Uvod u tehnologiju industrije rijetkih zemalja
·Rijetka zemlja iNije metalni element, već zajednički naziv za 15 rijetkih zemnih elemenata.itrijumiskandijStoga, 17 rijetkih zemnih elemenata i njihovi različiti spojevi imaju različite upotrebe, od klorida čistoće od 46% do pojedinačnih rijetkih zemnih oksida irijetki zemni metalisa čistoćom od 99,9999%. Dodavanjem srodnih spojeva i smjesa, postoje bezbrojni proizvodi od rijetkih zemalja. Dakle,rijetka zemljatehnologija je također raznolika na osnovu razlika ovih 17 elemenata. Međutim, zbog činjenice da se rijetkozemni elementi mogu podijeliti na cerij iitrijumGrupe zasnovane na mineralnim karakteristikama, procesi rudarenja, topljenja i odvajanja rijetkih zemalja su također relativno ujednačeni. Počevši od početnog rudarenja rude, metode odvajanja, procesi topljenja, metode ekstrakcije i procesi prečišćavanja rijetkih zemalja bit će predstavljeni jedna po jedna.
Prerada minerala rijetkih zemalja
· Prerada minerala je mehanički proces prerade koji koristi razlike u fizičkim i hemijskim 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 širom svijeta, sadržajoksidi rijetkih zemaljaje samo nekoliko postotaka, a neki čak i niži. Kako bi se zadovoljili proizvodni zahtjevi topljenja,rijetka zemljaMinerali se odvajaju od minerala jalovine i drugih korisnih minerala putem obogaćivanja prije topljenja, kako bi se povećao sadržaj oksida rijetkih zemalja i dobili koncentrati rijetkih zemalja koji mogu zadovoljiti zahtjeve metalurgije rijetkih zemalja. Obogaćivanje ruda rijetkih zemalja uglavnom usvaja metodu flotacije, često dopunjenu višestrukim kombinacijama gravitacije i magnetske separacije kako bi se formirao tok procesa obogaćivanja.
Therijetka zemljaLežište u rudniku Baiyunebo u Unutrašnjoj Mongoliji je ležište željeznog dolomita karbonatnog tipa, uglavnom sastavljeno od pratećih rijetkih zemnih minerala u željeznoj rudi (pored fluorougljične cerijumske rude i monazita, postoji i nekolikoniobijumirijetka zemljaminerali).
Izvađena ruda sadrži oko 30% željeza i oko 5% oksida rijetkih zemalja. Nakon drobljenja krupne rude u rudniku, ona se vozom transportuje do postrojenja za obogaćivanje kompanije Baotou Iron and Steel Group. Zadatak postrojenja za obogaćivanje je povećanje...Fe2O3od 33% do preko 55%, prvo mljevenjem i sortiranjem na konusnom kugličnom mlinu, a zatim odabirom primarnog koncentrata željeza od 62-65% Fe2O3 (željezni oksid) korištenjem cilindričnog magnetnog separatora. Jalovina se nastavlja podvrgavati flotaciji i magnetnoj separaciji kako bi se dobio sekundarni koncentrat željeza koji sadrži više od 45%Fe2O3(željezni oksid). Rijetke zemlje obogaćuju se flotacijskom pjenom, sa sadržajem od 10-15%. Koncentrat se može odabrati pomoću stola za mućkanje kako bi se dobio grubi koncentrat sa sadržajem REO od 30%. Nakon ponovne obrade opremom za obogaćivanje, može se dobiti koncentrat rijetkih zemalja sa sadržajem REO preko 60%.
Metoda razgradnje koncentrata rijetkih zemalja
·Rijetka zemljaElementi u koncentratima uglavnom postoje u obliku nerastvorljivih karbonata, fluorida, fosfata, oksida ili silikata. Rijetkozemni elementi moraju se pretvoriti u spojeve rastvorljive u vodi ili neorganskim kiselinama putem različitih hemijskih promjena, a zatim proći procese kao što su rastvaranje, odvajanje, pročišćavanje, koncentracija ili kalcinacija kako bi se dobile različite mješovite tvari.rijetka zemljaspojevi poput mješanih rijetkih zemnih klorida, koji se mogu koristiti kao proizvodi ili sirovine za odvajanje pojedinačnih rijetkih zemnih elemenata. Ovaj proces se nazivarijetka zemljarazgradnja koncentrata, poznata i kao predobrada.
