Inleiding tot die tegnologie van die seldsame aardaardbedryf
·Skaars aarde iis nie 'n metaalelement nie, maar 'n kollektiewe term vir 15 seldsame aardelemente enyttriumenskandiumDaarom het die 17 seldsame aardelemente en hul verskillende verbindings verskeie gebruike, wat wissel van chloriede met 'n suiwerheid van 46% tot enkele seldsame aardoksiede enseldsame aardmetalemet 'n suiwerheid van 99.9999%. Met die byvoeging van verwante verbindings en mengsels, is daar tallose seldsame aardprodukte. So,seldsame aardetegnologie is ook uiteenlopend gebaseer op die verskille van hierdie 17 elemente. As gevolg van die feit dat seldsame aardelemente egter in serium enyttriumgroepe gebaseer op mineraalkenmerke, is die mynbou-, smelt- en skeidingsprosesse van seldsame aardminerale ook relatief verenigd. Vanaf die aanvanklike ertsmynbou, sal die skeidingsmetodes, smeltprosesse, ekstraksiemetodes en suiweringsprosesse van seldsame aardmetale een vir een bekendgestel word.
Mineraalverwerking van seldsame aardmetale
·Mineraalverwerking is 'n meganiese verwerkingsproses wat die verskille in fisiese en chemiese eienskappe tussen verskeie minerale waaruit die erts bestaan, benut, verskillende veredelingsmetodes, prosesse en toerusting gebruik om nuttige minerale in die erts te verryk, skadelike onsuiwerhede te verwyder en dit van gangsteenminerale te skei.
·In dieseldsame aardeerts wat wêreldwyd ontgin word, die inhoud vanseldsame aardoksiedeis slegs 'n paar persent, en sommige selfs laer. Om aan die produksievereistes van smelting te voldoen,seldsame aardeMinerale word van gangminerale en ander nuttige minerale geskei deur middel van veredeling voor smelting, om die inhoud van seldsame aardoksiede te verhoog en seldsame aardkonsentrate te verkry wat aan die vereistes van seldsame aardmetallurgie kan voldoen. Die veredeling van seldsame aarderts gebruik gewoonlik die flotasiemetode, dikwels aangevul deur veelvuldige kombinasies van swaartekrag en magnetiese skeiding om 'n veredelingsprosesvloei te vorm.
Dieseldsame aardeafsetting in die Baiyunebo-myn in Binne-Mongolië is 'n karbonaatrotstipe-afsetting van ysterdolomiet, hoofsaaklik saamgestel uit gepaardgaande seldsame aardminerale in ystererts (benewens fluorkoolstof-seriumerts en monasiet, is daar ook verskeieniobiumenseldsame aardeminerale).
Die ontginde erts bevat ongeveer 30% yster en ongeveer 5% seldsame aardoksiede. Nadat die groot erts in die myn vergruis is, word dit per trein na die verwerkingsaanleg van die Baotou Iron and Steel Group Company vervoer. Die taak van die verwerkingsaanleg is om te verhoogFe2O3van 33% tot meer as 55%, eers maal en gradering op 'n koniese balmeul, en dan die keuse van 'n primêre ysterkonsentraat van 62-65% Fe2O3 (ysteroksied) met behulp van 'n silindriese magnetiese skeier. Die stert word steeds flotasie en magnetiese skeiding ondergaan om 'n sekondêre ysterkonsentraat te verkry wat meer as 45% bevat.Fe2O3(ysteroksied). Skaars aarde word verryk in flotasieskuim, met 'n graad van 10-15%. Die konsentraat kan gekies word met behulp van 'n skudtafel om 'n growwe konsentraat met 'n REO-inhoud van 30% te produseer. Nadat dit deur veredelingstoerusting herverwerk is, kan 'n seldsame aarde-konsentraat met 'n REO-inhoud van meer as 60% verkry word.
Ontbindingsmetode van seldsame aardkonsentraat
·Skaars aardeElemente in konsentrate bestaan gewoonlik in die vorm van onoplosbare karbonate, fluoriede, fosfate, oksiede of silikate. Skaars aardelemente moet deur verskeie chemiese veranderinge in wateroplosbare verbindings of anorganiese sure omgeskakel word, en dan prosesse soos oplossing, skeiding, suiwering, konsentrasie of kalsinering ondergaan om verskeie gemengde elemente te produseer.seldsame aardeverbindings soos gemengde seldsame aardchloriede, wat as produkte of grondstowwe gebruik kan word vir die skeiding van enkele seldsame aardelemente. Hierdie proses word genoemseldsame aardekonsentraatontbinding, ook bekend as voorbehandeling.
