Úvod do technologie průmyslu vzácných zemin
·Vzácná zemina Inení kovový prvek, ale souhrnný termín pro 15 prvků vzácných zemin ayttriumaskandium.Proto má 17 prvků vzácných zemin a jejich různé sloučeniny různá použití, od chloridů s čistotou 46 % až po jednotlivé oxidy vzácných zemin akovů vzácných zemins čistotou 99,9999 %.S přidáním příbuzných sloučenin a směsí existuje nespočet produktů vzácných zemin.Tak,vzácná zemětechnologie je také různorodá na základě rozdílů těchto 17 prvků.Avšak vzhledem k tomu, že prvky vzácných zemin lze rozdělit na cer ayttriumskupiny založené na vlastnostech nerostů, těžba, tavení a separační procesy nerostů vzácných zemin jsou také relativně jednotné.Počínaje počáteční těžbou rud budou postupně představeny separační metody, tavicí procesy, extrakční metody a procesy čištění vzácných zemin.
Minerální zpracování vzácných zemin
· Minerální zpracování je mechanický proces zpracování, který využívá rozdíly ve fyzikálních a chemických vlastnostech mezi různými minerály, které tvoří rudu, využívá různé způsoby zpracování, procesy a zařízení k obohacení užitečných minerálů v rudě, odstranění škodlivých nečistot a jejich oddělení. z nerostů hlušiny.
·Vvzácná zeměrudy těžené po celém světě, obsahoxidy vzácných zeminje jen několik procent a některé ještě nižší.Aby byly splněny výrobní požadavky na tavení,vzácná zeměminerály se oddělují od nerostů hlušiny a dalších užitečných minerálů před tavením, aby se zvýšil obsah oxidů vzácných zemin a získaly se koncentráty vzácných zemin, které splňují požadavky metalurgie vzácných zemin.Zhodnocování rud vzácných zemin obecně využívá flotační metodu, často doplněnou vícenásobnými kombinacemi gravitace a magnetické separace za účelem vytvoření toku procesu těžby.
Thevzácná zeměložisko v dole Baiyunebo ve Vnitřním Mongolsku je ložisko karbonátového horninového typu železného dolomitu, složeného převážně z doprovodných minerálů vzácných zemin v železné rudě (kromě fluorouhlovodíkové cerové rudy a monazitu je zde také několikniobavzácná zeměminerály).
Vytěžená ruda obsahuje asi 30 % železa a asi 5 % oxidů vzácných zemin. Po rozdrcení velké rudy v dole je převezena vlakem do benefičního závodu společnosti Baotou Iron and Steel Group Company.Úkolem benefičního závodu je zvyšovatFe203od 33 % do více než 55 %, nejprve mletí a třídění na kuželovém kulovém mlýnu a poté výběr primárního koncentrátu železa 62-65 % Fe2O3 (oxid železa) pomocí válcového magnetického separátoru.Hlušina nadále prochází flotací a magnetickou separací, aby se získal sekundární koncentrát železa obsahující více než 45 %Fe203(oxid železa).Vzácná zemina je obohacena o flotační pěnu se stupněm 10-15%.Koncentrát lze vybrat pomocí třepacího stolu, aby se vyrobil hrubý koncentrát s obsahem REO 30 %.Po přepracování na zušlechťovacím zařízení lze získat koncentrát vzácných zemin s obsahem REO vyšším než 60 %.
Metoda rozkladu koncentrátu vzácných zemin
·Vzácná zeměprvky v koncentrátech obecně existují ve formě nerozpustných uhličitanů, fluoridů, fosforečnanů, oxidů nebo silikátů.Prvky vzácných zemin se musí různými chemickými změnami přeměnit na sloučeniny rozpustné ve vodě nebo v anorganických kyselinách a poté podstoupit procesy, jako je rozpouštění, separace, čištění, zahušťování nebo kalcinace za vzniku různých směsných látek.vzácná zeměsloučeniny, jako jsou směsné chloridy vzácných zemin, které lze použít jako produkty nebo suroviny pro separaci jednotlivých prvků vzácných zemin.Tento proces se nazývávzácná zeměrozklad koncentrátu, také známý jako předúprava.