· Postoji mnogo metoda za razgradnjurijetka zemljakoncentrati, koji se generalno mogu podijeliti u tri kategorije: kiselinska metoda, alkalna metoda i razgradnja hlorisanjem. Kisela razgradnja se dalje može podijeliti na razgradnju hlorovodoničnom kiselinom, razgradnju sumpornom kiselinom i razgradnju fluorovodonične kiseline. Alkalna razgradnja se dalje može podijeliti na razgradnju natrijum hidroksida, topljenje natrijum hidroksida ili metode prženja sode. Odgovarajući tok procesa se generalno bira na osnovu principa vrste koncentrata, karakteristika kvaliteta, plana proizvoda, pogodnosti za oporavak i sveobuhvatno korištenje nerijetkih zemalja, koristi za higijenu rada i zaštitu okoliša, te ekonomske racionalnosti.
·Iako je otkriveno gotovo 200 rijetkih i raspršenih minerala elemenata, oni nisu obogaćeni u nezavisna nalazišta industrijskim rudarstvom zbog svoje rijetkosti. Do sada su otkriveni samo rijetki nezavisnigermanij, selenitelurNalazišta su otkrivena, ali obim nalazišta nije veliki.
Topljenje rijetkih zemalja
· Postoje dvije metode zarijetka zemljatopljenje, hidrometalurgija i pirometalurgija.
·Cijeli proces hidrometalurgije rijetkih zemalja i metalurgije hemijskih metala uglavnom se odvija u rastvoru i rastvaraču, kao što je razgradnja koncentrata rijetkih zemalja, odvajanje i ekstrakcijaoksidi rijetkih zemalja, spojevi i pojedinačni rijetki zemni metali, koji koriste procese hemijskog odvajanja kao što su taloženje, kristalizacija, oksidacijsko-redukcijsko djelovanje, ekstrakcija rastvaračem i ionska izmjena. Najčešće korištena metoda je ekstrakcija organskim rastvaračem, što je univerzalni proces za industrijsko odvajanje pojedinačnih rijetkih zemnih elemenata visoke čistoće. Hidrometalurgijski proces je složen, a čistoća proizvoda je visoka. Ova metoda ima širok spektar primjene u proizvodnji gotovih proizvoda.
Pirometalurški proces je jednostavan i ima visoku produktivnost.Rijetka zemljaPirometalurgija uglavnom uključuje proizvodnjulegure rijetkih zemaljasilikotermičkom redukcijskom metodom, proizvodnjom rijetkih zemnih metala ili legura metodom elektrolize rastopljene soli i proizvodnjomlegure rijetkih zemaljametodom termičke redukcije metala itd.
Zajednička karakteristika pirometalurgije je proizvodnja pod uslovima visoke temperature.
Proces proizvodnje rijetkih zemalja
·Rijetka zemljakarbonat irijetki zemni hloridsu dva glavna primarna proizvoda urijetka zemljaindustrija. Generalno govoreći, trenutno postoje dva glavna procesa za proizvodnju ova dva proizvoda. Jedan proces je proces prženja koncentrovanom 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 miliona tona. Kao odgovor na karakteristike niskogrijetka zemljaSadržaj i status posebnih pojava u rudnicima, različiti procesi oporavka proučavani su i u zemlji i u inostranstvu, koji se mogu podijeliti na mokre i termičke metode. Mokre metode se mogu podijeliti na metodu sa azotnom kiselinom, metodu sa hlorovodoničnom kiselinom i metodu sa sumpornom kiselinom prema različitim kiselinama razgradnje. Postoje različiti načini za izdvajanje rijetkih zemalja iz fosfora hemijskim procesima, a svi su usko povezani sa metodama prerade fosfatne rude. Tokom termičkog procesa proizvodnje,rijetka zemljastopa oporavka može doseći 60%.
