja fel, különböző dúsítási módszereket, eljárásokat és berendezéseket alkalmaz az ércben található hasznos ásványok feldúsítására, a káros szennyeződések eltávolítására és elválasztására. gangue ásványokból.
·Ban,-benritkaföldfémvilágszerte bányászott ércek tartalmaritkaföldfém-oxidokcsak néhány százalék, néhány pedig még ennél is alacsonyabb.Az olvasztás gyártási követelményeinek teljesítése érdekébenritkaföldfémaz ásványokat az olvasztás előtti dúsítással választják el az ásványi anyagoktól és más hasznos ásványoktól, hogy növeljék a ritkaföldfém-oxidok tartalmát, és olyan ritkaföldfém-koncentrátumokat kapjanak, amelyek megfelelnek a ritkaföldfémkohászat követelményeinek.A ritkaföldfém-ércek dúsítása általában flotációs módszert alkalmaz, amelyet gyakran a gravitáció és a mágneses elválasztás többszörös kombinációjával egészítenek ki a dúsítási folyamat áramlásának kialakítása érdekében.
AritkaföldfémA belső-mongóliai Baiyunebo bányában található lelőhely egy karbonátos kőzet típusú vas-dolomit lelőhely, amely főként a kísérő ritkaföldfém ásványokból áll a vasércben (a fluor-szénhidrogén cériumérc és monacit mellett számosnióbiumésritkaföldfémásványok).
A kitermelt érc körülbelül 30% vasat és körülbelül 5% ritkaföldfém-oxidot tartalmaz. A bányában lévő nagy érc zúzása után vonaton szállítják a Baotou Iron and Steel Group Company dúsító üzemébe.A dúsító üzem feladata a növelésFe2O333%-ról 55% fölé, először őrlés és osztályozás kúpos golyósmalomban, majd 62-65% Fe2O3 elsődleges vaskoncentrátum kiválasztása (Vas-oxid) hengeres mágneses elválasztó segítségével.A zagy továbbra is flotáción és mágneses elválasztáson megy keresztül, hogy 45%-nál több vaskoncentrátumot kapjunk.Fe2O3(Vas-oxid).A ritkaföldfémek flotációs habban vannak dúsítva, 10-15%-os minőségben.A koncentrátum egy rázóasztal segítségével 30%-os REO-tartalmú durva koncentrátumot állíthat elő.Dúsító berendezéssel történő újrafeldolgozás után 60% feletti REO-tartalmú ritkaföldfém-koncentrátum nyerhető.
Ritkaföldfém-koncentrátum bontási módszere
·Ritkaföldféma koncentrátumokban lévő elemek általában oldhatatlan karbonátok, fluoridok, foszfátok, oxidok vagy szilikátok formájában léteznek.A ritkaföldfém elemeket vízben vagy szervetlen savakban oldható vegyületekké kell alakítani különféle kémiai változásokkal, majd olyan folyamatokon kell keresztülmenni, mint az oldás, elválasztás, tisztítás, koncentrálás vagy kalcinálás, hogy különböző kevert keverékeket kapjanak.ritkaföldfémvegyületek, például vegyes ritkaföldfém-kloridok, amelyek termékként vagy nyersanyagként használhatók egyedi ritkaföldfém-elemek elválasztására.Ezt a folyamatot únritkaföldfémkoncentrátum lebontás, más néven előkezelés.
·Számos lebontási módszer létezikritkaföldfémkoncentrátumok, amelyek általában három kategóriába sorolhatók: savas módszer, lúgos módszer és klórozásos bontás.A savas bomlás tovább osztható sósavas, kénsavas és hidrogén-fluoridos bontásra.A lúgbontás tovább osztható nátrium-hidroxid-bontási, nátrium-hidroxid-olvasztási vagy szódapörkölési módszerekre.A megfelelő folyamatfolyamat általában a koncentrátum típusa, a minőségi jellemzők, a termékterv, a nem ritkaföldfém elemek visszanyerésének és átfogó felhasználásának kényelme, a munkahigiénés és környezetvédelmi előnyök, valamint a gazdasági racionalitás elvei alapján választják ki.
