Uvod v tehnologijo redke zemeljske industrije
·Redka zemlja ini kovinski element, ampak skupni izraz za 15 redkih zemeljskih elementov inyttriuminSkandij. Zato ima 17 redkih zemeljskih elementov in njihovih različnih spojin različne namene, od kloridov s čistostjo 46% do posameznih redkih zemeljskih oksidov inredke zemeljske kovines čistostjo 99.9999%. Z dodatkom povezanih spojin in mešanic je nešteto redkih zemeljskih izdelkov. Tako,Redka zemljaTehnologija je tudi raznolika glede na razlike teh 17 elementov. Vendar pa lahko zaradi dejstva, da je mogoče redke zemeljske elemente razdeliti na cerium inyttriumSkupine, ki temeljijo na mineralnih značilnostih, rudarjenju, taljenju in ločevanju procesov redkih zemeljskih mineralov, so tudi razmeroma poenotene. Začenši od začetnega rudanja rude, bodo metode ločevanja, postopke taljenja, metode ekstrakcije in procese čiščenja redkih zemlja uvedene ena za drugo.
Mineralna predelava redkih Zemlje
· Mineralna obdelava je mehanski proces obdelave, ki uporablja razlike v fizikalnih in kemijskih lastnostih med različnimi minerali, ki sestavljajo rudo, uporablja različne metode koristi, procese in opremo za obogatitev koristnih mineralov v rudi, odstrani škodljive nečistoče in jih loči od gangue mineralov.
· VRedka zemljarude, ki so bile minirane po vsem svetu, vsebinaredki zemeljski oksidije le nekaj odstotkov, nekateri pa celo nižji. Da bi izpolnili proizvodne zahteve taljenja,Redka zemljaMinerali so ločeni od mineralov Gangue in drugih koristnih mineralov s pomočjo koristi pred taljenjem, da bi povečali vsebnost redkih zemeljskih oksidov in pridobili redke zemeljske koncentrate, ki lahko ustrezajo zahtevam redke zemeljske metalurgije. Učinkovitost redkih zemeljskih rud na splošno sprejme metodo flotacije, ki jo pogosto dopolnjujejo več kombinacij gravitacije in magnetne ločitve, da tvori tok procesa koristi.
TheRedka zemljaDeponiranje v rudniku Baiyunebo v notranji Mongoliji je karbonatski kamen tipa železovega dolomitniobiuminRedka zemljaminerali).
Izvlečena ruda vsebuje približno 30% železa in približno 5% redkih zemeljskih oksidov. Po drobtini velike rude v rudniku se prevaža z vlakom v obrat za korist Baotou Iron and Steel Group. Naloga obrata za korist je povečatiFe2O3od 33% do 55%, najprej brušenje in razvrščanje na stožčasti kroglični mlin, nato pa izberete primarni koncentrat železa 62-65% Fe2O3 (železni oksid) z uporabo valjastega magnetnega separatorja. Rezi še naprej podvržejo flotaciji in magnetni ločitvi, da dobijo sekundarni koncentrat železa, ki vsebuje več kot 45%Fe2O3(železov oksid). Redka zemlja je obogatena s flotacijsko peno, ocena 10-15%. Koncentrat lahko izberete s tresenjem tabele, da ustvarite grobi koncentrat z vsebnostjo REO 30%. Po predelavi opreme za korist je mogoče dobiti redek zemeljski koncentrat z vsebnostjo REO nad 60%.
Metoda razgradnje redkega zemeljskega koncentrata
·Redka zemljaElementi v koncentratih običajno obstajajo v obliki netopnih karbonatov, fluoridov, fosfatov, oksidov ali silikatov. Redke zemeljske elemente je treba z različnimi kemičnimi spremembami pretvoriti v spojine v vodi ali anorganskih kislin, natoRedka zemljaSpojine, kot so mešani redki zemeljski kloridi, ki jih lahko uporabimo kot izdelke ali surovine za ločevanje posameznih redkih zemeljskih elementov. Ta postopek se imenujeRedka zemljakoncentracijska razgradnja, znana tudi kot predhodno obdelavo.