·Existuje mnoho metod rozkladuvzácná zeměkoncentráty, které lze obecně rozdělit do tří kategorií: kyselá metoda, alkalická metoda a chlorační rozklad.Kyselý rozklad lze dále rozdělit na rozklad kyseliny chlorovodíkové, rozklad kyseliny sírové a rozklad kyseliny fluorovodíkové.Alkalický rozklad lze dále rozdělit na rozklad hydroxidem sodným, tavení hydroxidu sodného nebo způsoby pražení sodou.Vhodný procesní tok je obecně vybírán na základě principů typu koncentrátu, charakteristik jakosti, produktového plánu, pohodlí pro regeneraci a komplexní využití prvků jiných než vzácných zemin, přínosu pro hygienu práce a ochrany životního prostředí a ekonomické racionality.
·Přestože bylo objeveno téměř 200 vzácných minerálů s rozptýlenými prvky, nebyly kvůli své vzácnosti obohaceny do samostatných ložisek průmyslovou těžbou.Zatím jen vzácně nezávislágermanium, selen, atelurbyla objevena ložiska, ale rozsah ložisek není příliš velký.
Tavení vzácných zemin
· Existují dva způsobyvzácná zemětavení, hydrometalurgie a pyrometalurgie.
· Celý proces hydrometalurgie vzácných zemin a chemické metalurgie kovů probíhá většinou v roztoku a rozpouštědle, jako je rozklad koncentrátu vzácných zemin, separace a extrakceoxidy vzácných zemin, sloučeniny a jednotlivé kovy vzácných zemin, které využívají procesy chemické separace, jako je srážení, krystalizace, oxidace-redukce, extrakce rozpouštědlem a výměna iontů.Nejčastěji používanou metodou je extrakce organickým rozpouštědlem, což je univerzální proces průmyslové separace vysoce čistých jednotlivých prvků vzácných zemin.Hydrometalurgický proces 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 především výrobuslitiny vzácných zeminsilikotermickou redukční metodou, výrobou kovů nebo slitin vzácných zemin metodou elektrolýzy roztavené soli a výrobouslitiny vzácných zeminmetodou tepelné redukce kovu atd.
Společnou charakteristikou pyrometalurgie je výroba za podmínek vysoké teploty.
Proces výroby vzácných zemin
·Vzácná zeměuhličitan achlorid vzácných zeminjsou dva hlavní primární produkty vvzácná zeměprůmysl.Obecně řečeno, v současné době existují dva hlavní procesy výroby těchto dvou produktů.Jedním procesem je proces pražení koncentrovanou kyselinou sírovou a druhý proces se nazývá proces louhu, zkráceně proces louhu.
·Kromě toho, že je přítomen v různých minerálech vzácných zemin, významná částprvky vzácných zeminv přírodě koexistují s apatitem a fosfátovými horninovými minerály.Celkové zásoby světové fosfátové rudy jsou přibližně 100 miliard tun, s průměremvzácná zeměobsah 0,5 ‰.Odhaduje se, že celkové množstvívzácná zeměs fosfátovou rudou na světě je 50 milionů tun.V reakci na charakteristiku nízkévzácná zeměobsahu a zvláštního stavu výskytu v dolech byly v tuzemsku i v zahraničí studovány různé procesy obnovy, které lze rozdělit na mokré a tepelné metody.V mokrých metodách je lze rozdělit na metodu s kyselinou dusičnou, metodu s kyselinou chlorovodíkovou a metodu s kyselinou sírovou podle různých rozkladných kyselin.Existují různé způsoby, jak získat vzácné zeminy z chemických procesů fosforu, z nichž všechny úzce souvisejí s metodami zpracování fosfátové rudy.Během procesu tepelné výroby sevzácná zeměmíra návratnosti může dosáhnout 60 %.