· Daar is baie metodes vir ontbindingseldsame aardekonsentrate, wat oor die algemeen in drie kategorieë verdeel kan word: suurmetode, alkalimetode en chlorineringsontbinding. Suurontbinding kan verder verdeel word in soutsuurontbinding, swaelsuurontbinding en fluoorsuurontbinding. Alkali-ontbinding kan verder verdeel word in natriumhidroksiedontbinding, natriumhidroksiedsmelting of soda-roostermetodes. Die toepaslike prosesvloei word oor die algemeen gekies op grond van die beginsels van konsentraattipe, graadeienskappe, produkplan, gerief vir die herwinning en omvattende benutting van nie-skaars aardelemente, voordeel vir arbeidshigiëne en omgewingsbeskerming, en ekonomiese rasionaliteit.
·Alhoewel byna 200 seldsame en verspreide elementminerale ontdek is, is hulle nie met industriële mynbou tot onafhanklike afsettings verryk nie as gevolg van hul seldsaamheid. Tot dusver is slegs seldsame onafhanklikegermanium, selenium, entelluurafsettings is ontdek, maar die omvang van die afsettings is nie baie groot nie.
Smelt van seldsame aardmetale
· Daar is twee metodes virseldsame aardesmelting, hidrometallurgie en pirometallurgie.
Die hele proses van seldsame aardhidrometallurgie en metaalchemiese metallurgie vind meestal in oplossing en oplosmiddel plaas, soos die ontbinding van seldsame aardkonsentraat, skeiding en ekstraksie vanseldsame aardoksiede, verbindings en enkele seldsame aardmetale, wat chemiese skeidingsprosesse soos presipitasie, kristallisasie, oksidasie-reduksie, oplosmiddelekstraksie en ioonuitruiling gebruik. Die mees algemeen gebruikte metode is organiese oplosmiddelekstraksie, wat 'n universele proses is vir die industriële skeiding van hoë-suiwerheid enkele seldsame aardelemente. Die hidrometallurgieproses is kompleks en die produk se suiwerheid is hoog. Hierdie metode het 'n wye reeks toepassings in die vervaardiging van finale produkte.
Die pirometallurgiese proses is eenvoudig en het hoë produktiwiteit.Skaars aardepirometallurgie sluit hoofsaaklik die produksie vanseldsame aardlegeringsdeur die silikotermiese reduksiemetode, die produksie van seldsame aardmetale of legerings deur die gesmelte soutelektrolisemetode, en die produksie vanseldsame aardlegeringsdeur metaal termiese reduksie metode ens.
Die algemene kenmerk van pirometallurgie is produksie onder hoë temperatuurtoestande.
Seldsame aardelemente produksieproses
·Skaars aardekarbonaat enseldsame aardchloriedis die twee hoof primêre produkte in dieseldsame aardeindustrie. Oor die algemeen is daar tans twee hoofprosesse vir die vervaardiging van hierdie twee produkte. Een proses is die gekonsentreerde swaelsuur-roosterproses, en die ander proses word die bytsodaproses genoem, afgekort as die bytsodaproses.
·Benewens die teenwoordigheid in verskeie seldsame aardminerale, 'n beduidende gedeelte vanseldsame aardelementein die natuur saam met apatiet- en fosfaatrotsminerale bestaan. Die totale reserwes van wêreldfosfaaterts is ongeveer 100 miljard ton, met 'n gemiddeldeseldsame aardeinhoud van 0.5 ‰. Daar word beraam dat die totale hoeveelheid vanseldsame aardegeassosieer met fosfaaterts in die wêreld is 50 miljoen ton. In reaksie op die eienskappe van laeseldsame aardeinhoud en spesiale voorkomsstatus in myne, is verskeie herwinningsprosesse beide plaaslik en internasionaal bestudeer, wat in nat en termiese metodes verdeel kan word. In nat metodes kan hulle verdeel word in die salpetersuurmetode, soutsuurmetode en swaelsuurmetode volgens die verskillende ontbindingssure. Daar is verskeie maniere om seldsame aardmetale uit fosforchemiese prosesse te herwin, wat almal nou verwant is aan die verwerkingsmetodes van fosfaaterts. Tydens die termiese produksieproses, dieseldsame aardeherstelkoers kan 60% bereik.