S kontinuiranim korištenjem resursa fosfatnih stijena i prelaskom na razvoj fosfatnih stijena niskog kvaliteta, mokri postupak sumporne kiseline s fosfornom kiselinom postao je glavna metoda u industriji fosfatnih kemija, a oporavak...rijetki zemni elementiU procesu proizvodnje sumporne kiseline mokrim postupkom, 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 rastvaračem za ekstrakciju rijetkih zemalja, ima više prednosti u odnosu na ranije razvijene metode.
Proces ekstrakcije rijetkih zemalja
Rastvorljivost sumporne kiseline
Cerijumgrupa (nerastvorljiva u kompleksnim solima sulfata) –lantan, cerijum, prazeodimijum, neodimijum, i prometijum;
Terbijumgrupa (slabo rastvorljiva u kompleksnim sulfatnim solima) -samarij, europijum, gadolinijum, terbijum, disprozijiholmijum;
Itrijumgrupa (rastvorljiva u kompleksnim sulfatnim solima) –itrijum, erbijum, tulijum, iterbijum,lutecijiskandij.
Ekstrakcijska separacija
Svjetlorijetka zemlja(P204 ekstrakcija slabom kiselošću) –lantan,cerijum, prazeodimijum,neodimijum, i prometijum;
Srednje rijetke zemlje (P204 ekstrakcija niske kiselosti)-samarij,europijum,gadolinijum,terbijum,disprozij;
Teškorijetka zemljaelementi(ekstrakcija kiselosti u P204) -holmijum,
Uvod u proces ekstrakcije
U procesu odvajanjarijetki zemni elementi,zbog izuzetno sličnih fizičkih i hemijskih 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 rastvaračem.
Metoda korak po korak
Metoda odvajanja i prečišćavanja koja koristi razliku u rastvorljivosti jedinjenja u rastvaračima naziva se metoda korak po korak.itrijum(Y) dolutecij(Lu), jedno razdvajanje između svih prirodnihrijetki zemni elementi, uključujući radijum koji je otkrio bračni par Curie,
Svi su odvojeni ovom metodom. Postupak rada ove metode je relativno složen, a pojedinačno odvajanje svih rijetkih zemalja trajalo je preko 100 godina, pri čemu je jedno odvajanje i ponovljena operacija dostigla 20.000 puta. Za hemijske radnike, njihov rad...
Čvrstoća je relativno visoka, a proces je relativno složen. Stoga se ovom metodom ne mogu proizvesti velike količine jednog rijetkog zemnog elementa.
Ionska izmjena
Istraživački rad na rijetkim zemnim elementima otežan je nemogućnošću proizvodnje jednogrijetki zemni elementu velikim količinama putem postupnih metoda. Kako bismo analiziralirijetki zemni elementisadržanih u produktima nuklearne fisije i uklanjanja rijetkih zemnih elemenata iz urana i torija, uspješno je proučavana jonoizmjenjivačka hromatografija (ionoizmjenjivačka hromatografija), koja je potom 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 operativnim 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 rastvaračem. Međutim, zbog izvanrednih karakteristika ionske izmjene hromatografije u dobijanju 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 hromatografije za odvajanje i proizvodnju proizvoda rijetkih zemalja.