·Bár közel 200 ritka és szórt elemű ásványt fedeztek fel, ritkaságuk miatt nem dúsultak önálló lelőhelyekké ipari bányászattal.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-hidrometallurgia és fémkémiai kohászat teljes folyamata többnyire oldatban és oldószerben zajlik, mint például a ritkaföldfém-koncentrátum lebontása, elválasztása és extrakciója.ritkaföldfém-oxidok, vegyületek és ritkaföldfémek, amelyek kémiai elválasztási eljárásokat, például kicsapást, kristályosítást, oxidáció-redukciót, oldószeres extrakciót és ioncserét alkalmaznak.A leggyakrabban használt módszer a szerves oldószeres extrakció, amely egy univerzális eljárás nagy tisztaságú ritkaföldfém elemek ipari szétválasztására.A hidrometallurgiai folyamat összetett, a termék tisztasága magas.Ez a módszer széles körben alkalmazható a késztermékek előállításában.
A pirometallurgiai eljárás egyszerű és nagy termelékenységű.Ritkaföldféma pirometallurgia főként az előállítását foglalja magábanritkaföldfém ötvözetekszilikoterm redukciós módszerrel, ritkaföldfémek vagy ötvözetek előállítása olvadt só elektrolízissel, valamintritkaföldfém ötvözetekfém hőredukciós módszerrel stb.
A pirometallurgia közös jellemzője a magas hőmérsékletű gyártás.
Ritkaföldfém gyártási folyamat
·Ritkaföldfémkarbonát ésritkaföldfém-klorida két fő elsődleges termék aritkaföldfémipar.Általánosságban elmondható, hogy jelenleg két fő eljárás létezik e két termék előállítására.Az egyik folyamat a tömény kénsav-pörkölés, a másik pedig a marónátron-eljárás, rövidítve nátronlúgos eljárás.
·Amellett, hogy jelen van a különböző ritkaföldfém ásványokban, jelentős részeritkaföldfém elemeka természetben együtt élnek az apatittal és a foszfátos ásványokkal.A világ összes foszfátérc készlete megközelítőleg 100 milliárd tonna, átlagosanritkaföldfém0,5 ‰ tartalom.Becslések szerint a teljes összeg aritkaföldfém50 millió tonna foszfátérchez köthető a világon.Válaszul az alacsony jellemzőireritkaföldfémtartalom és különleges előfordulási státusz a bányákban, hazai és nemzetközi szinten is vizsgáltak különböző visszanyerési folyamatokat, amelyek nedves és termikus módszerekre oszthatók.Nedves módszereknél a különböző bomlási savak szerint salétromsavas módszerre, sósavas módszerre és kénsav módszerre oszthatók.A ritkaföldfémek foszfor-kémiai folyamatokból történő kinyerésére számos mód létezik, amelyek mindegyike szorosan összefügg a foszfátérc feldolgozási módszereivel.A termikus előállítási folyamat során aritkaföldfémhasznosítási arány elérheti a 60%-ot.
A foszfát kőzetkészletek folyamatos hasznosításával és az alacsony minőségű foszfát kőzetek fejlesztése felé való elmozdulással a kénsavas nedves eljárás foszforsavas eljárás a foszfátkémiai ipar főbb módszerévé vált, ésritkaföldfém elemekkénsav nedves eljárásban a foszforsav kutatási hotspottá vált.A kénsav nedves eljárással előállított foszforsav gyártási folyamatában a ritkaföldfémek foszforsavban való dúsításának szabályozása, majd a ritkaföldfémek kinyerésére szerves oldószeres extrakció több előnnyel jár, mint a korai fejlesztésű módszerek.
