Въведение в технологията за рядка земна индустрия
·Рядка земя iне е метален елемент, а колективен термин за 15 редки елемента на Земята иИтриумискандий. Следователно, 17 -те редни земни елемента и различните им съединения имат различни приложения, вариращи от хлориди с чистота от 46% до единични редки оксиди и оксиди иРедки земни металис чистота 99,9999%. С добавянето на свързани съединения и смеси има безброй рядкоземни продукти. Така че,рядка земяТехнологията също е разнообразна въз основа на разликите в тези 17 елемента. Поради факта обаче, че редките земни елементи могат да бъдат разделени на церий иИтриумГрупи, базирани на минерални характеристики, процесите на минното, топене и разделяне на редки земни минерали също са сравнително обединени. Започвайки от първоначалния добив на руда, методите за разделяне, процесите на топене, методите на извличане и процесите на пречистване на редки земи ще бъдат въведени един по един.
Минерална обработка на редки земи
· Минералната обработка е механичен процес на обработка, който използва разликите във физическите и химичните свойства между различни минерали, които съставляват рудата, използват различни методи за благоприятност, процеси и оборудване за обогатяване на полезни минерали в рудата, премахват вредни примеси и ги отделят от минералите за ганг.
· Врядка земяруди, добивани по целия свят, съдържанието наРедки земни оксидие само няколко процента, а някои дори по -ниски. За да се отговори на производствените изисквания за топене,рядка земяМинералите се отделят от минерали на ганг и други полезни минерали чрез благоприятност преди топенето, за да се увеличи съдържанието на редки земни оксиди и да се получат редки концентрати на Земята, които могат да отговарят на изискванията на рядката земна металургия. Получаването на редки земни руди обикновено възприема метода на флотация, често допълнен от множество комбинации от гравитация и магнитно разделяне, за да се образува поток на процеса на благоприятно.
Theрядка земяДепозитът в рудника Байюнебо във вътрешна монголия е карбонатна скала от находище на железен доломит, съставен главно от придружаващи редки земни минерали в желязна руда (в допълнение към флуорокарбона церий и моназит, има и няколкоНиобийирядка земяминерали).
Екстрахираната руда съдържа около 30% желязо и около 5% редки земни оксиди. След като смазва голямата руда в мината, тя се транспортира с влак до завода за благотворителност на компанията Baotou Iron and Steel Group. Задачата на завода за ползване е да се увеличиFe2O3От 33% до над 55%, първо смилане и класифициране на конична мелница с топка, а след това се изберат първичен железен концентрат от 62-65% Fe2O3 (железен оксид) с помощта на цилиндричен магнитен сепаратор. Опагалките продължават да претърпяват флотация и магнитно разделяне, за да се получи вторичен железен концентрат, съдържащ повече от 45%Fe2O3(Железният оксид). Редната земя се обогатява във флотационна пяна, с степен 10-15%. Концентратът може да бъде избран с помощта на трепереща маса, за да се получи груб концентрат със съдържание на REO 30%. След като бъде преработено от оборудване за благоприятни условия, може да се получи рядък концентрат на Земята със съдържание на REO над 60%.
Метод на разлагане на рядкоземен концентрат
·Рядка земяЕлементите в концентратите обикновено съществуват под формата на неразтворими карбонати, флуориди, фосфати, оксиди или силикати. Редките земни елементи трябва да се преобразуват в съединения, разтворими във вода или неорганични киселини чрез различни химични промени, и след това да се подлагат на процеси като разтваряне, отделяне, пречистване, концентрация или калциниране, за да се получат различни смесенирядка земяСъединения като смесени редки земни хлориди, които могат да се използват като продукти или суровини за разделяне на единични редки елементи на земята. Този процес се наричарядка земяКонцентратно разлагане, известно още като предварително лечение.
· Има много методи за разлаганерядка земяКонцентрати, които обикновено могат да бъдат разделени на три категории: киселинни метод, алкален метод и разлагане на хлориране. Разлагането на киселината може да бъде допълнително разделено на разлагане на солна киселина, разлагане на сярна киселина и разлагане на хидрофлуоводовидна киселина. Алкалното разлагане може да бъде допълнително разделено на разлагане на натриев хидроксид, топене на натриев хидроксид или методи за печене на сода. Подходящият поток на процеса обикновено се избира въз основа на принципите на типа концентрат, характеристиките на степента, продуктовия план, удобството за възстановяването и цялостното използване на не редки земни елементи, полза за хигиената на труда и опазването на околната среда и икономическата рационалност.
· Въпреки че са открити близо 200 редки и разпръснати елементи, те не са били обогатени в независими находища с индустриален добив поради тяхната рядкост. Засега само рядко независимгерманий, СелениТеллуриумОткрити са депозитите, но мащабът на депозитите не е много голям.
Топене на редки земи
· Има два метода зарядка земяТопене, хидрометалургия и пирометалургия.
