Inleiding tot Skaars Aarde-industrietegnologie
·Skaars aarde is nie 'n metaalelement nie, maar 'n versamelterm vir 15 seldsame aardelemente enyttriumenskandium.Daarom 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 talle seldsame aardprodukte.Dus,seldsame aardetegnologie is ook divers gebaseer op die verskille van hierdie 17 elemente.As gevolg van die feit dat seldsame aardelemente egter in cerium enyttriumgroepe gebaseer op mineraalkenmerke, die myn-, smelt- en skeidingsprosesse van seldsame aardminerale is ook relatief verenig.Vanaf die aanvanklike ertsontginning sal die skeidingsmetodes, smeltprosesse, onttrekkingsmetodes en suiweringsprosesse van seldsame aardme een vir een bekendgestel word.
Mineraalverwerking van skaars aardes
·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 te skei van gang-minerale.
·In dieseldsame aardeertse wat wêreldwyd ontgin word, die inhoud vanseldsame aardoksiedeis slegs 'n paar persent, en sommige selfs laer.Om aan die produksievereistes van smelt te voldoen,seldsame aardeminerale word geskei van gangminerale en ander bruikbare minerale deur veredeling voor smelting, ten einde 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 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 neerslag 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 veredelingsaanleg van Baotou Iron and Steel Group Company vervoer.Die taak van die veredelingsaanleg is om te verhoogFe2O3van 33% tot meer as 55%, maal en gradeer eers op 'n koniese kogelmeul, en kies dan 'n primêre ysterkonsentraat van 62-65% Fe2O3 (ysteroksied) met behulp van 'n silindriese magnetiese skeier.Die uitskot ondergaan steeds flotasie en magnetiese skeiding om 'n sekondêre ysterkonsentraat te verkry wat meer as 45% bevatFe2O3(ysteroksied).Skaars aarde is verryk in flotasieskuim, 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 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 oor die algemeen 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 verskeie chemiese veranderinge, en dan prosesse soos ontbinding, skeiding, suiwering, konsentrasie of kalsinering ondergaan om verskeie gemengdeseldsame aardeverbindings soos gemengde seldsame aardchloriede, wat as produkte of grondstowwe gebruik kan word om enkele seldsame aardelemente te skei.Hierdie proses word genoemseldsame aardekonsentraat ontbinding, ook bekend as voorbehandeling.
·Daar is baie metodes om te ontbindseldsame aardekonsentrate, wat oor die algemeen in drie kategorieë verdeel kan word: suurmetode, alkalimetode en chloreringsontbinding.Suur ontbinding kan verder verdeel word in soutsuur ontbinding, swaelsuur ontbinding en fluoorsuur ontbinding.Alkali-ontbinding kan verder verdeel word in natriumhidroksied-ontbinding, natriumhidroksied-smelt- 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-skaarsaarde-elemente, voordeel vir arbeidshigiëne en omgewingsbeskerming, en ekonomiese rasionaliteit.
·Alhoewel byna 200 seldsame en verspreide elementminerale ontdek is, is hulle weens hul skaarsheid nie in onafhanklike afsettings met industriële mynbou verryk nie.Tot dusver, net skaars onafhanklikegermanium, selenium, entelluriumafsettings is ontdek, maar die omvang van die afsettings is nie baie groot nie.
Smelting van skaars aardes
·Daar is twee metodes virseldsame aardesmelting, hidrometallurgie en pirometallurgie.
· Die hele proses van seldsame aard hidrometallurgie en metaal chemiese metallurgie is meestal in oplossing en oplosmiddel, soos die ontbinding van seldsame aard konsentraat, skeiding en onttrekking vanseldsame aardoksiede, verbindings en enkele seldsame aardmetale, wat chemiese skeidingsprosesse soos presipitasie, kristallisasie, oksidasie-reduksie, oplosmiddelekstraksie en ioonuitruiling gebruik.Die mees gebruikte metode is organiese oplosmiddel ekstraksie, wat 'n universele proses is vir industriële skeiding van hoë-suiwer enkele seldsame aardelemente.Die hidrometallurgie-proses is kompleks en die produksuiwerheid is hoog.Hierdie metode het 'n wye reeks toepassings in die vervaardiging van voltooide produkte.
