Introduktion til sjælden jordindustri -teknologi
·Sjælden jord ier ikke et metallisk element, men en kollektiv betegnelse for 15 sjældne jordelementer ogyttriumogScandium. Derfor har de 17 sjældne jordelementer og deres forskellige forbindelser forskellige anvendelser, der spænder fra chlorider med en renhed på 46% til enkelt sjældne jordoxider ogSjældne jordmetallermed en renhed på 99.9999%. Med tilsætning af relaterede forbindelser og blandinger er der utallige sjældne jordprodukter. Så,Sjælden jordTeknologi er også forskelligartet baseret på forskellene i disse 17 elementer. På grund af det faktum, at sjældne jordelementer kan opdeles i cerium ogyttriumGrupper baseret på mineralegenskaber, minedrift, smeltning og separationsprocesser af sjældne jordjordmineraler er også relativt samlet. Fra den indledende malmminedrift introduceres separationsmetoderne, smelteprocesser, ekstraktionsmetoder og oprensningsprocesser af sjældne jordarter en efter en.
Mineralbehandling af sjældne jordarter
· Mineralbehandling er en mekanisk behandlingsproces, der anvender forskellene i fysiske og kemiske egenskaber mellem forskellige mineraler, der udgør malmen, anvender forskellige fordelagtige metoder, processer og udstyr til at berige nyttige mineraler i malmen, fjerne skadelige ureligheder og adskille dem fra bande -mineraler.
· ISjælden jordmalme udvindet over hele verden, indholdet afSjældne jordoxiderer kun et par procent og nogle endnu lavere. For at imødekomme produktionskravene til smeltning,Sjælden jordMineraler er adskilt fra Gangue -mineraler og andre nyttige mineraler gennem gavn for smelte inden smeltning for at øge indholdet af sjældne jordoxider og opnå sjældne jordkoncentrater, der kan opfylde kravene til sjældne jordmetallurgi. Fordelen af sjældne jordmalm vedtager generelt flotationsmetode, der ofte suppleres med flere kombinationer af tyngdekraft og magnetisk adskillelse for at danne en fordelstofprocesstrøm.
DeSjælden jordDepositum i Baiyunebo -minen i det indre Mongoliet er et carbonatrocktypeaflejring af jerndolomit, hovedsageligt sammensat af ledsagende sjældne jordmineraler i jernmalm (ud over fluorcarbonceriummalm og monazit, der er også flereniobiumogSjælden jordmineraler).
Den ekstraherede malm indeholder ca. 30% jern og ca. 5% sjældne jordoxider. Efter knusning af det store malm i minen transporteres den med tog til fordelstofanlægget i Baotou Iron and Steel Group Company. Opgaven med fordelstofanlægget er at øgeFe2O3Fra 33% til over 55%, først slibning og klassificering på en konisk kuglefabrik og derefter valg af et primært jernkoncentrat på 62-65% Fe2O3 (Jernoxid) ved hjælp af en cylindrisk magnetisk separator. Skrædderne gennemgår fortsat flotation og magnetisk adskillelse for at opnå et sekundært jernkoncentrat, der indeholder mere end 45%Fe2O3(jernoxid). Sjælden jord er beriget med flotationsskum med en karakter på 10-15%. Koncentratet kan vælges ved hjælp af et rystebord til at producere et groft koncentrat med et REO -indhold på 30%. Efter at have været oparbejdet af gavnelsesudstyr kan et sjældent jordkoncentrat med et REO -indhold på over 60% opnås.
Nedbrydningsmetode til sjælden jordkoncentrat
·Sjælden jordElementer i koncentrater findes generelt i form af uopløselige carbonater, fluorider, fosfater, oxider eller silicater. Sjældne jordelementer skal omdannes til forbindelser, derSjælden jordForbindelser såsom blandede sjældne jordchlorider, der kan bruges som produkter eller råvarer til at adskille enkelt sjældne jordelementer. Denne proces kaldesSjælden jordKoncentrat nedbrydning, også kendt som forbehandling.
· Der er mange metoder til nedbrydningSjælden jordKoncentrater, som generelt kan opdeles i tre kategorier: syremetode, alkalimetode og nedbrydning af klorering. Syre nedbrydning kan yderligere opdeles i saltsyre nedbrydning, nedbrydning af svovlsyre og hydrofluorinsyre nedbrydning. Alkali -nedbrydning kan yderligere opdeles i natriumhydroxid -nedbrydning, natriumhydroxidsmeltning eller soda -ristningsmetoder. Den relevante processtrøm vælges generelt baseret på principperne for koncentrattype, kvalitetsegenskaber, produktplan, bekvemmelighed for gendannelse og omfattende udnyttelse af ikke -sjældne jordelementer, fordel for arbejdshygiejne og miljøbeskyttelse og økonomisk rationalitet.