Ekstrakcija rastvaračem
Metoda korištenja organskih rastvarača za ekstrakciju i odvajanje ekstrahovane supstance iz nemješljivog vodenog rastvora naziva se ekstrakcija organskim rastvaračem tečnost-tečnost, skraćeno ekstrakcija rastvaračem. To je proces prenosa mase kojim se supstance prenose iz jedne tečne faze u drugu. Metoda ekstrakcije rastvaračem ranije je primjenjivana u petrohemiji, organskoj hemiji, farmaceutskoj hemiji i analitičkoj hemiji. Međutim, u proteklih četrdeset godina, zbog razvoja nauke i tehnologije atomske energije, kao i potrebe za proizvodnjom ultračistih supstanci i rijetkih elemenata, ekstrakcija rastvaračem je postigla veliki napredak u industrijama kao što su industrija nuklearnog goriva i rijetka metalurgija. Kina je postigla visok nivo istraživanja u teoriji ekstrakcije, sintezi i primjeni novih ekstrakata i procesu ekstrakcije za odvajanje rijetkih zemalja. U poređenju sa metodama odvajanja kao što su stepenovano taloženje, stepenovana kristalizacija i jonska izmjena, ekstrakcija rastvaračem ima niz prednosti kao što su dobar efekat odvajanja, veliki proizvodni kapacitet, pogodnost za brzu i kontinuiranu proizvodnju i lako postizanje automatske kontrole. Stoga je postepeno postala glavna metoda za odvajanje velikih količina...rijetka zemljas.
Pročišćavanje rijetkih zemalja
Sirovine za proizvodnju
Rijetki zemni metalise uglavnom dijele na mješovite rijetke zemne metale i pojedinačnerijetki zemni metaliSastav miješanihrijetki zemni metalije sličan originalnom sastavu rijetkih zemalja u rudi, a pojedinačni metal je metal odvojen i rafiniran iz svake rijetke zemlje. Teško ga je smanjitioksid rijetkih zemaljas (osim oksida odsamarij,europijum,, tulijum,iterbijum) u jedan metal korištenjem općih metalurških metoda, zbog njihove visoke topline formiranja i visoke stabilnosti. Stoga su se uobičajene sirovine za proizvodnjurijetki zemni metalidanas su to njihovi hloridi i fluoridi.
Elektroliza rastopljene soli
Masovna proizvodnja miješanihrijetki zemni metaliU industriji se uglavnom koristi metoda elektrolize rastopljene soli. Postoje dvije metode elektrolize: elektroliza hlorida i elektroliza oksida. Metoda pripreme jednogrijetki zemni metalivarira u zavisnosti od elementa.samarij,europijum,,tulijum,iterbijumNisu pogodni za elektrolitičku pripremu zbog visokog napona pare, već se umjesto toga pripremaju metodom redukcijske destilacije. Ostali elementi mogu se pripremiti elektrolizom ili metodom termičke redukcije metala.
Elektroliza hlorida je najčešća metoda za proizvodnju metala, posebno za miješane rijetke zemlje. Proces je jednostavan, isplativ i zahtijeva minimalna ulaganja. Međutim, najveći nedostatak je oslobađanje plina hlora, koji zagađuje okoliš. Oksidna elektroliza ne oslobađa štetne plinove, ali je cijena nešto veća. Općenito, skupi pojedinačni...rijetke zemljekao štoneodimijumiprazeodimijumproizvode se upotrebom oksidne elektrolize.
Metoda vakuumske redukcijske elektrolize može pripremiti samo opću industrijsku kvaliteturijetki zemni metaliZa pripremurijetki zemni metaliSa niskim nečistoćama i visokom čistoćom, obično se koristi metoda vakuumske termičke redukcije. Ovom metodom se mogu proizvesti svi pojedinačni rijetki zemni metali, alisamarij,europijum,,tulijum,iterbijumne može se proizvesti ovom metodom. Redoks potencijalsamarij,europijum,,tulijum,iterbijuma kalcij samo djelimično smanjujerijetka zemljafluorid. Generalno, priprema ovih metala zasniva se na principima visokog pritiska pare ovih metala i niskog pritiska paremetalni lantans. Oksidi ove četiririjetke zemljepomiješani su s fragmentimametalni lantans i komprimiran u blokove, te reduciran u vakuumskoj peći.Lantanje aktivniji, doksamarij,europijum,,tulijum,iterbijumsvode se na zlatolantani sakupljen kondenzacijom, što ga čini lakim za odvajanje od troske.
Vrijeme objave: 07.11.2023.