Met die voortdurende benutting van fosfaatrotsbronne en die verskuiwing na die ontwikkeling van lae-gehalte fosfaatrots, het die swaelsuur-natproses fosforsuurproses die hoofstroommetode in die fosfaatchemiese industrie geword, en die herstel vanseldsame aardelementeIn swaelsuur se natproses het fosforsuur 'n navorsingsbrandpunt geword. In die produksieproses van swaelsuur se natprosesfosforsuur, het die proses om die verryking van seldsame aardmetale in fosforsuur te beheer en dan organiese oplosmiddelekstraksie te gebruik om seldsame aardmetale te ekstraheer, meer voordele as vroeg ontwikkelde metodes.
Proses vir die ontginning van seldsame aardelemente
Oplosbaarheid van swaelsuur
Seriumgroep (onoplosbaar in sulfaatkomplekssoute) –lantaan, serium, praseodymium, neodymium, en promethium;
Terbiumgroep (effens oplosbaar in sulfaatkomplekssoute) -samarium, europium, gadolinium, terbium, disprosium, enholmium;
Yttriumgroep (oplosbaar in sulfaatkomplekssoute) –yttrium, erbium, tulium, ytterbium,lutetium, enskandium.
Ekstraksie-skeiding
Ligseldsame aarde(P204 ekstraksie met swak suurheid) –lantaan,serium, praseodymium,neodymium, en promethium;
Middel-seldsame aarde (P204 lae suurheid ekstraksie)-samarium,europium,gadolinium,terbium,disprosium;
Swaarseldsame aardeelemente(suurheidsekstraksie in P204) -holmium,
Inleiding tot die ekstraksieproses
In die proses van skeidingseldsame aardelemente,as gevolg van die uiters soortgelyke fisiese en chemiese eienskappe van 17 elemente, sowel as die oorvloed van gepaardgaande onsuiwerhede inseldsame aardelemente, die ekstraksieproses is relatief kompleks en word algemeen gebruik.
Daar is drie tipes ekstraksieprosesse: stap-vir-stap-metode, ioonuitruiling en oplosmiddelekstraksie.
Stap-vir-stap metode
Die metode van skeiding en suiwering wat die verskil in oplosbaarheid van verbindings in oplosmiddels gebruik, word die stap-vir-stap-metode genoem.yttrium(Y) totlutetium(Lu), 'n enkele skeiding tussen alle natuurlike voorkomendeseldsame aardelemente, insluitend radium wat deur die Curie-egpaar ontdek is,
Hulle word almal met hierdie metode geskei. Die bedryfsprosedure van hierdie metode is relatief kompleks, en die enkele skeiding van alle seldsame aardelemente het meer as 100 jaar geneem, met een skeiding en herhaalde bewerking wat 20 000 keer bereik het. Vir chemiese werkers, hul werk
Die sterkte is relatief hoog en die proses is relatief kompleks. Daarom kan die gebruik van hierdie metode nie 'n enkele seldsame aardmetaal in groot hoeveelhede produseer nie.
Ioonuitruiling
Die navorsingswerk oor seldsame aardelemente is belemmer deur die onvermoë om 'n enkele te produseerseldsame aardelementin groot hoeveelhede deur stap-vir-stap metodes. Om dieseldsame aardelementewat in kernsplytingsprodukte voorkom en die seldsame aardelemente uit uraan en torium verwyder, is ioonuitruilchromatografie (ioonuitruilchromatografie) suksesvol bestudeer, wat toe gebruik is vir die skeiding vanseldsame aardelements. Die voordeel van die ioonuitruilingsmetode is dat verskeie elemente in een bewerking geskei kan word. En dit kan ook hoësuiwerheidsprodukte verkry. Die nadeel is egter dat dit nie aaneenlopend verwerk kan word nie, met 'n lang bedryfsiklus en hoë koste vir harsregenerasie en -uitruiling. Daarom is hierdie eens die hoofmetode vir die skeiding van groot hoeveelhede seldsame aardmetale uit die hoofstroomskeidingsmetode onttrek en vervang deur die oplosmiddelekstraksiemetode. As gevolg van die uitstekende eienskappe van ioonuitruilingschromatografie in die verkryging van hoësuiwerheid enkel-seldsame aardprodukte, is dit tans ook nodig om ioonuitruilingschromatografie te gebruik om 'n seldsame aardproduk te skei en te produseer om ultra-hoë suiwerheid enkelprodukte te produseer en sommige swaar seldsame aardelemente te skei.