· Selvom næsten 200 sjældne og spredte elementmineraler er blevet opdaget, er de ikke blevet beriget i uafhængige aflejringer med industriel minedrift på grund af deres sjældenhed. Indtil videre er det kun sjældent uafhængigtGermanium, selenogTelluriumIndskud er blevet opdaget, men indskudets omfang er ikke særlig stor.
Smeltning af sjældne jordarter
· Der er to metoder tilSjælden jordSmeltning, hydrometallurgi og pyrometallurgi.
· Hele processen med sjælden jordhydrometallurgi og metalkemisk metallurgi er for det meste i opløsning og opløsningsmiddel, såsom nedbrydning af sjældent jordkoncentrat, adskillelse og ekstraktion afSjældne jordoxider, forbindelser og enkelt sjældne jordmetaller, der bruger kemiske separationsprocesser såsom nedbør, krystallisation, oxidationsreduktion, opløsningsmiddelekstraktion og ionudveksling. Den mest almindeligt anvendte metode er organisk opløsningsmiddelekstraktion, som er en universel proces til industriel adskillelse af højrulhed enkle sjældne jordelementer. Hydrometallurgi -processen er kompleks, og produktrenheden er høj. Denne metode har en bred vifte af applikationer til produktion af færdige produkter.
Den pyrometallurgiske proces er enkel og har høj produktivitet.Sjælden jordPyrometallurgi inkluderer hovedsageligt produktionen afSjældne jordlegeringerved silicotermisk reduktionsmetode, produktion af sjældne jordmetaller eller legeringer ved smeltet saltelektrolysemetode og produktionen afSjældne jordlegeringerved metal termisk reduktionsmetode osv.
Det fælles kendetegn ved pyrometallurgi er produktion under høje temperaturforhold.
Sjælden jordproduktionsproces
·Sjælden jordcarbonat ogSjælden jordchlorider de to vigtigste primære produkter iSjælden jordindustri. Generelt er der i øjeblikket to hovedprocesser til produktion af disse to produkter. Den ene proces er den koncentrerede svovlsyre -ristningsproces, og den anden proces kaldes den kaustiske sodavand, forkortet som den kaustiske sodavandsproces.
· Ud over at være til stede i forskellige sjældne jordmineraler, en betydelig del afSjældne jordelementerI naturen sameksisterer med apatit- og fosfatrockmineraler. De samlede reserver af verdensfosfatmalm er ca. 100 milliarder tons med et gennemsnitSjælden jordIndhold på 0,5 ‰. Det anslås, at den samlede mængde afSjælden jordforbundet med fosfatmalm i verden er 50 millioner tons. Som svar på egenskaberne ved lavSjælden jordIndhold og særlig forekomststatus i miner, forskellige gendannelsesprocesser er blevet undersøgt både indenlandske og internationalt, som kan opdeles i våde og termiske metoder. Ved våde metoder kan de opdeles i salpetersyremetode, saltsyremetode og svovlsyremetode ifølge de forskellige nedbrydningssyrer. Der er forskellige måder at genvinde sjældne jordarter fra fosforkemiske processer, som alle er tæt knyttet til behandlingsmetoderne for fosfatmalm. Under den termiske produktionsprocesSjælden jordGendannelsesgrad kan nå 60%.
Med den kontinuerlige anvendelse af fosfatrockressourcer og skiftet mod udvikling af fosfatrock af lav kvalitet er fosforsyreprocessen i svovlsyre blevet mainstream-metoden i fosfatkemisk industri og genvinding af gendannelse afSjældne jordelementerI svovlsyre er vådt proces fosforsyre blevet en forskningshotspot. I produktionsprocessen med svovlsyre våd proces -fosforsyre har processen med at kontrollere berigelsen af sjældne jordarter i fosforsyre og derefter bruge organisk opløsningsmiddelekstraktion til at udtrække sjældne jordarter flere fordele end tidlige udviklede metoder.