Die pirometallurgiese proses is eenvoudig en het hoë produktiwiteit.Skaars aardepirometallurgie sluit hoofsaaklik die vervaardiging vanseldsame aardlegeringsdeur silikotermiese reduksiemetode, die vervaardiging van seldsame aardmetale of legerings deur gesmelte soutelektrolisemetode, en die vervaardiging vanseldsame aardlegeringsdeur metaal termiese reduksie metode ens.
Die algemene kenmerk van pirometallurgie is produksie onder hoë temperatuur toestande.
Skaars aarde produksie proses
·Skaars aardekarbonaat enseldsame aardchloriedis die twee hoof primêre produkte in dieseldsame aardebedryf.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 bytsoda-proses genoem, afgekort as die bytsoda-proses.
·Benewens die teenwoordigheid in verskeie seldsame aardminerale, is 'n beduidende gedeelte vanseldsame aardelementein die natuur bestaan saam met apatiet- en fosfaatrotsminerale.Die totale reserwes van wêreld fosfaaterts is ongeveer 100 miljard ton, met 'n gemiddeldeseldsame aardeinhoud van 0,5 ‰.Daar word beraam dat die totale bedrag 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 salpetersuurmetode, soutsuurmetode en swaelsuurmetode volgens die verskillende ontbindingsure.Daar is verskeie maniere om skaars aardes uit fosforchemiese prosesse te herwin, wat almal nou verwant is aan die verwerkingsmetodes van fosfaaterts.Tydens die termiese produksieproses word dieseldsame aardeherstelkoers kan 60% bereik.
Met die voortdurende benutting van fosfaatrotsbronne en die verskuiwing na die ontwikkeling van laegehalte fosfaatgesteentes, het die swaelsuurnatproses fosforsuurproses die hoofstroommetode in die fosfaatchemiese industrie geword, en die herwinning vanseldsame aardelementein swaelsuur nat proses het fosforsuur 'n navorsingsbrandpunt geword.In die produksieproses van swaelsuur nat proses fosforsuur, het die proses om die verryking van seldsame aardme in fosforsuur te beheer en dan organiese oplosmiddelekstraksie te gebruik om skaars aardme te onttrek meer voordele as vroeg ontwikkelde metodes.
Seldsame aarde onttrekking proses
Swaelsuur oplosbaarheid
Seriumgroep (onoplosbaar in sulfaat komplekse soute) -lantaan, serium, praseodimium, neodymium, en prometium;
Terbiumgroep (effens oplosbaar in sulfaat komplekse soute) -samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, enholmium;
Yttriumgroep (oplosbaar in sulfaat komplekse soute) -yttrium, erbium, thulium, ytterbium,lutetium, enskandium.
Onttrekking skeiding
Ligseldsame aarde(P204 swak suur onttrekking) –lantaan,serium, praseodimium,neodymium, en prometium;
Middel seldsame aarde (P204 lae suur onttrekking)-samarium,europium,gadolinium,terbium,dysprosium;
Swaarseldsame aardeelemente(suur-ekstraksie in P204) -holmium,
Inleiding tot onttrekkingsproses
In die proses van skeidingseldsame aarde elemente,as gevolg van die uiters soortgelyke fisiese en chemiese eienskappe van 17 elemente, sowel as die oorvloed van gepaardgaande onsuiwerhede inseldsame aardelemente, is die ekstraksieproses relatief kompleks en 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.Vanyttrium(Y) aanlutetium(Lu), 'n enkele skeiding tussen alles wat natuurlik voorkomseldsame aardelemente, insluitend radium wat deur die Curie-egpaar ontdek is,
Hulle word almal geskei deur hierdie metode te gebruik.Die werkingsprosedure 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 operasie wat 20000 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 aarde in groot hoeveelhede produseer nie.