· Obstaja veliko metod za razpadanjeRedka zemljakoncentrati, ki jih lahko na splošno razdelimo v tri kategorije: kislinska metoda, alkalna metoda in kloriranja. Kislinsko razgradnjo lahko dodatno razdelimo na razgradnjo klorovodikove kisline, razgradnjo žveplove kisline in razgradnjo raztopine kisline. Razgradnjo alkalij lahko nadalje razdelimo na razgradnjo natrijevega hidroksida, taljenje natrijevega hidroksida ali metode praženja sode. Ustrezen pretok procesa je na splošno izbran na podlagi načel koncentracijskega tipa, značilnosti stopnje, načrta izdelka, priročnosti za okrevanje in celovito uporabo ne redkih zemeljskih elementov, korist za delovno higieno in varstvo okolja ter ekonomsko racionalnost.
· Čeprav so odkrili skoraj 200 redkih in razpršenih mineralov elementov, jih zaradi svoje redkosti niso obogatili v neodvisne nahajališča z industrijskim rudarjenjem. Zaenkrat le redko neodvisnoGermanium, seleninTelluriumOdkrita so bila nahajališča, vendar lestvica nahajališč ni zelo velika.
Taljenje redkih zemlje
· Obstajata dve metodi zaRedka zemljataljenje, hidrometalurgija in pirometalurgija.
· Celoten postopek redke zemeljske hidrometalurgije in kovinske kemične metalurgije je večinoma v raztopini in topilu, kot so razgradnja redkega koncentrata Zemlje, ločevanja in ekstrakcijeredki zemeljski oksidi, spojine in enojne redke zemeljske kovine, ki uporabljajo kemične procese ločevanja, kot so padavine, kristalizacija, zmanjšanje oksidacije, ekstrakcija topila in izmenjava ionov. Najpogosteje uporabljena metoda je ekstrakcija organskega topila, ki je univerzalni proces za industrijsko ločevanje posameznih redkih zemeljskih elementov z visoko čisto čisto. Proces hidrometalurgije je zapleten, čistost izdelka pa visoka. Ta metoda ima široko paleto aplikacij pri izdelavi končnih izdelkov.
Pirometalurški proces je preprost in ima visoko produktivnost.Redka zemljapirometalurgija večinoma vključuje proizvodnjoredke zemeljske zlitineZ metodo silikotermičnega redukcije, proizvodnjo redkih zemeljskih kovin ali zlitin z metodo elektrolize staljene soli in proizvodnjoredke zemeljske zlitinepo metodi kovinskega toplotnega zmanjšanja itd.
Skupna značilnost pirometalurgije je proizvodnja v visokih temperaturnih pogojih.
Redki proces proizvodnje zemlje
·Redka zemljakarbonat inRedki zemeljski kloridsta dva glavna primarna produkta vRedka zemljaindustrija. Na splošno obstajata dva glavna procesa za izdelavo teh dveh izdelkov. En postopek je koncentriran postopek praženja žveplove kisline, drugi postopek pa se imenuje kavstični postopek sode, okrajšan kot postopek kavstične sode.
· Poleg prisotnosti v različnih redkih zemeljskih mineralih je pomemben delRedki zemeljski elementiv naravi sobivajo z apatitskimi in fosfatnimi kamnitimi minerali. Skupne rezerve svetovne fosfatne rude so približno 100 milijard ton, s povprečjemRedka zemljavsebnost 0,5 ‰. Ocenjuje se, da je skupni znesekRedka zemljaPovezana s fosfatno rudo na svetu je 50 milijonov ton. Kot odgovor na značilnosti nizkihRedka zemljaVsebina in poseben status pojavljanja v rudnikih so bili preučeni različni procesi okrevanja tako domače kot na mednarodni ravni, ki jih je mogoče razdeliti na mokre in toplotne metode. Pri mokrih metodah jih lahko razdelimo na metodo dušikove kisline, metodo klorovodikove kisline in metodo žveplove kisline glede na različne kisline. Obstajajo različni načini, kako obnoviti redke zemlje iz kemičnih procesov fosforja, ki so vsi tesno povezani s metodami obdelave fosfatne rude. Med postopkom toplotne proizvodnjeRedka zemljaStopnja okrevanja lahko doseže 60%.
