Úvod do technologie průmyslu vzácných zemin
·Vzácná Země inení kovový prvek, ale kolektivní termín pro 15 prvků vzácných zemin ayttriumaSkandium. Proto 17 prvků vzácných zemin a jejich různé sloučeniny mají různá použití, od chloridů s čistotou 46% po jediné oxidy vzácných zemí akovy vzácné zeminys čistotou 99,9999%. S přidáním příbuzných sloučenin a směsí existuje nespočet produktů vzácných zemních. Tak,vzácná ZeměTechnologie je také rozmanitá na základě rozdílů těchto 17 prvků. Vzhledem k tomu, že prvky vzácných zemin lze rozdělit do ceru ayttriumSkupiny založené na minerálních charakteristikách jsou také relativně sjednocené procesy těžby, tavení a separace minerálů vzácných zemin. Počínaje počátečním těžbou rudy budou zavedeny metody separace, procesy tavení, metody extrakce a procesy čištění vzácných zemí.
Zpracování minerálů vzácných zemí
· Zpracování minerálů je proces mechanického zpracování, který využívá rozdíly ve fyzikálních a chemických vlastnostech mezi různými minerály, které tvoří rudu, využívají různé metody prosfikování, procesy a zařízení k obohacení užitečných minerálů v rudě, odstraňují škodlivé nečistoty a oddělují je od minerálů gangů.
· Vvzácná Zeměrudy těžily po celém světě, obsahoxidy vzácných zeminje jen několik procent a některé ještě nižší. Za účelem splnění výrobních požadavků tavenívzácná ZeměMinerály jsou odděleny od gangových minerálů a dalších užitečných minerálů prostřednictvím přínosu před tavením, aby se zvýšil obsah oxidů vzácných zemin a získal koncentráty vzácných zemin, které mohou splňovat požadavky metalurgie vzácných zemin. Příjemnost rud vzácných zemin obecně přijímá metodu flotace, často doplněné několika kombinacemi gravitace a magnetického separace za vzniku toku procesu prospěchu.
Thevzácná ZeměVklad v dole Baiyunebo ve vnitřním Mongolsku je uhličitanový skalní typ vklad železa dolomitu, hlavně složený z doprovodných minerálů vzácných zemin v železné rudě (kromě fluorokarbonové listové rudy a monazitu, jich je také několikNiobiumavzácná Zeměminerály).
Extrahovaná ruda obsahuje asi 30% železa a asi 5% oxidů vzácných zemin. Po rozdrcení velké rudy v dole je přepravována vlakem do prospěšné rostliny společnosti Baotou Iron and Steel Group Company. Úkolem závodu na prospěch je zvýšitFe2O3od 33% do více než 55%, nejprve broušení a třídění na kónické kuličky a poté výběr primárního koncentrátu železa 62-65% Fe2O3 (oxid železa) pomocí válcového magnetického separátoru. Oriadingy nadále podléhají flotaci a magnetické separaci, aby se získal sekundární koncentrát železa obsahujícího více než 45%Fe2O3(oxid železa). Vzácná zemina je obohacena o flotační pěnu, se stupněm 10-15%. Koncentrát může být vybrán pomocí třecí tabulky k vytvoření hrubého koncentrátu s obsahem REO 30%. Po přepracování příznivého vybavení lze získat koncentrát vzácné zeminy s obsahem REO více než 60%.
Metoda rozkladu koncentrátu vzácné zeminy
·Vzácná ZeměPrvky v koncentracích obecně existují ve formě nerozpustných uhličitanů, fluoridů, fosfátů, oxidů nebo silikátů. Prvky vzácné zeminy musí být přeměněny na sloučeniny rozpustné ve vodě nebo anorganových kyselinách prostřednictvím různých chemických změn a poté podstoupit procesy, jako je rozpuštění, separace, čištění, koncentrace nebo kalcinace za vzniku různých smíšenýchvzácná ZeměSloučeniny, jako jsou smíšené chloridy vzácných zemin, které lze použít jako produkty nebo suroviny pro oddělení jednotlivých prvků vzácných zemin. Tento proces se nazývávzácná ZeměKoncentrujte rozklad, také známý jako předběžná léčba.
