Увод у технологију индустрије ретких земаља
·Ретка земља iније метални елемент, већ заједнички назив за 15 ретких земних елемената иитријумискандијумСтога, 17 елемената ретких земаља и њихова различита једињења имају различите примене, од хлорида чистоће од 46% до појединачних оксида ретких земаља иретки земни металиса чистоћом од 99,9999%. Додавањем сродних једињења и смеша, постоје безбројни производи од ретких земаља. Дакле,ретка земљатехнологија је такође разнолика на основу разлика између ових 17 елемената. Међутим, због чињенице да се ретки земни елементи могу поделити на церијум иитријумГрупе засноване на карактеристикама минерала, процеси рударства, топљења и раздвајања ретких земних минерала су такође релативно уједињени. Почевши од почетног рударства руде, методе раздвајања, процеси топљења, методе екстракције и процеси пречишћавања ретких земних минерала биће представљене једна по једна.
Прерада минерала ретких земаља
· Прерада минерала је механички процес обраде који користи разлике у физичким и хемијским својствима између различитих минерала који чине руду, користи различите методе обогаћивања, процесе и опрему за обогаћивање корисних минерала у руди, уклањање штетних нечистоћа и њихово одвајање од минерала јаловине.
· Уретка земљаруде које се ископају широм света, садржајоксиди ретких земаљаје само неколико процената, а неки чак и нижи. Да би се задовољили производни захтеви топљења,ретка земљаМинерали се одвајају од минерала јаловине и других корисних минерала путем обогаћивања пре топљења, како би се повећао садржај оксида ретких земаља и добили концентрати ретких земаља који могу да задовоље захтеве металургије ретких земаља. Обогаћивање руда ретких земаља генерално усваја метод флотације, често допуњен вишеструким комбинацијама гравитације и магнетне сепарације како би се формирао ток процеса обогаћивања.
Theретка земљаЛежиште у руднику Баијунебо у Унутрашњој Монголији је лежиште гвозденог доломита карбонатног типа, углавном састављено од пратећих минерала ретких земаља у гвозденој руди (поред флуороугљеничне руде церијума и монацита, постоји и неколикониобијумиретка земљаминерали).
Извађена руда садржи око 30% гвожђа и око 5% оксида ретких земаља. Након дробљења крупне руде у руднику, она се возом транспортује до постројења за обогаћивање компаније Baotou Iron and Steel Group. Задатак постројења за обогаћивање је да повећаFe2O3од 33% до преко 55%, прво млевењем и сортирањем на конусном кугличном млину, а затим одабиром примарног концентрата гвожђа од 62-65% Fe2O3 (гвожђе оксид) коришћењем цилиндричног магнетног сепаратора. Јаловина наставља да се подвргава флотацији и магнетној сепарацији да би се добио секундарни концентрат гвожђа који садржи више од 45%Fe2O3(оксид гвожђа). Ретки земни елементи су обогаћени флотационом пеном, са садржајем од 10-15%. Концентрат се може одабрати помоћу стола за мућкање да би се добио крупни концентрат са садржајем РЗО од 30%. Након поновне обраде помоћу опреме за обогаћивање, може се добити концентрат ретких земних елемената са садржајем РЗО преко 60%.
Метода разлагања концентрата ретких земних елемената
·Ретка земљаЕлементи у концентратима углавном постоје у облику нерастворљивих карбоната, флуорида, фосфата, оксида или силиката. Реткоземни елементи морају се претворити у једињења растворљива у води или неорганским киселинама кроз различите хемијске промене, а затим проћи кроз процесе као што су растварање, одвајање, пречишћавање, концентровање или калцинација да би се добиле различите мешавине.ретка земљаједињења као што су мешани хлориди ретких земаља, који се могу користити као производи или сировине за одвајање појединачних елемената ретких земаља. Овај процес се називаретка земљаразлагање концентрата, такође познато као претходна обрада.
· Постоји много метода за разградњуретка земљаконцентрати, који се генерално могу поделити у три категорије: кисела метода, алкална метода и разлагање хлорисањем. Кисело разлагање се даље може поделити на разлагање хлороводоничне киселине, разлагање сумпорном киселином и разлагање флуороводоничне киселине. Алкално разлагање се даље може поделити на разлагање натријум хидроксида, топљење натријум хидроксида или методе пржења соде. Одговарајући ток процеса се генерално бира на основу принципа типа концентрата, карактеристика квалитета, плана производа, погодности за опоравак и свеобухватно коришћење неретких земних елемената, користи за хигијену рада и заштиту животне средине, као и економске рационалности.
·Иако је откривено скоро 200 ретких и распршених минерала елемената, они нису обогаћени у независна налазишта индустријским рударством због своје реткости. До сада су откривени само ретки независнигерманијум, селенителуријумналазишта су откривена, али обим налазишта није баш велики.
Топљење ретких земаља
· Постоје две методе заретка земљатопионица, хидрометалургија и пирометалургија.