S nepřetržitým využíváním zdrojů fosfátových hornin a posunem směrem k vývoji nekvalitních fosfátových hornin se mokrý proces kyseliny sírové kyseliny fosforečné stal hlavní metodou ve fosfátovém chemickém průmyslu a získáváníprvky vzácných zeminv mokrém procesu s kyselinou sírovou se kyselina fosforečná stala výzkumným centrem.Ve výrobním procesu mokrého procesu kyseliny sírové kyseliny fosforečné má proces řízení obohacování vzácných zemin kyselinou fosforečnou a následné použití extrakce organickým rozpouštědlem k extrakci vzácných zemin více výhod než dříve vyvinuté metody.
Proces těžby vzácných zemin
Rozpustnost kyseliny sírové
Ceriumskupina (nerozpustná v sulfátových komplexních solích) –lanthanu, cer, praseodym, neodyma promethium;
Terbiumskupina (málo rozpustná v sulfátových komplexních solích) -samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, aholmium;
Yttriumskupina (rozpustná v sulfátových komplexních solích) –yttrium, erbium, thulium, ytterbium,lutecium, askandium.
Extrakční separace
Světlovzácná země(P204 extrakce slabé kyselosti) –lanthanu,cer, praseodym,neodyma promethium;
Střední vzácné zeminy (P204 extrakce s nízkou kyselostí)-samarium,europium,gadolinium,terbium,dysprosium;
Těžkývzácná zeměPrvky(extrakce kyselosti v P204) -holmium,
Úvod do procesu těžby
V procesu oddělováníprvky vzácných zemin,kvůli extrémně podobným fyzikálním a chemickým vlastnostem 17 prvků, stejně jako množství doprovodných nečistot vprvky vzácných zemin, proces extrakce je poměrně složitý a běžně používaný.
Existují tři typy extrakčních procesů: metoda krok za krokem, iontová výměna a extrakce rozpouštědlem.
Metoda krok za krokem
Metoda separace a čištění využívající rozdílu v rozpustnosti sloučenin v rozpouštědlech se nazývá metoda krok za krokem.Zyttrium(Y) tolutecium(Lu), jediné oddělení mezi všemi přirozeně se vyskytujícímiprvky vzácných zeminvčetně radia objeveného manželi Curieovými,
Všechny jsou odděleny pomocí této metody.Operační postup této metody je poměrně složitý a jediná separace všech prvků vzácných zemin trvala více než 100 let, přičemž jedna separace a opakovaná operace dosáhla 20 000 krát.Pro chemické pracovníky jejich práce
Pevnost je poměrně vysoká a proces je poměrně složitý.Proto při použití této metody nelze vyrobit jedinou vzácnou zeminu ve velkém množství.
Iontová výměna
Výzkumné práce na prvcích vzácných zemin byly brzděny neschopností vyrobit jedinýprvek vzácných zeminve velkém množství pomocí metod krok za krokem.Aby bylo možné analyzovatprvky vzácných zeminobsažené v produktech jaderného štěpení a odstraňující prvky vzácných zemin z uranu a thoria, byla úspěšně studována iontoměničová chromatografie (iontoměničová chromatografie), která byla následně použita pro separaciprvek vzácných zemins.Výhodou metody iontové výměny je, že lze v jedné operaci oddělit více prvků.A může také získat vysoce čisté produkty.Nevýhodou však je, že se nedá zpracovávat kontinuálně, s dlouhým provozním cyklem a vysokými náklady na regeneraci a výměnu pryskyřice.Proto byla tato kdysi hlavní metoda separace velkého množství vzácných zemin vyřazena z hlavní separační metody a nahrazena metodou extrakce rozpouštědlem.Vzhledem k vynikajícím vlastnostem iontoměničové chromatografie při získávání vysoce čistých jednotlivých produktů vzácných zemin je však v současné době za účelem výroby jednotlivých produktů s ultravysokou čistotou a separace některých těžkých prvků vzácných zemin také nutné používat iontoměničovou chromatografii oddělit a vyrobit produkt vzácných zemin.