· Целият процес на рядка земна хидрометалургия и метална химическа металургия е най -вече в разтвор и разтворител, като разлагане на рядък концентрат на Земята, отделяне и извличане наРедки земни оксиди, Съединения и единични редки земни метали, които използват химически процеси за разделяне като утаяване, кристализация, редукция на окисляване, екстракция на разтворителя и йонен обмен. Най-често използваният метод е извличането на органичен разтворител, което е универсален процес за промишлено разделяне на единични елементи на рядкоземните елементи с висока чистота. Процесът на хидрометалургия е сложен и чистотата на продукта е висока. Този метод има широк спектър от приложения в производството на готови продукти.
Пирометалургичният процес е прост и има висока производителност.Рядка земяпирометалургията включва основно производството наРедки земни сплавиПо метод на силикотемична редукция, производството на редки земни метали или сплави по метод на електролиза на разтопена сол и производството наРедки земни сплавичрез метален метод за намаляване на термика и т.н.
Общата характеристика на пирометалургията е производството при високотемпературни условия.
Процес на рядкоземно производство
·Рядка земякарбонат иРядки земен хлоридса двата основни основни продукта врядка земяиндустрия. Най -общо казано, в момента има два основни процеса за производство на тези два продукта. Единият процес е концентрираният процес на печене на сярна киселина, а другият процес се нарича процес на сода CAUSTIC, съкратен като процес на сода CAUSTIC.
· В допълнение към присъствието си в различни редки земни минерали, значителна част отРедки земни елементив природата съжителстват с апатит и фосфатни скални минерали. Общите резерви на световната фосфатна руда са приблизително 100 милиарда тона със среднорядка земяСъдържание от 0,5 ‰. Изчислено е, че общата сума нарядка земяСвързано с фосфатна руда в света е 50 милиона тона. В отговор на характеристиките на нискоторядка земяСъдържание и статус на специални поява В мини, различни процеси на възстановяване са проучени както в страната, така и в международен план, които могат да бъдат разделени на мокри и термични методи. При мокри методи те могат да бъдат разделени на метод на азотна киселина, метод на солна киселина и метод на сярна киселина според различните киселини на разлагане. Има различни начини за възстановяване на редки земи от химични процеси на фосфор, всички от които са тясно свързани с методите на обработка на фосфатната руда. По време на процеса на термично производство,рядка земяКоефициентът на възстановяване може да достигне 60%.
С непрекъснатото използване на фосфатните скални ресурси и преминаването към развитието на нискокачествена фосфатна скала, процесът на влажния процес на сярна киселина се превърна в основен метод във фосфатната химическа индустрия и възстановяването наРедки земни елементиВ серна киселина влажният процес фосфорната киселина се превърна в изследователска гореща точка. В производствения процес на фосфорна киселина на сярна киселина, процесът на контролиране на обогатяването на редките земи във фосфорната киселина и след това използване на екстракция на органичен разтворител за извличане на редки земи има повече предимства от ранните разработени методи.
Процес на извличане на рядка земя
Разтворимост на сярна киселина
Церийгрупа (неразтворима в сулфатни комплексни соли) -лантанум, Cerium, Praseodymium, неодимов, и Прометей;
ТербийГрупа (леко разтворими в сулфатни сложни соли) -Самариум, Европиум, Гадолиний, тербий, диспросийиХолмия;
Разделяне на екстракция
Светлинарядка земя(P204 Слаба екстракция на киселинност) -лантанум,Cerium, Praseodymium,неодимов, и Прометей;
Средна рядка земя (P204 Екстракция с ниска киселинност)-Самариум,Европиум,Гадолиний,тербий,диспросий;
Тежъкрядка земяелементи(Извличане на киселинност в P204) -Холмия,
Въведение в процеса на извличане
В процеса на разделянеРедки земни елементи,Поради изключително сходните физически и химични свойства на 17 елемента, както и изобилието от придружаващи примеси вРедки земни елементи, Процесът на извличане е сравнително сложен и често се използва.
Има три типа процеси на екстракция: метод стъпка по стъпка, йонен обмен и екстракция на разтворителя.
Метод стъпка по стъпка
Методът на разделяне и пречистване, използвайки разликата в разтворимостта на съединенията в разтворителите, се нарича метод стъпка по стъпка. ОтИтриум(Y) toлутетий(Lu), едно отделение между всички естествено срещащи сеРедки земни елементи, включително радий, открит от двойката Кюри,
Всички те са разделени по този метод. Оперативната процедура на този метод е сравнително сложна и единичното разделяне на всички редки земни елементи отне 100 години, като едно разделяне и повторна операция достига 20000 пъти. За химическите работници тяхната работа
Силата е сравнително висока и процесът е сравнително сложен. Следователно, използването на този метод не може да доведе до единично рядкозем в големи количества.