· Читав процес хидрометалургије ретких земаља и металхемијске металургије углавном се одвија у раствору и растварачу, као што је разлагање концентрата ретких земаља, одвајање и екстракцијаоксиди ретких земаља, једињења и појединачни реткоземни метали, који користе процесе хемијског раздвајања као што су таложење, кристализација, оксидационо-редукциона реакција, екстракција растварачем и јонска измена. Најчешће коришћена метода је екстракција органским растварачем, што је универзални процес за индустријско раздвајање појединачних реткоземних елемената високе чистоће. Хидрометалуршки процес је сложен, а чистоћа производа је висока. Ова метода има широк спектар примене у производњи готових производа.
Пирометалуршки процес је једноставан и има високу продуктивност.Ретка земљаПирометалургија углавном обухвата производњулегуре ретких земаљаметодом силикотермичке редукције, производњом ретких земних метала или легура методом електролизе растопљене соли и производњомлегуре ретких земаљаметодом термичке редукције метала итд.
Заједничка карактеристика пирометалургије је производња под условима високе температуре.
Процес производње ретких земних елемената
·Ретка земљакарбонат ихлорид ретких земаљасу два главна примарна производа уретка земљаиндустрија. Генерално говорећи, тренутно постоје два главна процеса за производњу ова два производа. Један процес је процес пржења концентрованом сумпорном киселином, а други процес се назива процес каустичне соде, скраћено процес каустичне соде.
·Поред тога што су присутни у разним ретким земним минералима, значајан деоретки земни елементиу природи коегзистирају са минералима апатита и фосфатних стена. Укупне светске резерве фосфатне руде су приближно 100 милијарди тона, са просечномретка земљасадржај од 0,5 ‰. Процењује се да је укупна количинаретка земљаповезано са фосфатном рудом у свету је 50 милиона тона. Као одговор на карактеристике нискеретка земљаСадржај и посебан статус појаве у рудницима, различити процеси опоравка су проучавани и у земљи и у иностранству, који се могу поделити на мокре и термичке методе. Мокре методе се могу поделити на методу азотне киселине, методу хлороводоничне киселине и методу сумпорне киселине према различитим киселинама разлагања. Постоје различити начини за опоравак ретких земаља из фосфора хемијским процесима, а сви су уско повезани са методама обраде фосфатне руде. Током термичког процеса производње,ретка земљаСтопа опоравка може достићи 60%.
Са континуираним коришћењем ресурса фосфатних стена и преласком на развој фосфатних стена ниског квалитета, процес влажне производње сумпорном киселином постао је главна метода у хемијској индустрији фосфата, а опоравак...ретки земни елементиУ процесу производње влажног поступка сумпорне киселине, фосфорна киселина је постала истраживачка жаришта. У процесу производње фосфорне киселине влажним поступком сумпорне киселине, процес контроле обогаћивања ретких земних елемената фосфорном киселином, а затим коришћење екстракције органским растварачем за екстракцију ретких земних елемената, има више предности од рано развијених метода.
Процес екстракције ретких земних елемената
Растворљивост сумпорне киселине
Церијумгрупа (нерастворљива у сулфатним комплексним солима) –лантан, церијум, празеодимијум, неодимијум, и прометијум;
Тербијумгрупа (слабо растворљива у сулфатним комплексним солима) -самаријум, европијум, гадолинијум, тербијум, диспрозијумихолмијум;
Итријумгрупа (растворљива у сулфатним комплексним солима) –итријум, ербијум, тулијум, итербијум,лутецијумискандијум.
Екстракцијска сепарација
Светлоретка земља(P204 екстракција слабе киселости) –лантан,церијум, празеодимијум,неодимијум, и прометијум;
Средње ретке земље (екстракција P204 са ниском киселошћу)-самаријум,европијум,гадолинијум,тербијум,диспрозијум;
Тежакретка земљаелементи(екстракција киселости у P204) -холмијум,
Увод у процес екстракције
У процесу раздвајањаретких земних елемената,због изузетно сличних физичких и хемијских својстава 17 елемената, као и обиља пратећих нечистоћа уретки земни елементи, процес екстракције је релативно сложен и често се користи.
Постоје три врсте процеса екстракције: корак-по-корак метода, јонска измена и екстракција растварачем.
Корак-по-корак метод
Метод раздвајања и пречишћавања коришћењем разлике у растворљивости једињења у растварачима назива се корак-по-корак метод. Одитријум(Y) долутецијум(Лу), јединствена раздвојеност између свих природнихретки земни елементи, укључујући радијум који је открио брачни пар Кири,
Сви су раздвојени овом методом. Поступак рада ове методе је релативно сложен, а једно раздвајање свих елемената ретких земаља трајало је преко 100 година, при чему је једно раздвајање и поновљена операција достигла 20.000 пута. За хемијске раднике, њихов рад...
Чврстоћа је релативно висока, а процес је релативно сложен. Стога, коришћењем ове методе није могуће произвести једну ретку земљу у великим количинама.