Z neprekinjeno uporabo virov fosfatnih kamnin in premikom k razvoju nizkokakovostne fosfatne kamnine je mokri proces fosforjeve kisline žveplove kisline postalo glavna metoda v kemični industriji fosfata in obnovitvijoRedki zemeljski elementiV mokrem procesu žveplove kisline je fosforna kislina postala raziskovalna žarišče. V procesu proizvodnje mokre kisline žveplove kisline fosforna kislina ima proces nadzorovanja obogatitve redkih zemlje v fosforni kislini in nato z uporabo organskega ekstrakcije topila za ekstrakcijo redkih zemljo več prednosti kot zgodnje razvite metode.
Redki postopek ekstrakcije zemlje
Topnost žveplove kisline
Ceriumskupina (netopna v sulfatnih kompleksnih soli) -Lanthanum, Cerium, Praseodim, neodimij, in promethium;
Terbijskupina (rahlo topna v sulfatnih kompleksnih soli) -Samarij, europium, Gadolinium, terbij, disprozijainHolmium;
Yttriumskupina (topna v sulfatnih kompleksnih soli) -yttrium, erbium, Thulij, ytterbium,LutetijinSkandij.
Ločitev ekstrakcije
SvetlobaRedka zemlja(P204 šibka odvzem kislosti) -Lanthanum,Cerium, Praseodim,neodimij, in promethium;
Srednja redka Zemlja (P204 Nizka odvzem kislosti)-Samarij,europium,Gadolinium,terbij,disprozija;
TežkoRedka zemljaelementi(Ekstrakcija kislosti v P204) -Holmium,
Uvod v postopek ekstrakcije
V procesu ločevanjaredki zemeljski elementi,zaradi izjemno podobnih fizikalnih in kemičnih lastnosti 17 elementov, pa tudi številčnosti spremljajočih nečistoč vRedki zemeljski elementi, postopek ekstrakcije je relativno zapleten in pogosto uporabljen.
Obstajajo tri vrste procesov ekstrakcije: metoda po korakih, izmenjava ionov in ekstrakcija topila.
Metoda korak za korakom
Metoda ločevanja in čiščenja z uporabo razlike v topnosti spojin v topilih se imenuje metoda po korakih. Odyttrium(Y) doLutetij(Lu), ena sama ločitev med vsemi naravnimi pojavnimiRedki zemeljski elementi, vključno z radijem, ki ga je odkril par Curie,
Vsi so ločeni s to metodo. Operativni postopek te metode je razmeroma zapleten, enotna ločitev vseh redkih zemeljskih elementov pa je trajala več kot 100 let, pri čemer je ena ločitev in večkratna operacija dosegla 20000 -krat. Za kemične delavce, njihovo delo
Moč je razmeroma visoka in postopek je relativno zapleten. Zato uporaba te metode v velikih količinah ne more proizvesti niti ene redke zemlje.
Ionska izmenjava
Raziskovalno delo na redkih zemeljskih elementih je oviralo nezmožnost proizvodnje enega samegaRedki zemeljski elementv velikih količinah po metodah po korakih. Da bi analiziraliRedki zemeljski elementiVsebovani v produktih jedrske cepitve in odstranijo redke zemeljske elemente iz urana in torija, uspešno smo preučevali ionsko izmenjavo (ionska izmenjava kromatografije), ki je bila nato uporabljena za ločitevRedki zemeljski elements. Prednost metode izmenjave ionov je, da lahko v eni operaciji ločimo več elementov. In lahko pridobi tudi izdelke z visoko čistostjo. Vendar je pomanjkljivost, da je ni mogoče obdelati neprekinjeno, z dolgim delovnim ciklom in visokimi stroški za regeneracijo in izmenjavo smole. Zato je bila to nekoč glavna metoda za ločevanje velikih količin redkih zemlja upokojena od metode ločevanja glavnega toka in nadomeščena z metodo ekstrakcije topila. Vendar pa je zaradi izjemnih značilnosti ionske izmenjave kromatografije pri pridobivanju visoko čisto čistostih redkih zemeljskih izdelkov, ki so trenutno, da bi ustvarili enojne izdelke iz ultra visoke čistosti in ločili nekaj težkih redkih zemeljskih elementov, tudi za ločevanje in proizvodnjo redkega zemeljskega produkta uporabljati ionsko izmenjavo.
