Inleiding tot seldsame aardbedryfstegnologie
·Skaars aarde is nie 'n metaalelement nie, maar 'n kollektiewe term vir 15 seldsame aardelemente enyttriumenskandium. Daarom het die 17 seldsame aarde -elemente en hul verskillende verbindings verskillende gebruike, wat wissel van chloriede met 'n suiwerheid van 46% tot enkele seldsame aardoksiede enRare Aarde metalemet 'n suiwerheid van 99.9999%. Met die toevoeging van verwante verbindings en mengsels, is daar ontelbare seldsame aardprodukte. So,skaars aardeTegnologie is ook uiteenlopend op grond van die verskille van hierdie 17 elemente. As gevolg van die feit dat seldsame aardelemente in serium enyttriumGroepe gebaseer op minerale eienskappe, is die mynbou-, smelt- en skeidingsprosesse van seldsame aardminerale ook relatief verenig. Vanaf die aanvanklike ertsmynbou word die skeidingsmetodes, smeltprosesse, ekstraksiemetodes en suiweringsprosesse van seldsame aarde een vir een bekendgestel.
Minerale verwerking van seldsame aarde
· Mineraalverwerking is 'n meganiese verwerkingsproses wat die verskille in fisiese en chemiese eienskappe tussen verskillende minerale gebruik wat die erts uitmaak, verskillende voordelige metodes, prosesse en toerusting gebruik om nuttige minerale in die erts te verryk, skadelike onsuiwerhede te verwyder en van die meesterminerale te skei.
· In dieskaars aardeerts word wêreldwyd ontgin, die inhoud vanRare Aarde -oksiedeis slegs 'n paar persent, en sommige selfs laer. Om aan die produksievereistes van smelt te voldoen,skaars aardeMinerale word deur middel van begunstiging van gangue -minerale en ander nuttige minerale geskei voordat dit gesmelt word, om die inhoud van seldsame aardoksiede te verhoog en seldsame aardkonsentrate te verkry wat aan die vereistes van seldsame aardmetallurgie kan voldoen. Die begunstiging van seldsame aard erts neem gewoonlik die vlotmetode aan, wat dikwels aangevul word deur veelvuldige kombinasies van swaartekrag en magnetiese skeiding om 'n voorwaardesproses te vorm.
Dieskaars aardeDeposito in die baiyunebo -myn in die binneste Mongolië is 'n karbonaat -rots tipe afsetting van ysterdolomiet, hoofsaaklik bestaan uit vergeselde seldsame aardminerale in ystererts (benewens fluoorkoolstof seriumerts en monaziet, is daar ook verskeieniobiumenskaars aardeminerale).
Die onttrekte erts bevat ongeveer 30% yster en ongeveer 5% seldsame aardoksiede. Nadat die groot erts in die myn verpletter word, word dit per trein na die begunstigde aanleg van Baotou Iron and Steel Group Company vervoer. Die taak van die weldoeningsaanleg is om te verhoogFe2O3van 33% tot meer as 55%, eers slyp en gradeer op 'n koniese balmeule, en kies dan 'n primêre ysterkonsentraat van 62-65% Fe2O3 (Ysteroksied) met behulp van 'n silindriese magnetiese skeier. Die uitskotte ondergaan steeds flotasie en magnetiese skeiding om 'n sekondêre ysterkonsentraat te verkry wat meer as 45% bevatFe2O3(ysteroksied). Skaars aarde is verryk in flotasie-skuim, met 'n graad van 10-15%. Die konsentraat kan met behulp van 'n skudtafel gekies word om 'n growwe konsentraat met 'n REO -inhoud van 30%te produseer. Nadat u deur voorwaardestoerusting herverwerk is, kan 'n seldsame aardkonsentraat 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 omgeskakel word in verbindings wat oplosbaar is in water of anorganiese sure deur verskillende chemiese veranderinge, en dan prosesse ondergaan soos ontbinding, skeiding, suiwering, konsentrasie of kalsinering om verskillende gemengde te produseerskaars aardeVerbindings soos gemengde seldsame aardchloriede, wat as produkte of grondstowwe gebruik kan word om enkele seldsame aardelemente te skei. Hierdie proses word genoemskaars aardeKonsentraat-ontbinding, ook bekend as voorbehandeling.
