Uvod u tehnologiju industrije rijetkih zemalja
·Rijetka zemlja iNije metalni element, već skupni naziv za 15 rijetkih zemnih elemenata.itrijiskandijStoga, 17 rijetkozemnih elemenata i njihovi različiti spojevi imaju različite namjene, od klorida čistoće od 46% do pojedinačnih rijetkozemnih oksida irijetki zemni metalis čistoćom od 99,9999%. Dodatkom srodnih spojeva i smjesa, postoje bezbrojni proizvodi rijetkih zemalja. Dakle,rijetka zemljatehnologija je također raznolika na temelju razlika ovih 17 elemenata. Međutim, zbog činjenice da se rijetkozemni elementi mogu podijeliti na cerij iitrijGrupe temeljene na mineralnim karakteristikama, procesi rudarenja, taljenja i odvajanja rijetkih zemalja također su relativno ujednačeni. Počevši od početnog rudarenja rude, metode odvajanja, procesi taljenja, metode ekstrakcije i procesi pročišćavanja rijetkih zemalja bit će predstavljeni jedna po jedna.
Obrada minerala rijetkih zemalja
·Obrada minerala je mehanički proces obrade koji koristi razlike u fizičkim i kemijskim svojstvima između različitih minerala koji čine rudu, koristi različite metode obogaćivanja, procese i opremu za obogaćivanje korisnih minerala u rudi, uklanjanje štetnih nečistoća i njihovo odvajanje od minerala jalovine.
·Urijetka zemljarude iskopane diljem svijeta, sadržajoksidi rijetkih zemaljaje samo nekoliko postotaka, a neki čak i niži. Kako bi se zadovoljili proizvodni zahtjevi taljenja,rijetka zemljaMinerali se odvajaju od minerala jalovine i drugih korisnih minerala obogaćivanjem prije taljenja, kako bi se povećao sadržaj oksida rijetkih zemalja i dobili koncentrati rijetkih zemalja koji mogu zadovoljiti zahtjeve metalurgije rijetkih zemalja. Obogaćivanje ruda rijetkih zemalja općenito usvaja metodu flotacije, često dopunjenu višestrukim kombinacijama gravitacije i magnetske separacije kako bi se formirao tok procesa obogaćivanja.
Therijetka zemljaLežište u rudniku Baiyunebo u Unutarnjoj Mongoliji je ležište željeznog dolomita karbonatnog tipa stijene, uglavnom sastavljeno od pratećih rijetkih zemnih minerala u željeznoj rudi (osim fluorougljične cerijeve rude i monazita, postoji i nekolikoniobijirijetka zemljaminerali).
Izvađena ruda sadrži oko 30% željeza i oko 5% oksida rijetkih zemalja. Nakon drobljenja krupne rude u rudniku, vlakom se prevozi do postrojenja za obogaćivanje tvrtke Baotou Iron and Steel Group Company. Zadatak postrojenja za obogaćivanje je povećatiFe2O3od 33% do preko 55%, prvo mljevenjem i sortiranjem na konusnom kugličnom mlinu, a zatim odabirom primarnog koncentrata željeza od 62-65% Fe2O3 (željezni oksid) pomoću cilindričnog magnetskog separatora. Jalovina se nastavlja flotirati i magnetski separirati kako bi se dobio sekundarni koncentrat željeza koji sadrži više od 45%Fe2O3(željezni oksid). Rijetki zemni elementi obogaćuju se flotacijskom pjenom, s udjelom od 10-15%. Koncentrat se može odabrati pomoću tresilice kako bi se dobio grubi koncentrat s udjelom REO od 30%. Nakon ponovne obrade opremom za obogaćivanje, može se dobiti koncentrat rijetkih zemnih elemenata s udjelom REO od preko 60%.
Metoda razgradnje koncentrata rijetkih zemalja
·Rijetka zemljaElementi u koncentratima općenito postoje u obliku netopljivih karbonata, fluorida, fosfata, oksida ili silikata. Rijetkozemni elementi moraju se pretvoriti u spojeve topljive u vodi ili anorganskim kiselinama putem raznih kemijskih promjena, a zatim proći procese poput otapanja, odvajanja, pročišćavanja, koncentriranja ili kalcinacije kako bi se dobile različite miješane tvari.rijetka zemljaspojevi poput miješanih rijetkozemnih klorida, koji se mogu koristiti kao proizvodi ili sirovine za odvajanje pojedinačnih rijetkozemnih elemenata. Taj se proces nazivarijetka zemljarazgradnja koncentrata, također poznata kao predobrada.