Ekstrakcija topila
Metoda uporabe organskih topil za ekstrakcijo in ločevanje ekstrahirane snovi od nehiscibilne vodne raztopine se imenuje organsko ekstrakcijo tekočine-tekočine topila, skrajšano kot ekstrakcija topila. Gre za postopek prenosa mase, ki s snovi prenaša iz ene tekoče faze v drugo. Metoda ekstrakcije topila je bila uporabljena že v petrokemični, organski kemiji, farmacevtski kemiji in analitični kemiji. Vendar pa je v zadnjih štiridesetih letih zaradi razvoja znanosti in tehnologije atomske energije ter potrebe po proizvodnji ultrazvočnih snovi in redkih elementov pridobivanje topila doseglo velik napredek v panogah, kot so industrija jedrskega goriva in redka metalurgija. Kitajska je dosegla visoko raven raziskav v teoriji ekstrakcije, sinteze in uporabe novih ekstraktantov ter procesa ekstrakcije za ločitev redkih zemeljskih elementov. V primerjavi z metodami ločevanja, kot so razvrščene padavine, razvrščena kristalizacija in izmenjava ionov, ima ekstrakcija topila vrsto prednosti, kot so dober učinek ločevanja, velika proizvodna zmogljivost, udobje za hitro in neprekinjeno proizvodnjo ter enostavno samodejno nadzor. Zato je postopoma postala glavna metoda za ločevanje velikih količinRedka zemljas.
Redko čiščenje zemlje
Proizvodne surovine
Redke zemeljske kovineso na splošno razdeljeni na mešane redke zemeljske kovine in enojneredke zemeljske kovine. Sestava mešanegaredke zemeljske kovineje podoben prvotni redki sestavi zemelj v rudi, ena kovina pa je kovina, ločena in rafinirana od vsake redke zemlje. Težko je zmanjšatiredki zemeljski oksids (razen oksidovSamarij,europium,, Thulij,ytterbium) v eno samo kovino z uporabo splošnih metalurških metod zaradi visoke toplote tvorbe in visoke stabilnosti. Zato se pogosto uporabljene surovine za proizvodnjoredke zemeljske kovineDandanes so njihovi kloridi in fluoridi.
Elektroliza staljene soli
Množična proizvodnja mešanegaredke zemeljske kovineV industriji običajno uporablja metodo staljene soli. Obstajata dve metodi elektrolize: elektroliza klorida in elektroliza oksida. Način priprave enega samegaredke zemeljske kovinese razlikuje glede na element.Samarij,europium,Thulij,ytterbiumniso primerni za elektrolitsko pripravo zaradi visokega parnega tlaka in so namesto tega pripravljeni z uporabo metode redukcije destilacije. Druge elemente lahko pripravimo z elektrolizo ali kovinsko metodo toplotnega redukcije.
Kloridna elektroliza je najpogostejša metoda za proizvodnjo kovin, zlasti za mešane redke zemeljske kovine. Postopek je preprost, stroškovno učinkovit in zahteva minimalne naložbe. Največja pomanjkljivost pa je sproščanje klorovega plina, ki onesnažuje okolje. Oksidna elektroliza ne sprošča škodljivih plinov, vendar so stroški nekoliko višji. Na splošno je samska cenaredke zemeljkot jeneodimijinPraseodimnastajajo z elektrolizo oksida.
Metoda elektrolize za zmanjšanje vakuuma lahko pripravi le splošni industrijski razredredke zemeljske kovine. Za pripravoredke zemeljske kovineZ nizkimi nečistočami in visoko čistostjo se običajno uporablja metoda vakuumskega toplotnega zmanjšanja. Ta metoda lahko proizvaja vse enojne redke kovine zemelj, vendarSamarij,europium,Thulij,ytterbiumni mogoče izdelati s to metodo. Redoks potencialSamarij,europium,Thulij,ytterbiumin kalcij se le delno zmanjšujeRedka zemljafluorid. Na splošno priprava teh kovin temelji na načelih visokega parnim tlakom teh kovin in nizkega parnega tlakaLanthanum Metals. Oksidi teh štirihredke zemeljso mešani s fragmentiLanthanum MetalS in stisnjeni v bloke in zmanjšani v vakuumski peči.Lanthanumje bolj aktiven, medtem koSamarij,europium,Thulij,ytterbiumso zmanjšani na zlatoLanthanumin zbrani na kondenzaciji, kar olajša ločitev od žlindre.
Čas objave: november-07-2023