· Existuje mnoho metod rozloženívzácná ZeměKoncentráty, které lze obecně rozdělit do tří kategorií: metoda kyseliny, alkalická metoda a rozklad chlorace. Rozklad kyseliny může být dále rozdělen na rozklad kyseliny chlorovodíkové, rozklad kyseliny sírové a rozkladu kyseliny hydrofluorové. Rozklad alkalického rozkladu lze dále rozdělit na rozklad hydroxidu sodného, tání hydroxidu sodného nebo metody pečení sody. Vhodný tok procesu je obecně vybírán na základě principů typu koncentrátu, charakteristik třídy, plánu produktu, pohodlí pro zotavení a komplexní využití prvků ne vzácných zemin, přínosu pro hygienu práce a ochranu životního prostředí a ekonomické racionality.
· Ačkoli bylo objeveno téměř 200 vzácných a rozptýlených minerálů prvků, nebyly kvůli jejich vzácnosti obohaceny do nezávislých ložisek průmyslovou těžbou. Zatím pouze vzácné nezávislégermanium, selen, aTelluriumByly objeveny vklady, ale měřítko vkladů není příliš velké.
Tavení vzácných zemí
· Existují dvě metody provzácná Zemětavení, hydrometallurgie a pyrometalurgie.
· Celý proces hydrometalurgie a kovové chemické metalurgie s kovovou hlavou je většinou v roztoku a rozpouštědle, jako je rozklad koncentrátu vzácné zeminy, separace a extrakceoxidy vzácných zemin, sloučeniny a kovy jediné vzácné zeminy, které používají chemické separační procesy, jako je srážení, krystalizace, snižování oxidace, extrakce rozpouštědla a iontová výměna. Nejčastěji používanou metodou je extrakce organických rozpouštědel, což je univerzální proces pro průmyslové oddělení prvků s vysokou čistotou jednotlivou vzácnou zemí. Proces hydrometalurgie je složitý a čistota produktu je vysoká. Tato metoda má širokou škálu aplikací při výrobě hotových výrobků.
Pyrometalurgický proces je jednoduchý a má vysokou produktivitu.Vzácná ZeměPyrometalurgie zahrnuje hlavně výrobuslitiny vzácných zeminMetodou silikotermické redukce, produkce kovů nebo slitin vzácných zemin pomocí metody roztavené soli a produkcí produkceslitiny vzácných zeminmetodou tepelné redukce kovového tepelného redukce atd.
Společnou charakteristikou pyrometalurgie je produkce za podmínek vysokých teplot.
Proces výroby vzácných zemin
·Vzácná Zeměuhličitan aChlorid vzácné zeminyjsou dva hlavní primární produkty vvzácná Zeměprůmysl. Obecně lze říci, že v současné době existují dva hlavní procesy pro výrobu těchto dvou produktů. Jedním z procesu je koncentrovaný proces pečení kyseliny sírové a druhý proces se nazývá proces žíravé sody, zkrácený jako proces žíravé sody.
· Kromě přítomnosti v různých minerálech vzácných zemí, významná částPrvky vzácných zeminV přírodě koexistují s apatitovým a fosfátovým horninovými minerály. Celkové rezervy světové fosfátové rudy jsou přibližně 100 miliard tun, s průměremvzácná ZeměObsah 0,5 ‰. Odhaduje se, že celková částkavzácná ZeměSpojená s fosfátovou rudou na světě je 50 milionů tun. V reakci na charakteristiky nízkéhovzácná ZeměObsah a stav zvláštního výskytu V dolech byly studovány různé procesy obnovy na domácí i mezinárodní úrovni, které lze rozdělit na mokré a tepelné metody. V mokrých metodách je lze rozdělit na metodu kyseliny dusičné, metody kyseliny chlorovodíkové a metodu kyseliny sírové podle různých kyselin rozkladu. Existují různé způsoby, jak obnovit vzácné zeminy z chemických procesů fosforu, z nichž všechny úzce souvisejí s metodami zpracování fosfátové rudy. Během tepelného výrobního procesuvzácná ZeměMíra zotavení může dosáhnout 60%.