Ritkaföldfém-kinyerési eljárás
Kénsav oldhatósága
Cériumcsoport (szulfát komplex sókban oldhatatlan) –lantán, cérium, prazeodímium, neodímiumés prométium;
Terbiumcsoport (enyhén oldódik szulfát komplex sókban) -szamárium, európium, gadolínium, terbium, diszprózium, ésholmium;
Ittriumcsoport (szulfát komplex sókban oldódik) –ittrium, erbium, túlium, itterbium,lutécium, ésskandium.
Extrakciós elválasztás
Fényritkaföldfém(P204 gyenge savas extrakció) –lantán,cérium, prazeodímium,neodímiumés prométium;
Közép ritkaföldfém (P204 alacsony savasságú extrakció) -szamárium,európium,gadolínium,terbium,diszprózium;
Nehézritkaföldfémelemeket(savas extrakció a P204-ben) -holmium,
Bevezetés az extrakciós folyamatba
A szétválás folyamatábanritkaföldfém elemek,17 elem rendkívül hasonló fizikai és kémiai tulajdonságainak, valamint a kísérő szennyeződéseknek köszönhetőenritkaföldfém elemek, az extrakciós eljárás viszonylag összetett és általánosan használt.
Háromféle extrakciós eljárás létezik: lépésről lépésre történő módszer, ioncsere és oldószeres extrakció.
Lépésről lépésre módszer
A vegyületek oldószerben való oldhatóságának különbségét alkalmazó elválasztási és tisztítási módszert lépésről lépésre történő módszernek nevezzük.Tól tőlittrium(Y) alutécium(Lu), egyetlen elválasztás a természetben előforduló összes közöttritkaföldfém elemekbeleértve a Curie házaspár által felfedezett rádiumot,
Ezzel a módszerrel mindegyiket elválasztják.Ennek a módszernek a működési folyamata viszonylag bonyolult, és az összes ritkaföldfém elem egyszeri szétválasztása több mint 100 évig tartott, az egy szétválasztás és az ismételt művelet elérte a 20 000-et.A vegyipari dolgozóknak a munkájuk
A szilárdság viszonylag magas, és a folyamat viszonylag összetett.Ezért ezzel a módszerrel egyetlen ritkaföldfémet sem lehet nagy mennyiségben előállítani.
Ioncsere
A ritkaföldfém-elemekkel kapcsolatos kutatómunkát hátráltatta, hogy nem sikerült egyetlent előállítaniritkaföldfém elemnagy mennyiségben lépésről-lépésre módszerekkel.Annak érdekében, hogy elemezze aritkaföldfém elemekA maghasadási termékekben található ritkaföldfémek eltávolítására az uránból és a tóriumból sikeresen tanulmányozták az ioncserélő kromatográfiát (ioncserélő kromatográfiát), amelyet azután felhasználtak aritkaföldfém elems.Az ioncserélő módszer előnye, hogy egy műveletben több elem is szétválasztható.És nagy tisztaságú termékeket is beszerezhet.Hátránya azonban, hogy nem lehet folyamatosan feldolgozni, hosszú működési ciklussal és magas költségekkel a gyanta regenerálása és cseréje.Ezért ezt a nagy mennyiségű ritkaföldfém leválasztásának fő módszerét kivonták az általános elválasztási módszerből, és felváltották az oldószeres extrakciós módszerrel.Az ioncserélő kromatográfia kiemelkedő jellemzői miatt azonban a nagy tisztaságú egyedi ritkaföldfém termékek előállításában jelenleg az ultranagy tisztaságú egyedi termékek előállításához és néhány nehéz ritkaföldfém elem elkülönítéséhez szükséges az ioncserélő kromatográfia alkalmazása is. ritkaföldfém termék elkülönítésére és előállítására.