· Daar is baie metodes om te ontbindskaars aardeKonsentrate, wat oor die algemeen in drie kategorieë verdeel kan word: suurmetode, alkali -metode en chlorinasiedeposisie. Suurontploffing kan verder verdeel word in soutsuur -ontbinding, swaelsuur -ontbinding en hydrofluoorsuur -ontbinding. Alkali -ontbinding kan verder verdeel word in natriumhidroksied -ontbinding, natriumhidroksiedsmelting of soda -roostermetodes. Die toepaslike prosesvloei word oor die algemeen gekies op grond van die beginsels van konsentraattipe, graadkenmerke, produkplan, gemak vir die herstel en omvattende benutting van nie -seldsame aardelemente, voordeel vir arbeidshigiëne en omgewingsbeskerming, en ekonomiese rasionaliteit.
· Alhoewel byna 200 seldsame en verspreide elementminerale ontdek is, is hulle nie verryk tot onafhanklike deposito's met industriële mynbou nie weens hul seldsaamheid. Tot dusver, slegs seldsame onafhanklikegermanium, selenium, entelluriumAfsettings is ontdek, maar die omskakeling van die afsettings is nie baie groot nie.
Smelting van seldsame aarde
· Daar is twee metodes virskaars aardeSmelting, hydrometallurgie en pirometallurgie.
· Die hele proses van seldsame aardhidrometallurgie en metaalmetallurgie met metaal is meestal in oplossing en oplosmiddel, soos die ontbinding van seldsame aardkonsentraat, skeiding en ekstraksie vanRare Aarde -oksiede, verbindings, en enkele seldsame aardmetale, wat chemiese skeidingsprosesse gebruik soos neerslag, kristallisasie, oksidasie-reduksie, oplosmiddel-ekstraksie en ioonuitruiling. Die mees gebruikte metode is organiese onttrekking van oplosmiddels, wat 'n universele proses is vir industriële skeiding van enkel-suiwerheids-seldsame aardelemente. Die hidrometallurgieproses is ingewikkeld en die suiwerheid van die produk is groot. Hierdie metode het 'n wye verskeidenheid toepassings in die vervaardiging van voltooide produkte.
Die pirometallurgiese proses is eenvoudig en het 'n hoë produktiwiteit.Skaars aardePyrometallurgie sluit hoofsaaklik die produksie vanRare Aarde -legeringsvolgens silikotermiese verminderingsmetode, die produksie van seldsame aardmetale of legerings volgens gesmelte soutelektrolise -metode, en die produksie vanRare Aarde -legeringsvolgens metaaltermiese verminderingsmetode ens.
Die algemene kenmerk van pirometallurgie is produksie onder hoë temperatuuromstandighede.
Skaars aardproduksieproses
·Skaars aardekarbonaat enSkaars aarde chloriedis die twee belangrikste primêre produkte in dieskaars aardeindustrie. Oor die algemeen is daar tans twee hoofprosesse vir die vervaardiging van hierdie twee produkte. Een proses is die gekonsentreerde swaelsuurbraaiproses, en die ander proses word die bytende soda -proses genoem, afgekort as die bytende soda -proses.
· Benewens die feit dat dit in verskillende seldsame aardminerale teenwoordig is, 'n beduidende deel vanSkaars aarde -elementeIn die natuur bestaan daar saam met apatiet- en fosfaat -rotse minerale. Die totale reserwes van wêreldfosfaaterts is ongeveer 100 miljard ton, met 'n gemiddeldeskaars aardeinhoud van 0,5 ‰. Daar word beraam dat die totale bedrag vanskaars aardeGeassosieer met fosfaaterts ter wêreld is 50 miljoen ton. In reaksie op die kenmerke van laeskaars aardeInhoud en spesiale voorkomsstatus in myne, is verskillende herstelprosesse binnelands en internasionaal bestudeer, wat in nat en termiese metodes verdeel kan word. In nat metodes kan dit verdeel word in salpetersuurmetode, soutsuurmetode en swaelsuurmetode volgens die verskillende ontbindingsure. Daar is verskillende maniere om seldsame aarde uit fosfor chemiese prosesse te herstel, wat almal nou verwant is aan die verwerkingsmetodes van fosfaaterts. Tydens die termiese produksieproses, dieskaars aardeDie herstelkoers kan 60%bereik.