S nepřetržitým využitím fosfátových horninových zdrojů a posunem směrem k vývoji nízké kvality fosfátové horniny se proces kyseliny kyseliny sírové mokré fosforové se stal metodou mainstreamového chemického průmyslu a zotavením sePrvky vzácných zeminU mokré kyseliny sírové se kyselina kyselina fosforečná se stala výzkumným hotspotem. Ve výrobním procesu kyseliny mokré kyseliny sírové kyseliny fosforečnou je proces kontroly obohacení vzácných zemí v kyselině fosforečné a poté pomocí extrakce organického rozpouštědla k extrahování vzácných zemí má větší výhody než včasné vyvinuté metody.
Proces extrakce vzácných zemin
Rozpustnost kyseliny sírové
CeruSkupina (nerozpustné v sulfátových komplexních solích) -Lanthanum, ceru, Praseodymium, Neodymium, a Promethium;
TerbiumSkupina (mírně rozpustná v solích komplexu sulfátu) -samarium, Europium, Gadolinium, terbium, Dysprosium, aHolmium;
YttriumSkupina (rozpustné v sulfátových komplexních solích) -yttrium, Erbium, Thulium, ytterbium,lutetium, aSkandium.
Oddělení extrakce
Světlovzácná Země(P204 Slabá extrakce kyselosti) -Lanthanum,ceru, Praseodymium,Neodymium, a Promethium;
Střední vzácná zemina (P204 extrakce nízké kyselosti)-samarium,Europium,Gadolinium,terbium,Dysprosium;
Těžkývzácná Zeměprvky(Extrakce kyselosti v P204) -Holmium,
Úvod do procesu extrakce
V procesu odděleníprvky vzácných zemin,Vzhledem k extrémně podobným fyzickým a chemickým vlastnostem 17 prvků, jakož i hojnosti doprovodných nečistotPrvky vzácných zemin, proces extrakce je relativně složitý a běžně se používá.
Existují tři typy extrakčních procesů: metoda krok za krokem, výměna iontů a extrakce rozpouštědla.
Metoda krok za krokem
Metoda separace a čištění pomocí rozdílu v rozpustnosti sloučenin v rozpouštědlech se nazývá metoda krok za krokem. Zyttrium(Y) dolutetium(LU), jediné oddělení mezi všemi přirozeně se vyskytujePrvky vzácných zemin, včetně radium objeveného párem Curie,
Všichni jsou odděleni pomocí této metody. Provozní postup této metody je relativně složitý a jediné oddělení všech prvků vzácných zemin trvalo více než 100 let, přičemž jedna separace a opakovaná operace dosáhla 20000krát. Pro chemické pracovníky, jejich práce
Síla je relativně vysoká a proces je relativně složitý. Použití této metody proto nemůže produkovat jednu vzácnou zeminu ve velkém množství.
Iontová výměna
Výzkumné práce na prvcích vzácných zemin bránily neschopnost produkovat jedinýprvek vzácné zeminyve velkém množství prostřednictvím metod postupného kroku. Za účelem analýzyPrvky vzácných zeminObsazeno v produktech jaderného štěpení a odstranění prvků vzácných zemin z uranu a thoria, byla úspěšně studována chromatografie iontové výměny (chromatografie na výměně iontu), která byla poté použita pro odděleníprvek vzácné zeminys. Výhodou metody výměny iontu je, že v jedné operaci lze oddělit více prvků. A může také získat produkty s vysokou čistotou. Nevýhodou je však to, že jej nelze zpracovat nepřetržitě, s dlouhým provozním cyklem a vysokými náklady na regeneraci a výměnu pryskyřice. Proto byla tato hlavní metoda pro oddělení velkého množství vzácných zemí v důchodu od metody separace hlavního proudu a nahrazena metodou extrakce rozpouštědla. Avšak vzhledem k vynikajícím charakteristikám chromatografie iontové výměny při získávání vysoce čistých výrobků pro jedno vzácné zeminy v současné době za účelem výroby ultra vysokých čistotních jednotlivých produktů a oddělení některých těžkých prvků vzácných zemin je také nutné použít iontovou výměnnou chromatografii k oddělení a výrobě vzácného zemského produktu.