Extrakce rozpouštědlem
Způsob použití organických rozpouštědel k extrakci a oddělení extrahované látky z nemísitelného vodného roztoku se nazývá extrakce organickým rozpouštědlem kapalina-kapalina, zkráceně extrakce rozpouštědlem.Jde o proces přenosu hmoty, který přenáší látky z jedné kapalné fáze do druhé.Metoda extrakce rozpouštědlem byla dříve používána v petrochemii, organické chemii, farmaceutické chemii a analytické chemii.V posledních čtyřiceti letech však díky rozvoji vědy a technologie atomové energie a také potřebě výroby ultračistých látek a vzácných prvků zaznamenala extrakce rozpouštědlem velký pokrok v průmyslových odvětvích, jako je průmysl jaderných paliv a vzácná metalurgie. .Čína dosáhla vysoké úrovně výzkumu v oblasti teorie extrakce, syntézy a aplikace nových extrakčních činidel a extrakčního procesu pro separaci prvků vzácných zemin.Ve srovnání s metodami separace, jako je stupňovaná srážení, stupňovaná krystalizace a iontová výměna, má extrakce rozpouštědlem řadu výhod, jako je dobrý separační účinek, velká výrobní kapacita, pohodlí pro rychlou a kontinuální výrobu a snadné dosažení automatického řízení.Proto se postupně stala hlavní metodou pro oddělování velkého množstvívzácná zeměs.
Čištění vzácných zemin
Výrobní suroviny
Kovy vzácných zeminse obecně dělí na smíšené kovy vzácných zemin a jednotlivékovů vzácných zemin.Složení smíšenékovů vzácných zeminje podobný původnímu složení vzácných zemin v rudě a jediný kov je kov oddělený a rafinovaný z každé vzácné zeminy.Je obtížné snížitoxid vzácných zemins (kromě oxidůsamarium,europium,, thulium,ytterbium) do jediného kovu za použití obecných metalurgických metod, vzhledem k jejich vysokému skupenskému teplu a vysoké stabilitě.Proto běžně používané suroviny pro výrobukovů vzácných zemindnes jsou to jejich chloridy a fluoridy.
Elektrolýza roztavené soli
Masová výroba smíšenékovů vzácných zeminv průmyslu se obecně používá metoda elektrolýzy roztavené soli.Existují dva způsoby elektrolýzy: chloridová elektrolýza a oxidová elektrolýza.Způsob přípravy singlukovů vzácných zeminse liší v závislosti na prvku.samarium,europium,,thulium,ytterbiumnejsou vhodné pro elektrolytickou přípravu kvůli jejich vysokému tlaku par a místo toho se připravují metodou redukční destilace.Další prvky lze připravit elektrolýzou nebo metodou tepelné redukce kovu.
Elektrolýza chloridů je nejběžnější metodou pro výrobu kovů, zejména pro smíšené kovy vzácných zemin.Proces je jednoduchý, nákladově efektivní a vyžaduje minimální investice.Největší nevýhodou je však uvolňování plynného chlóru, který znečišťuje životní prostředí.Oxidová elektrolýza neuvolňuje škodlivé plyny, ale cena je o něco vyšší.Obecně platí, že singl s vysokou cenouvzácných zeminjakoneodymapraseodymse vyrábějí pomocí oxidové elektrolýzy.
Metoda vakuové redukční elektrolýzy může připravit pouze obecnou průmyslovou kvalitukovů vzácných zemin.Připravitkovů vzácných zemins nízkými nečistotami a vysokou čistotou se obecně používá metoda vakuové tepelné redukce.Touto metodou lze vyrobit všechny jednotlivé kovy vzácných zemin, alesamarium,europium,,thulium,ytterbiumnelze touto metodou vyrobit.Redoxní potenciálsamarium,europium,,thulium,ytterbiuma vápník redukuje jen částečněvzácná zeměfluorid.Obecně je příprava těchto kovů založena na principech vysokého tlaku par těchto kovů a nízkého tlaku par těchto kovůlanthanový kovs.Oxidy těchto čtyřvzácných zeminjsou smíchány s fragmentylanthanový kovs a slisovány do bloků a redukovány ve vakuové peci.Lanthanumje aktivnější, zatímcosamarium,europium,,thulium,ytterbiumjsou redukovány na zlato olanthanua shromažďují se při kondenzaci, což usnadňuje oddělení od strusky.
Čas odeslání: List-07-2023