Oplosmiddel-ekstraksie
Die metode om organiese oplosmiddels te gebruik om die geëkstraheerde stof te ekstraheer en te skei van 'n onmengbare waterige oplossing word organiese oplosmiddel vloeistof-vloeistof ekstraksie genoem, afgekort as oplosmiddel ekstraksie. Dit is 'n massa-oordragproses wat stowwe van een vloeistoffase na 'n ander oordra. Die oplosmiddel ekstraksie metode is vroeër toegepas in petrochemie, organiese chemie, farmaseutiese chemie en analitiese chemie. In die afgelope veertig jaar, as gevolg van die ontwikkeling van atoomenergie wetenskap en tegnologie, sowel as die behoefte aan die produksie van ultrasuiwer stowwe en skaars elemente, het oplosmiddel ekstraksie egter groot vordering gemaak in nywerhede soos die kernbrandstofbedryf en skaars metallurgie. China het 'n hoë vlak van navorsing bereik in ekstraksie teorie, die sintese en toepassing van nuwe ekstraksiemiddels, en die ekstraksie proses vir seldsame aardelement skeiding. In vergelyking met skeidingsmetodes soos gegradeerde neerslag, gegradeerde kristallisasie en ioonuitruiling, het oplosmiddel ekstraksie 'n reeks voordele soos goeie skeidingseffek, groot produksiekapasiteit, gerief vir vinnige en deurlopende produksie, en maklik om outomatiese beheer te bereik. Daarom het dit geleidelik die hoofmetode geword vir die skeiding van groot hoeveelhede ...seldsame aardes.
Suiwering van seldsame aardelemente
Produksie grondstowwe
Skaars aardmetaleword oor die algemeen verdeel in gemengde seldsame aardmetale en enkelvoudigeseldsame aardmetaleDie samestelling van gemengdeseldsame aardmetaleis soortgelyk aan die oorspronklike seldsame aardsamestelling in die erts, en 'n enkele metaal is 'n metaal wat van elke seldsame aard geskei en verfyn word. Dit is moeilik om te verminderseldsame aardoksieds (behalwe vir oksiede vansamarium,europium,, tulium,ytterbium) in 'n enkele metaal met behulp van algemene metallurgiese metodes, as gevolg van hul hoë vormingswarmte en hoë stabiliteit. Daarom is die algemeen gebruikte grondstowwe vir die produksie vanseldsame aardmetaledeesdae is hul chloriede en fluoriede.
Gesmelte soutelektrolise
Die massaproduksie van gemengdeseldsame aardmetaleIn die industrie word oor die algemeen die gesmelte sout-elektrolise-metode gebruik. Daar is twee metodes van elektrolise: chloried-elektrolise en oksied-elektrolise. Die voorbereidingsmetode van 'n enkeleseldsame aardmetalewissel na gelang van die element.samarium,europium,,tulium,ytterbiumis nie geskik vir elektrolitiese voorbereiding nie as gevolg van hul hoë dampdruk, en word eerder voorberei deur die reduksiedistillasiemetode te gebruik. Ander elemente kan voorberei word deur elektrolise of metaaltermiese reduksiemetode.
Chloriedelektrolise is die mees algemene metode vir die vervaardiging van metale, veral vir gemengde seldsame aardmetale. Die proses is eenvoudig, koste-effektief en vereis minimale belegging. Die grootste nadeel is egter die vrystelling van chloorgas, wat die omgewing besoedel. Oksiedelektrolise stel nie skadelike gasse vry nie, maar die koste is effens hoër. Oor die algemeen is duur enkel-seldsame aardmetalesoosneodymiumenpraseodymiumword vervaardig deur middel van oksiedelektrolise.
Die vakuumreduksie-elektrolisemetode kan slegs algemene industriële graad voorbereiseldsame aardmetaleOm voor te bereiseldsame aardmetaleMet lae onsuiwerhede en hoë suiwerheid word die vakuumtermiese reduksiemetode oor die algemeen gebruik. Hierdie metode kan alle enkele seldsame aardmetale produseer, maarsamarium,europium,,tulium,ytterbiumkan nie met hierdie metode geproduseer word nie. Die redokspotensiaal vansamarium,europium,,tulium,ytterbiumen kalsium verminder slegs gedeeltelikseldsame aardefluoried. Oor die algemeen is die voorbereiding van hierdie metale gebaseer op die beginsels van hoë dampdruk van hierdie metale en lae dampdruk vanlantaanmetaals. Die oksiede van hierdie vierseldsame aardmetaleword gemeng met fragmente vanlantaanmetaals en in blokke saamgepers en in 'n vakuumoond gereduseer.Lantaanis meer aktief, terwylsamarium,europium,,tulium,ytterbiumword tot goud gereduseer deurlantaanen word deur kondensasie versamel, wat dit maklik maak om van slak te skei.
Plasingstyd: 7 Nov 2023