Јонска размена
Истраживачки рад на ретким земним елементима је отежан немогућношћу производње једногретки земни елементу великим количинама кроз корак-по-корак методе. Да би се анализиралоретки земни елементисадржани у производима нуклеарне фисије и уклањање елемената ретких земаља из уранијума и торијума, успешно је проучавана јоноизмењивачка хроматографија (јоноизмењивачка хроматографија), која је затим коришћена за одвајањеретки земни елементс. Предност методе јонске измене је у томе што се више елемената може раздвојити у једној операцији. Такође се могу добити производи високе чистоће. Међутим, недостатак је што се не може континуирано обрађивати, са дугим радним циклусом и високим трошковима регенерације и замене смоле. Стога је ова некада главна метода за одвајање великих количина ретких земаља повучена из главне методе раздвајања и замењена методом екстракције растварачем. Међутим, због изузетних карактеристика јонске изменске хроматографије у добијању појединачних производа ретких земаља високе чистоће, тренутно, како би се произвели појединачни производи ултра високе чистоће и одвојили неки тешки елементи ретких земаља, неопходно је користити јонску изменску хроматографију за одвајање и производњу производа ретких земаља.
Екстракција растварачем
Метода коришћења органских растварача за екстракцију и одвајање екстраховане супстанце из немешљивог воденог раствора назива се екстракција органског растварача течност-течност, скраћено екстракција растварачем. То је процес преноса масе којим се супстанце преносе из једне течне фазе у другу. Метода екстракције растварачем раније је примењивана у петрохемији, органској хемији, фармацеутској хемији и аналитичкој хемији. Међутим, у последњих четрдесет година, због развоја науке и технологије атомске енергије, као и потребе за производњом ултрачистих супстанци и ретких елемената, екстракција растварачем је постигла велики напредак у индустријама као што су индустрија нуклеарног горива и ретка металургија. Кина је постигла висок ниво истраживања у теорији екстракције, синтези и примени нових екстрактаната и процесу екстракције за одвајање ретких земних елемената. У поређењу са методама раздвајања као што су степенасто таложење, степенаста кристализација и јонска измена, екстракција растварачем има низ предности као што су добар ефекат раздвајања, велики производни капацитет, погодност за брзу и континуирану производњу и лакоћа аутоматске контроле. Стога је постепено постала главна метода за одвајање великих количина...ретка земљаs.
Пречишћавање ретких земних елемената
Сировине за производњу
Ретки земни металисе генерално деле на мешовите ретке земне метале и појединачнеретки земни металиСастав мешаногретки земни металисличан је оригиналном саставу ретких земних елемената у руди, а један метал је метал одвојен и рафинисан из сваког ретког земног елемента. Тешко је смањитиоксид ретких земаљас (осим оксида одсамаријум,европијум,, тулијум,итербијум) у један метал коришћењем општих металуршких метода, због њихове високе топлоте формирања и високе стабилности. Стога су уобичајено коришћене сировине за производњуретки земни металиданас су то њихови хлориди и флуориди.
Електролиза растопљене соли
Масовна производња мешанихретки земни металиУ индустрији се генерално користи метод електролизе растопљене соли. Постоје две методе електролизе: електролиза хлорида и електролиза оксида. Метода припреме једногретки земни металиварира у зависности од елемента.самаријум,европијум,,тулијум,итербијумнису погодни за електролитичку припрему због високог напона паре, већ се уместо тога припремају методом редукционе дестилације. Остали елементи се могу припремити електролизом или методом термичке редукције метала.
Електролиза хлорида је најчешћа метода за производњу метала, посебно за мешане ретке земне метале. Процес је једноставан, исплатив и захтева минимална улагања. Међутим, највећи недостатак је ослобађање хлорног гаса, који загађује животну средину. Оксидна електролиза не ослобађа штетне гасове, али је трошак нешто већи. Генерално, скупи појединачни...ретке земљекао што сунеодимијумипразеодимијумпроизводе се помоћу оксидне електролизе.
Метода вакуумске редукционе електролизе може припремити само опште индустријске квалитетеретки земни металиЗа припремуретки земни металиСа ниским нивоом нечистоћа и високом чистоћом, генерално се користи метода вакуумске термичке редукције. Овом методом могу се произвести сви појединачни ретки земни метали, алисамаријум,европијум,,тулијум,итербијумне може се произвести овом методом. Редокс потенцијалсамаријум,европијум,,тулијум,итербијума калцијум само делимично смањујеретка земљафлуорид. Генерално, припрема ових метала заснива се на принципима високог напона паре ових метала и ниског напона пареметал лантанс. Оксиди ове четириретке земљепомешани су са фрагментимаметал лантанс и компримовани у блокове, и редуковани у вакуумској пећи.Лантанумје активнији, доксамаријум,европијум,,тулијум,итербијумсводе се на злато од странелантани сакупљен кондензацијом, што га чини лаким за одвајање од шљаке.
Време објаве: 07.11.2023.