· Postoji mnogo metoda za razgradnjurijetka zemljakoncentrati, koji se općenito mogu podijeliti u tri kategorije: kiselinska metoda, alkalna metoda i razgradnja kloriranjem. Kisela razgradnja može se dalje podijeliti na razgradnju klorovodične kiseline, razgradnju sumporne kiseline i razgradnju fluorovodične kiseline. Alkalna razgradnja može se dalje podijeliti na razgradnju natrijevog hidroksida, taljenje natrijevog hidroksida ili metode prženja sode. Odgovarajući tijek procesa općenito se odabire na temelju načela vrste koncentrata, karakteristika kvalitete, plana proizvoda, pogodnosti za oporavak i sveobuhvatno korištenje elemenata koji nisu rijetki zemni metali, koristi za higijenu rada i zaštitu okoliša te ekonomske racionalnosti.
·Iako je otkriveno gotovo 200 rijetkih i raspršenih minerala elemenata, oni nisu obogaćeni u neovisna nalazišta industrijskim rudarenjem zbog svoje rijetkosti. Do sada su otkriveni samo rijetki neovisnigermanij, selenitelurNalazišta su otkrivena, ali razmjeri naslaga nisu jako veliki.
Taljenje rijetkih zemalja
· Postoje dvije metode zarijetka zemljatopljenje, hidrometalurgija i pirometalurgija.
·Cijeli proces hidrometalurgije rijetkih zemalja i metalurške kemije odvija se uglavnom u otopini i otapalu, kao što je razgradnja koncentrata rijetkih zemalja, odvajanje i ekstrakcijaoksidi rijetkih zemalja, spojevi i pojedinačni rijetki zemni metali, koji koriste postupke kemijskog odvajanja kao što su taloženje, kristalizacija, oksidacijsko-redukcijska reakcija, ekstrakcija otapalom i ionska izmjena. Najčešće korištena metoda je ekstrakcija organskim otapalom, što je univerzalni postupak za industrijsko odvajanje pojedinačnih rijetkih zemnih elemenata visoke čistoće. Hidrometalurgijski proces je složen, a čistoća proizvoda je visoka. Ova metoda ima širok raspon primjena u proizvodnji gotovih proizvoda.
Pirometalurški proces je jednostavan i ima visoku produktivnost.Rijetka zemljapirometalurgija uglavnom uključuje proizvodnjulegure rijetkih zemaljasilikotermijskom redukcijskom metodom, proizvodnjom rijetkih zemnih metala ili legura metodom elektrolize rastaljene soli i proizvodnjomlegure rijetkih zemaljametodom termičke redukcije metala itd.
Zajednička karakteristika pirometalurgije je proizvodnja pod uvjetima visoke temperature.
Proces proizvodnje rijetkih zemalja
·Rijetka zemljakarbonat iklorid rijetkih zemaljasu dva glavna primarna proizvoda urijetka zemljaindustrija. Općenito govoreći, trenutno postoje dva glavna procesa za proizvodnju ova dva proizvoda. Jedan proces je proces prženja koncentriranom sumpornom kiselinom, a drugi proces se naziva proces kaustične sode, skraćeno proces kaustične sode.
·Osim što su prisutni u raznim rijetkim zemnim mineralima, značajan diorijetki zemni elementiu prirodi koegzistiraju s mineralima apatita i fosfatnih stijena. Ukupne svjetske rezerve fosfatne rude iznose približno 100 milijardi tona, s prosječnomrijetka zemljasadržaj od 0,5 ‰. Procjenjuje se da je ukupna količinarijetka zemljapovezana s fosfatnom rudom u svijetu iznosi 50 milijuna tona. Kao odgovor na karakteristike niskogrijetka zemljaSadržaj i status posebnih pojava u rudnicima, različiti procesi oporavka proučavani su i doma i međunarodno, koji se mogu podijeliti na mokre i termičke metode. Mokre metode mogu se podijeliti na metodu dušične kiseline, metodu klorovodične kiseline i metodu sumporne kiseline prema različitim kiselinama razgradnje. Postoje različiti načini oporavka rijetkih zemalja iz fosfora kemijskim procesima, a svi su usko povezani s metodama obrade fosfatne rude. Tijekom termičkog procesa proizvodnje,rijetka zemljastopa oporavka može doseći 60%.