Йонен обмен
Изследователската работа върху редките земни елементи е възпрепятствана от невъзможността да се произведе единичнаРядки земни елементив големи количества чрез стъпка по стъпка методи. За да се анализираРедки земни елементиСъдържа се в продуктите на ядрената делене и премахване на редките земни елементи от уран и торий, йонна обменна хроматография (йонна обменна хроматография) е успешно проучена, която след това се използва за разделяне на отделянето наРядки земни елементиs. Предимството на метода за обмен на йони е, че множество елементи могат да бъдат разделени в една операция. И може да получи и продукти с висока чист. Недостатъкът обаче е, че той не може да се обработва непрекъснато, с дълъг работен цикъл и високи разходи за регенерация и обмен на смола. Следователно, това веднъж основният метод за разделяне на големи количества редки земи е пенсиониран от основния метод за разделяне и заменен чрез метод за извличане на разтворител. Въпреки това, поради изключителните характеристики на хроматографията на йонообменния обмен при получаване на единични продукти с висока чистота, понастоящем, за да се получат единични продукти с ултрависоко чистота и да се разделят някои тежки редки земни елементи, е необходимо също да се използва хроматография за обмен на йони, за да се отдели и произвежда рядък земно продукт.
Екстракция на разтворител
Методът за използване на органични разтворители за извличане и отделяне на извлеченото вещество от несмесим воден разтвор се нарича екстракция на течност-течност на органичен разтворител, съкратено като екстракция на разтворител. Това е процес на пренос на маса, който прехвърля вещества от една течна фаза в друга. Методът на екстракция на разтворителя се прилага по -рано в нефтохимична, органична химия, фармацевтична химия и аналитична химия. Въпреки това, през последните четиридесет години, поради развитието на атомната енергийна наука и технологии, както и необходимостта от производството на ултраплавни вещества и редки елементи, извличането на разтворители постигна голям напредък в индустрията като индустрия за ядрено гориво и рядка металургия. Китай е постигнал високо ниво на изследване в теорията на извличането, синтеза и прилагането на нови екстрактанти и процеса на извличане за разделяне на рядкоземните елементи. В сравнение с методите за разделяне, като степенувани валежи, степенувана кристализация и йонен обмен, извличането на разтворители има серия от предимства като добър ефект на разделяне, голям производствен капацитет, удобство за бързо и непрекъснато производство и лесен за постигане на автоматичен контрол. Следователно, тя постепенно се превръща в основния метод за разделяне на големи количества отрядка земяs.
Пречистване на рядко Земята
Производствени суровини
Редки земни металиобикновено се разделят на смесени редки земни метали и единичниРедки земни метали. Съставът на смесениРедки земни металие подобен на оригиналния състав на рядкоземната земя в рудата, а един метал е метал, отделен и рафиниран от всяка рядка земя. Трудно е да се намалиРедния земен оксидS (с изключение на оксиди наСамариум,Европиум,, Тилия,итербий) в един метал, използващ общи металургични методи, поради високата им топлина на образуване и висока стабилност. Следователно често използваните суровини за производството наРедки земни металиВ наши дни са техните хлориди и флуориди.
Електролиза на разтопена сол
Масовото производство на смесениРедки земни металиВ индустрията обикновено използва метода на разтопена сол. Има два метода на електролиза: Хлоридна електролиза и оксидна електролиза. Методът на подготовка на единичноРедки земни металиварира в зависимост от елемента.Самариум,Европиум,,Тилия,итербийне са подходящи за електролитна подготовка поради високото им налягане на парата и вместо това се приготвят по метода на редукция дестилация. Други елементи могат да бъдат приготвени чрез електролиза или метод на метална термична намаляване.
Хлоридната електролиза е най -често срещаният метод за производство на метали, особено за смесени редки земни метали. Процесът е прост, рентабилен и изисква минимални инвестиции. Най -големият недостатък обаче е освобождаването на хлорен газ, който замърсява околната среда. Оксидната електролиза не отделя вредни газове, но цената е малко по -висока. Като цяло, единични цени на високи цениРедки земикатонеодимовиPraseodymiumсе произвеждат с помощта на оксидна електролиза.
Методът за електролиза за редукция на вакуум може да подготви само обща индустриална степенРедки земни метали. Да се подготвиРедки земни металиПри ниски примеси и висока чистота се използва метод на вакуумна термична редукция. Този метод може да произведе всички единични редки метали, ноСамариум,Европиум,,Тилия,итербийне може да бъде произведен по този метод. Редукционният потенциал наСамариум,Европиум,,Тилия,итербийи калцият само частично намаляварядка земяфлуорид. Като цяло приготвянето на тези метали се основава на принципите на високо налягане на парата на тези метали и ниско налягане на парата наМетал на лантанумs. Оксидите на тези четириРедки земисе смесват с фрагменти отМетал на лантанумS и компресирани в блокове и намалени във вакуумна пещ.Лантануме по -активен, докатоСамариум,Европиум,,Тилия,итербийсе свеждат до злато отлантануми събрани на кондензация, което улеснява отделянето от шлаката.
Време за публикация: Nov-07-2023