Met die deurlopende benutting van fosfaatrotsbronne en die verskuiwing na die ontwikkeling van fosfaatrots van lae gehalte, het die fosforsuurproses van die swaelsuur die hoofstroommetode geword in die fosfaatchemiese industrie, en die herstel vanSkaars aarde -elementeIn swaelsuur het fosforsuur 'n hotspot vir navorsingsuur geword. In die produksieproses van swaelsuur nat proses fosforsuur, die proses om die verryking van seldsame aarde in fosforsuur te beheer en dan organiese oplosmiddel -ekstraksie te gebruik om seldsame aarde te onttrek, het meer voordele as vroeë ontwikkelde metodes.
Skaars aarde -onttrekkingsproses
Swaelsuur oplosbaarheid
Seriumgroep (onoplosbaar in sulfaatkompleks soute) -lanthanum, serium, praseodymium, neodymium, en promethium;
Terbiumgroep (effens oplosbaar in sulfaatkompleks soute) -samarium, Europium, gadolinium, terbium, disprosium, enholmium;
Yttriumgroep (oplosbaar in sulfaatkompleks soute) -yttrium, Erbium, thulium, Ytterbium,lutetium, enskandium.
Ekstraksie -skeiding
Ligskaars aarde(P204 Swak suurgehalte -ekstraksie) -lanthanum,serium, praseodymium,neodymium, en promethium;
Midde-seldsame aarde (P204 lae suurgehalte-ekstraksie)-samarium,Europium,gadolinium,terbium,disprosium;
Swaarskaars aardeelemente(suurheid ekstraksie in P204) -holmium,
Inleiding tot die onttrekkingsproses
In die proses om te skeiskaars aarde -elemente,as gevolg van die uiters soortgelyke fisiese en chemiese eienskappe van 17 elemente, sowel as die oorvloed van gepaardgaande onsuiwerhede inSkaars aarde -elemente, is die ekstraksieproses relatief ingewikkeld en word gereeld gebruik.
Daar is drie soorte ekstraksieprosesse: stap-vir-stap-metode, ioonuitruiling en oplosmiddel-ekstraksie.
Stap-vir-stap-metode
Die metode van skeiding en suiwering met behulp van die verskil in oplosbaarheid van verbindings in oplosmiddels word die stap-vir-stap-metode genoem. Vanyttrium(Y) aanlutetium(LU), 'n enkele skeiding tussen alle natuurlik voorkomSkaars aarde -elemente, insluitend radium wat deur die curie -egpaar ontdek is,
Hulle is almal van mekaar geskei volgens hierdie metode. Die werkprosedure van hierdie metode is relatief ingewikkeld, en die enkele skeiding van alle seldsame aardelemente het oor 100 jaar geduur, met een skeiding en herhaalde werking wat 20000 keer bereik het. Vir chemiese werkers, hul werk
Die sterkte is relatief hoog en die proses is relatief ingewikkeld. Die gebruik van hierdie metode kan dus nie 'n enkele seldsame aarde in groot hoeveelhede produseer nie.
Ion -uitruil
Die navorsingswerk oor seldsame aardelemente is belemmer deur die onvermoë om 'n enkele te produseerRare Aarde -elementin groot hoeveelhede deur stap-vir-stap-metodes. Om dieSkaars aarde -elementeDit is in kernsplitsprodukte vervat en die seldsame aardelemente uit uraan en torium verwyder, en ioonuitruilchromatografie (ioonuitruilchromatografie) is suksesvol bestudeer, wat toe gebruik is vir die skeiding vanRare Aarde -elements. Die voordeel van ioonuitruilmetode is dat veelvuldige elemente in een operasie geskei kan word. En dit kan ook produkte met 'n hoë suiwerheid verkry. Die nadeel is egter dat dit nie voortdurend verwerk kan word nie, met 'n lang bedryfsiklus en hoë koste vir harsherlewing en ruil. Daarom is dit eens die belangrikste metode om groot hoeveelhede seldsame aarde te skei van die hoofstroom -skeidingsmetode en vervang met oplosmiddel -ekstraksiemetode. Vanweë die uitstaande eienskappe van ioonuitruilchromatografie in die verkryging van enkel-suiwer seldsame aardprodukte, is dit tans ook nodig om ioon-uitruilchromatografie te gebruik om 'n seldsame aardproduk te skei en te produseer.