Oldószer kivonás
A szerves oldószerek alkalmazásának módszerét az extrahált anyag kivonására és elválasztására egy nem elegyedő vizes oldatból szerves oldószeres folyadék-folyadék extrakciónak nevezik, rövidítve oldószeres extrakciónak.Ez egy olyan tömegátviteli folyamat, amely az anyagokat egyik folyékony fázisból a másikba viszi át.Az oldószeres extrakciós módszert korábban a petrolkémiában, a szerves kémiában, a gyógyszerkémiában és az analitikai kémiában alkalmazták.Az elmúlt negyven évben azonban az atomenergia-tudomány és -technológia fejlődése, valamint az ultratiszta anyagok és ritka elemek előállításának szükségessége miatt az oldószeres extrakció nagy előrehaladást ért el az olyan iparágakban, mint a nukleáris üzemanyag-ipar és a ritkakohászat. .Kína magas szintű kutatást ért el az extrakcióelmélet, az új extrakciós szerek szintézise és alkalmazása, valamint a ritkaföldfém-elemek elválasztásának extrakciós eljárása terén.Összehasonlítva az olyan elválasztási módszerekkel, 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 gyártás kényelme és az automatikus vezérlés.Ezért fokozatosan ez lett a fő módszer a nagy mennyiségek szétválasztásáraritkaföldféms.
Ritkaföldfémek tisztítása
Termelési alapanyagok
Ritkaföldfémekáltalában vegyes ritkaföldfémekre és egyedi fémekre oszthatókritkaföldfémek.A vegyes összetételeritkaföldfémekhasonló az érc eredeti ritkaföldfém-összetételéhez, és egyetlen fém minden ritkaföldfémtől elválasztott és finomított fém.Nehéz csökkenteniritkaföldfém-oxids (kivéve az oxidokatszamárium,európium,, túlium,itterbium) általános kohászati módszerekkel egyetlen fémmé, magas képződési hőjük és nagy stabilitásuk miatt.Ezért az általánosan használt alapanyagok előállításáhozritkaföldfémekmanapság ezek kloridjai és fluoridjai.
Olvadt só elektrolízis
A vegyes tömeggyártásritkaföldfémekaz iparban általában az olvadt só elektrolízis módszerét alkalmazza.Az elektrolízisnek két módja van: klorid-elektrolízis és oxidelektrolízis.Az elkészítési mód egyetlenritkaföldfémekelemtől függően változik.szamárium,európium,,túlium,itterbiummagas gőznyomásuk miatt nem alkalmasak elektrolitikus előkészítésre, helyette redukáló desztillációs módszerrel készülnek.Más elemek elektrolízissel vagy fém hőredukciós módszerrel állíthatók elő.
A klorid-elektrolízis a legelterjedtebb módszer a fémek, különösen a vegyes ritkaföldfémek előállítására.Az eljárás egyszerű, költséghatékony és minimális befektetést igényel.A legnagyobb hátrány azonban a klórgáz felszabadulása, amely szennyezi a környezetet.Az oxid-elektrolízis során nem szabadulnak fel káros gázok, de a költség valamivel magasabb.Általában magas árú kislemezritkaföldfémekmint példáulneodímiumésprazeodímiumoxid-elektrolízissel állítják elő.
A vákuum-redukciós elektrolízis módszerrel csak általános ipari minőséget lehet előállítaniritkaföldfémek.Felkészülniritkaföldfémekalacsony szennyeződésekkel és nagy tisztasággal általában vákuum-termikus redukciós módszert alkalmaznak.Ezzel a módszerrel az összes ritkaföldfém előállítható, deszamárium,európium,,túlium,itterbiumezzel a módszerrel nem lehet előállítani.A redox potenciálszamárium,európium,,túlium,itterbiuma kalcium pedig csak részben csökkentiritkaföldfémfluorid.Ezeknek a fémeknek az előállítása általában a magas gőznyomás és az alacsony gőznyomás elvén alapul.lantán féms.Ennek a négynek az oxidjairitkaföldfémektöredékeivel keveredneklantán féms és tömbökké préseljük, és vákuumkemencében redukáljuk.Lantánaktívabb, mígszamárium,európium,,túlium,itterbiumáltal arannyá redukálódnaklantánés kondenzáción összegyűjtik, így könnyen elválasztható a salaktól.
Feladás időpontja: 2023.11.07