Ioonuitruiling
Die navorsingswerk oor seldsame aardelemente is belemmer deur die onvermoë om 'n enkeling te produseerseldsame aarde elementin groot hoeveelhede deur stap-vir-stap metodes.Ten einde dieseldsame aardelementevervat in kernsplytingsprodukte en verwyder die seldsame aardelemente uit uraan en torium, is ioonuitruilchromatografie (ioonuitruilchromatografie) suksesvol bestudeer, wat toe gebruik is vir die skeiding vanseldsame aarde elements.Die voordeel van ioonuitruilmetode is dat verskeie elemente in een operasie geskei kan word.En dit kan ook produkte met 'n hoë suiwerheid verkry.Die nadeel is egter dat dit nie deurlopend verwerk kan word nie, met 'n lang bedryfsiklus en hoë koste vir hars-regenerasie en -uitruiling.Daarom is dit sodra die hoofmetode vir die skeiding van groot hoeveelhede skaars aardes uit die hoofstroomskeidingsmetode onttrek is en deur die oplosmiddelekstraksiemetode vervang is.As gevolg van die uitstaande kenmerke van ioonuitruilchromatografie in die verkryging van hoë-suiwer enkel seldsame aardprodukte, is dit tans, ten einde ultrahoë suiwer enkelprodukte te produseer en sommige swaar seldsame aardelemente te skei, ook nodig om ioonuitruilchromatografie 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 onmengbare waterige oplossing te onttrek en te skei, word organiese oplosmiddelvloeistof-vloeistofekstraksie genoem, afgekort as oplosmiddelekstraksie.Dit is 'n massa-oordragproses wat stowwe van een vloeistoffase na 'n ander oordra.Die oplosmiddelekstraksiemetode 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 vervaardiging van ultrasuiwer stowwe en skaars elemente, het oplosmiddelonttrekking egter groot vordering gemaak in nywerhede soos die kernbrandstofbedryf en skaars metallurgie .China het 'n hoë vlak van navorsing in ekstraksieteorie, die sintese en toepassing van nuwe ekstraksiemiddels, en die ekstraksieproses vir seldsame aardelement skeiding bereik.In vergelyking met skeidingsmetodes soos gegradeerde neerslag, gegradeerde kristallisasie en ioonuitruiling, het oplosmiddelekstraksie 'n reeks voordele soos goeie skeidingseffek, groot produksievermoë, gerief vir vinnige en deurlopende produksie, en maklik om outomatiese beheer te bereik.Daarom het dit geleidelik die hoofmetode geword om groot hoeveelhede te skeiseldsame aardes.
Skaars aarde suiwering
Produksie grondstowwe
Skaars aardmetaleword oor die algemeen verdeel in gemengde seldsame aardmetale en enkelseldsame aardmetale.Die samestelling van gemengdeseldsame aardmetaleis soortgelyk aan die oorspronklike seldsame aarde samestelling in die erts, en 'n enkele metaal is 'n metaal wat van elke seldsame aarde geskei en verfyn word.Dit is moeilik om te verminderseldsame aardoksieds (behalwe vir oksiede vansamarium,europium,, thulium,ytterbium) in 'n enkele metaal met behulp van algemene metallurgiese metodes, as gevolg van hul hoë hitte van vorming en hoë stabiliteit.Daarom is die algemeen gebruikte grondstowwe vir die vervaardiging vanseldsame aardmetaledeesdae is hul chloriede en fluoriede.
Elektrolise van gesmelte sout
Die massaproduksie van gemengdeseldsame aardmetalein die industrie gebruik oor die algemeen die gesmelte sout elektrolise metode.Daar is twee metodes van elektrolise: chloriedelektrolise en oksiedelektrolise.Die voorbereiding metode van 'n enkeleseldsame aardmetalewissel na gelang van die element.samarium,europium,,thulium,ytterbiumis nie geskik vir elektrolitiese voorbereiding nie as gevolg van hul hoë dampdruk, en word eerder voorberei deur gebruik te maak van reduksiedistillasiemetode.Ander elemente kan voorberei word deur elektrolise of metaal termiese reduksie metode.
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, hoë prys enkelseldsame aardessoosneodymiumenpraseodimiumword geproduseer met behulp van oksiedelektrolise.
Die vakuumreduksie-elektrolisemetode kan slegs algemene industriële graad voorbereiseldsame aardmetale.Om voor te bereiseldsame aardmetalemet lae onsuiwerhede en hoë suiwerheid, word vakuum termiese reduksie metode algemeen gebruik.Hierdie metode kan alle enkele seldsame aardmetale produseer, maarsamarium,europium,,thulium,ytterbiumkan nie met hierdie metode vervaardig word nie.Die redoks potensiaal vansamarium,europium,,thulium,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 vanlantaan metaals.Die oksiede van hierdie vierseldsame aardesword gemeng met fragmente vanlantaan metaals en saamgepers in blokke, en verminder in 'n vakuum oond.Lantaanis meer aktief, terwylsamarium,europium,,thulium,ytterbiumword tot goud verminder deurlantaanen versamel op kondensasie, wat dit maklik maak om van slak te skei.
Postyd: Nov-07-2023