Oplosmiddel ekstraksie
Die metode om organiese oplosmiddels te gebruik om die onttrekte stof uit 'n onbevoegde waterige oplossing te onttrek en te skei, word organiese oplosmiddelvloeistof-vloeistof-ekstraksie genoem, afgekort as oplosmiddel-ekstraksie. Dit is 'n massa -oordragproses wat stowwe van een vloeistoffase na 'n ander oordra. Die oplosmiddel -ekstraksiemetode is vroeër toegepas in petrochemiese, organiese chemie, farmaseutiese chemie en analitiese chemie. In die afgelope veertig jaar, as gevolg van die ontwikkeling van atoomenergiewetenskap en -tegnologie, sowel as die behoefte aan die produksie van ultrapuurstowwe en seldsame elemente, het die onttrekking van oplosmiddels groot vordering gemaak in nywerhede soos kernbrandstofbedryf en seldsame metallurgie. China het 'n hoë vlak van navorsing in die ekstraksieteorie, die sintese en toepassing van nuwe ekstraktante, en die ekstraksieproses vir seldsame aardelementskeiding bereik. In vergelyking met skeidingsmetodes soos gegradeerde neerslag, gegradeerde kristallisasie en ioonuitruiling, het die onttrekking van oplosmiddels 'n reeks voordele soos 'n goeie skeidingseffek, groot produksievermoë, gemak vir vinnige en deurlopende produksie, en maklik om outomatiese beheer te bewerkstellig. Daarom het dit geleidelik die belangrikste metode geword om groot hoeveelhede vanskaars aardes.
Skaars aarde suiwering
Produksie grondstowwe
Rare Aarde metaleword oor die algemeen verdeel in gemengde seldsame aardmetale en enkelRare Aarde metale. Die samestelling van gemengdeRare Aarde metaleis soortgelyk aan die oorspronklike seldsame aardsamestelling in die erts, en 'n enkele metaal is 'n metaal wat van elke seldsame aarde geskei en verfyn is. Dit is moeilik om te verminderRare Aarde -oksieds (behalwe vir oksiede vansamarium,Europium,, thulium,Ytterbium) in 'n enkele metaal met behulp van algemene metallurgiese metodes, vanweë hul hoë vorming van vorming en hoë stabiliteit. Daarom is die algemeen gebruikte grondstowwe vir die produksie vanRare Aarde metaleDeesdae is hul chloriede en fluoriede.
Gesmelte soutelektrolise
Die massaproduksie van gemengdeRare Aarde metaleIn die industrie gebruik dit gewoonlik die gesmelte soutelektrolise -metode. Daar is twee metodes van elektrolise: chloriedelektrolise en oksiedelektrolise. Die voorbereidingsmetode van 'n enkeleRare Aarde metalewissel afhangende van die element.samarium,Europium,,thulium,Ytterbiumis nie geskik vir elektrolitiese voorbereiding nie as gevolg van hul hoë dampdruk, en word in plaas daarvan voorberei met behulp van reduksie -distillasiemetode. Ander elemente kan voorberei word volgens elektrolise of metaaltermiese verminderingsmetode.
Chloriedelektrolise is die algemeenste metode om metale te vervaardig, 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, 'n hoë pryse enkelskaars aardesoosneodymiumenpraseodymiumword geproduseer met behulp van oksiedelektrolise.
Die elektrolise -metode vir vakuumvermindering kan slegs die algemene industriële graad voorbereiRare Aarde metale. Om voor te bereiRare Aarde metaleMet lae onsuiwerhede en hoë suiwerheid word die termiese verminderingsmetode van vakuum gewoonlik gebruik. Hierdie metode kan alle enkele seldsame aardmetale produseer, maarsamarium,Europium,,thulium,Ytterbiumkan nie volgens hierdie metode geproduseer word nie. Die redokspotensiaal vansamarium,Europium,,thulium,Ytterbiumen kalsium verminder slegs gedeeltelikskaars aardefluoried. Oor die algemeen is die voorbereiding van hierdie metale gebaseer op die beginsels van hoë dampdruk van hierdie metale en lae dampdruk vanLanthanum metaals. Die oksiede van hierdie vierskaars aardeword gemeng met fragmente vanLanthanum metaalS en in blokke saamgepers en in 'n vakuumoond verminder.Lanthanumis meer aktief, terwylsamarium,Europium,,thulium,Ytterbiumword tot goud verminder deurlanthanumen versamel op kondensasie, wat dit maklik maak om van slak te skei.
Postyd: Nov-07-2023