S kontinuiranim korištenjem resursa fosfatnih stijena i prelaskom na razvoj niskokvalitetnih fosfatnih stijena, mokri postupak sumpornom kiselinom postao je glavna metoda u kemijskoj industriji fosfata, a oporavak...rijetki zemni elementiU mokrom postupku proizvodnje sumporne kiseline, fosforna kiselina postala je žarište istraživanja. U procesu proizvodnje fosforne kiseline mokrim postupkom sumporne kiseline, proces kontrole obogaćivanja rijetkih zemalja fosfornom kiselinom, a zatim korištenje ekstrakcije organskim otapalima za ekstrakciju rijetkih zemalja ima više prednosti od ranije razvijenih metoda.
Proces ekstrakcije rijetkih zemalja
Topljivost sumporne kiseline
Cerijskupina (netopljiva u kompleksnim sulfatnim solima) –lantan, cerij, prazeodim, neodimij, i prometij;
Terbijskupina (slabo topljiva u kompleksnim sulfatnim solima) -samarij, europij, gadolinij, terbij, disprozijiholmij;
Ekstrakcijsko odvajanje
Svjetlorijetka zemlja(P204 ekstrakcija slabe kiselosti) –lantan,cerij, prazeodim,neodimij, i prometij;
Srednje rijetke zemlje (ekstrakcija P204 niske kiselosti)-samarij,europij,gadolinij,terbij,disprozij;
Teškorijetka zemljaelementi(ekstrakcija kiselosti u P204) -holmij,
Uvod u proces ekstrakcije
U procesu odvajanjarijetki zemni elementi,zbog izrazito sličnih fizikalnih i kemijskih svojstava 17 elemenata, kao i obilja pratećih nečistoća urijetki zemni elementi, proces ekstrakcije je relativno složen i često korišten.
Postoje tri vrste procesa ekstrakcije: postupna metoda, ionska izmjena i ekstrakcija otapalom.
Metoda korak po korak
Metoda odvajanja i pročišćavanja korištenjem razlike u topljivosti spojeva u otapalima naziva se postupna metoda.itrij(Y) dolutecij(Lu), jedno razdvajanje između svih prirodnihrijetki zemni elementi, uključujući radij koji je otkrio bračni par Curie,
Svi su odvojeni ovom metodom. Postupak ove metode je relativno složen, a jedno odvajanje svih rijetkih zemnih elemenata trajalo je više od 100 godina, s jednim odvajanjem i ponovljenim operacijama koje su dosegle 20 000 puta. Za kemijske radnike, njihov rad...
Čvrstoća je relativno visoka, a proces je relativno složen. Stoga se ovom metodom ne može proizvesti niti jedan rijetki zemni element u velikim količinama.
Ionska izmjena
Istraživački rad na rijetkim zemnim elementima otežan je nemogućnošću proizvodnje jednogrijetki zemni elementu velikim količinama postupnim metodama. Kako bi se analiziralorijetki zemni elementisadržanih u produktima nuklearne fisije i uklanjanja rijetkih zemnih elemenata iz uranija i torija, uspješno je proučavana kromatografija ionske izmjene (ionska izmjenjivačka kromatografija), koja je zatim korištena za odvajanjerijetki zemni elementPrednost metode ionske izmjene je u tome što se više elemenata može odvojiti u jednoj operaciji. Također se mogu dobiti proizvodi visoke čistoće. Međutim, nedostatak je što se ne može kontinuirano obrađivati, s dugim radnim ciklusom i visokim troškovima regeneracije i izmjene smole. Stoga je ova nekada glavna metoda za odvajanje velikih količina rijetkih zemalja povučena iz glavne metode odvajanja i zamijenjena metodom ekstrakcije otapalom. Međutim, zbog izvanrednih karakteristika ionske izmjene kromatografije u dobivanju pojedinačnih proizvoda rijetkih zemalja visoke čistoće, trenutno je, kako bi se proizveli pojedinačni proizvodi ultra visoke čistoće i odvojili neki teški elementi rijetkih zemalja, potrebno koristiti ionsku izmjenu kromatografije za odvajanje i proizvodnju proizvoda rijetkih zemalja.