Extrakce rozpouštědla
Způsob použití organických rozpouštědel k extrakci a oddělení extrahované látky z nemísitelného vodného roztoku se nazývá extrakce organického rozpouštědla kapaliny kapaliny, zkrácena jako extrakce rozpouštědla. Je to proces přenosu hmoty, který přenáší látky z jedné kapalné fáze do druhé. Metoda extrakce rozpouštědla byla použita dříve v petrochemické, organické chemii, farmaceutické chemii a analytické chemii. V posledních čtyřiceti letech však v důsledku rozvoje vědy a technologie atomové energie, jakož i potřeby výroby ultrapurových látek a vzácných prvků, extrakce rozpouštědel dosáhla velkého pokroku v průmyslových odvětvích, jako je průmysl jaderných paliv a vzácná metalurgie. Čína dosáhla vysoké úrovně výzkumu v teorii extrakce, syntézu a aplikaci nových extrakcí a procesu extrakce pro separaci prvků vzácných zemin. Ve srovnání s separačními metodami, jako je odstupňované srážení, tříděná krystalizace a výměna iontu, má extrakce rozpouštědla řadu výhod, jako je dobrý separační účinek, velká výrobní kapacita, pohodlí pro rychlou a kontinuální produkci a snadno dosažitelná automatické kontroly. Proto se postupně stal hlavní metodou oddělení velkého množstvívzácná Zeměs.
Čištění vzácné zeminy
Výrobní suroviny
Kovy vzácné zeminyjsou obecně rozděleny do smíšených kovů vzácných zemin a svobodnýchkovy vzácné zeminy. Složení smíšenéhokovy vzácné zeminyje podobný původnímu složení vzácné zeminy v rudě a jediný kov je kov oddělený a rafinovaný od každé vzácné země. Je obtížné snížitoxid vzácné zeměs (s výjimkou oxidůsamarium,Europium,, Thulium,ytterbium) do jediného kovu s použitím obecných metalurgických metod kvůli jejich vysokému teplu tvorby a vysoké stabilitě. Proto běžně používané suroviny pro výrobukovy vzácné zeminyV současné době jsou jejich chloridy a fluoridy.
Elektrolýza roztavené soli
Hromadná výroba smíšenéhokovy vzácné zeminyV průmyslu obecně používá metodu roztavené soli. Existují dvě metody elektrolýzy: chloridová elektrolýza a elektrolýza oxidu. Metoda přípravy jedinéhokovy vzácné zeminyliší se v závislosti na prvku.samarium,Europium,,Thulium,ytterbiumnejsou vhodné pro elektrolytickou přípravu kvůli jejich vysokému tlaku par a místo toho jsou připraveny pomocí metody redukce destilace. Další prvky mohou být připraveny metodou elektrolýzy nebo kovové tepelné redukce.
Chloridová elektrolýza je nejčastější metodou pro výrobu kovů, zejména pro smíšené kovy vzácných zemin. Tento proces je jednoduchý, nákladově efektivní a vyžaduje minimální investice. Největší nevýhodou je však uvolňování plynu chloru, který znečišťuje životní prostředí. Elektrolýza oxidu neuvolňuje škodlivé plyny, ale náklady jsou o něco vyšší. Obecně platí, že single s vysokou cenouvzácné zeminynapříkladNeodymiumaPraseodymiumjsou produkovány pomocí oxidové elektrolýzy.
Metoda elektrolýzy vakuové redukce může připravit pouze obecnou průmyslovou třídukovy vzácné zeminy. Připravit sekovy vzácné zeminyS nízkou nečistotou a vysokou čistotou se obecně používá metoda vakuové tepelné redukce. Tato metoda může produkovat všechny kovy jediné vzácné zeminy, alesamarium,Europium,,Thulium,ytterbiumnelze vytvořit pomocí této metody. Redoxní potenciálsamarium,Europium,,Thulium,ytterbiuma vápník pouze částečně snižujevzácná Zeměfluorid. Obecně je příprava těchto kovů založena na principech vysokého tlaku páry těchto kovů a nízkého tlaku páryLanthanum kovs. Oxidy těchto čtyřvzácné zeminyjsou smíchány s fragmentyLanthanum kovS a stlačené do bloků a sníženy ve vakuové peci.Lanthanumje aktivnější, zatímcosamarium,Europium,,Thulium,ytterbiumjsou redukovány na zlatoLanthanuma shromážděné při kondenzaci, což usnadňuje oddělení od strusky.
Čas příspěvku: Nov-07-2023