Ekstrakcija otapalom
Metoda korištenja organskih otapala za ekstrakciju i odvajanje ekstrahirane tvari iz nemješljive vodene otopine naziva se ekstrakcija organskim otapalom tekućina-tekućina, skraćeno ekstrakcija otapalom. To je proces prijenosa mase kojim se tvari prenose iz jedne tekuće faze u drugu. Metoda ekstrakcije otapalom ranije se primjenjivala u petrokemiji, organskoj kemiji, farmaceutskoj kemiji i analitičkoj kemiji. Međutim, u posljednjih četrdeset godina, zbog razvoja znanosti i tehnologije atomske energije, kao i potrebe za proizvodnjom ultračistih tvari i rijetkih elemenata, ekstrakcija otapalom postigla je veliki napredak u industrijama poput industrije nuklearnog goriva i rijetke metalurgije. Kina je postigla visoku razinu istraživanja u teoriji ekstrakcije, sintezi i primjeni novih ekstraktanata te procesu ekstrakcije za odvajanje rijetkih zemalja. U usporedbi s metodama odvajanja kao što su postupno taloženje, postupno kristaliziranje i ionska izmjena, ekstrakcija otapalom ima niz prednosti kao što su dobar učinak odvajanja, veliki proizvodni kapacitet, pogodnost brze i kontinuirane proizvodnje te jednostavno automatsko upravljanje. Stoga je postupno postala glavna metoda za odvajanje velikih količina...rijetka zemljas.
Pročišćavanje rijetkih zemalja
Sirovine za proizvodnju
Rijetki zemni metalise općenito dijele na mješovite rijetke zemne metale i pojedinačnerijetki zemni metaliSastav miješanihrijetki zemni metalisličan je izvornom sastavu rijetkih zemalja u rudi, a pojedinačni metal je metal odvojen i rafiniran iz svake rijetke zemlje. Teško ga je smanjitioksid rijetkih zemaljas (osim oksidasamarij,europij,, tulij,iterbij) u jedan metal korištenjem općih metalurških metoda, zbog njihove visoke topline stvaranja i visoke stabilnosti. Stoga su uobičajeno korištene sirovine za proizvodnjurijetki zemni metalidanas su to njihovi kloridi i fluoridi.
Elektroliza rastaljene soli
Masovna proizvodnja miješanihrijetki zemni metaliU industriji se općenito koristi metoda elektrolize rastaljene soli. Postoje dvije metode elektrolize: kloridna elektroliza i oksidna elektroliza. Metoda pripreme jednogrijetki zemni metalivarira ovisno o elementu.samarij,europij,,tulij,iterbijnisu prikladni za elektrolitičku pripremu zbog visokog tlaka pare, već se umjesto toga pripremaju metodom redukcijske destilacije. Ostali elementi mogu se pripremiti elektrolizom ili metodom termičke redukcije metala.
Elektroliza klorida je najčešća metoda za proizvodnju metala, posebno za miješane rijetke zemlje. Postupak je jednostavan, isplativ i zahtijeva minimalna ulaganja. Međutim, najveći nedostatak je oslobađanje plina klora, koji zagađuje okoliš. Oksidna elektroliza ne oslobađa štetne plinove, ali je cijena nešto veća. Općenito, skupi pojedinačnirijetke zemljekao štoneodimijiprazeodimproizvode se oksidnom elektrolizom.
Metoda vakuumske redukcijske elektrolize može pripremiti samo opću industrijsku kvaliteturijetki zemni metaliZa pripremurijetki zemni metalis niskim nečistoćama i visokom čistoćom, općenito se koristi metoda vakuumske termičke redukcije. Ovom metodom mogu se proizvesti svi pojedinačni rijetki zemni metali, alisamarij,europij,,tulij,iterbijne može se proizvesti ovom metodom. Redoks potencijalsamarij,europij,,tulij,iterbija kalcij samo djelomično smanjujerijetka zemljafluorida. Općenito, priprema ovih metala temelji se na principima visokog tlaka pare ovih metala i niskog tlaka paremetalni lantans. Oksidi ove četiririjetke zemljepomiješani su s fragmentimametalni lantans i komprimiran u blokove, te reduciran u vakuumskoj peći.Lantanje aktivniji, doksamarij,europij,,tulij,iterbijsvode se na zlatolantani skuplja se kondenzacijom, što ga čini lakim za odvajanje od troske.
Vrijeme objave: 07.11.2023.