Sjælden jordekstraktionsproces
Svovlsyreopløselighed
Ceriumgruppe (uopløselig i sulfatkompleks salte) -lanthanum, cerium, Praseodymium, Neodymiumog promethium;
Terbiumgruppe (let opløselig i sulfatkompleks salte) -Samarium, Europium, Gadolinium, terbium, DysprosiumogHolmium;
Yttriumgruppe (opløselig i sulfatkompleks salte) -yttrium, Erbium, thulium, ytterbium,LutetiumogScandium.
Ekstraktionsseparation
LysSjælden jord(P204 svag surhedsekstraktion) -lanthanum,cerium, Praseodymium,Neodymiumog promethium;
Middle sjældne jord (P204-ekstraktion med lav surhedsgrad)-Samarium,Europium,Gadolinium,terbium,Dysprosium;
TungSjælden jordelementer(surhedsudvinding i P204) -Holmium,
Introduktion til ekstraktionsproces
I processen med at adskillesjældne jordelementer,På grund af de ekstremt lignende fysiske og kemiske egenskaber ved 17 elementer såvel som overflod af ledsagende urenheder iSjældne jordelementer, ekstraktionsprocessen er relativt kompleks og ofte anvendt.
Der er tre typer ekstraktionsprocesser: trin-for-trin-metode, ionudveksling og opløsningsmiddelekstraktion.
Trin-for-trin-metode
Metoden til adskillelse og oprensning ved anvendelse af forskellen i opløselighed af forbindelser i opløsningsmidler kaldes den trin-for-trin-metode. Frayttrium(Y) tilLutetium(Lu), en enkelt adskillelse mellem alle naturligt forekommendeSjældne jordelementerinklusive radium opdaget af curie -parret,
De er alle adskilt ved hjælp af denne metode. Driftsproceduren for denne metode er relativt kompleks, og den enkelte adskillelse af alle sjældne jordelementer tog over 100 år, med en adskillelse og gentagen drift, der nåede 20000 gange. For kemiske arbejdstagere, deres arbejde
Styrken er relativt høj, og processen er relativt kompleks. Derfor kan brug af denne metode ikke producere en enkelt sjælden jord i store mængder.
Ionudveksling
Forskningsarbejdet om sjældne jordelementer er blevet hindret af manglende evne til at producere en enkeltSjælden jordelementi store mængder gennem trin-for-trin-metoder. For at analysereSjældne jordelementerIndeholdt i nukleare fissionsprodukter og fjernelseSjælden jordelements. Fordelen ved ionudvekslingsmetode er, at flere elementer kan adskilles i en operation. Og det kan også få produkter med høj renhed. Imidlertid er ulempen, at den ikke kan behandles kontinuerligt med en lang driftscyklus og høje omkostninger til harpiksregenerering og udveksling. Derfor er denne engang hovedmetoden til at adskille store mængder sjældne jordarter trukket tilbage fra mainstream -separationsmetoden og erstattet af opløsningsmiddelekstraktionsmetode. På grund af de fremragende egenskaber ved ionudvekslingskromatografi til opnåelse af høje renhedslige sjældne jordjordprodukter, i øjeblikket, for at producere ultrahøj renhedslige enkeltprodukter og adskille nogle tunge sjældne jordelementer, er det imidlertid også nødvendigt at bruge ionudvekslingskromatografi til at adskille og producere et sjældent jordprodukt.
Opløsningsmiddelekstraktion
Metoden til anvendelse af organiske opløsningsmidler til at ekstrahere og adskille det ekstraherede stof fra en ikke-blandbar vandig opløsning kaldes organisk opløsningsmiddelvæskeklæberekstraktion, forkortet som opløsningsmiddelekstraktion. Det er en masseoverførselsproces, der overfører stoffer fra en flydende fase til en anden. Opløsningsmiddelekstraktionsmetoden er blevet anvendt tidligere inden for petrokemisk, organisk kemi, farmaceutisk kemi og analytisk kemi. I de sidste fyrre år, på grund af udviklingen af atomenergvidenskab og teknologi, såvel som behovet for produktion af ultrapure -stoffer og sjældne elementer, har opløsningsmiddelekstraktion gjort store fremskridt inden for industrier som nuklear brændstofindustri og sjælden metallurgi. Kina har opnået et højt forskningsniveau i ekstraktionsteori, syntese og anvendelse af nye ekstraktionsmidler og ekstraktionsprocessen for sjældne jordelementseparation. Sammenlignet med separationsmetoder, såsom graderet nedbør, klassificeret krystallisation og ionudveksling, har opløsningsmiddelekstraktion en række fordele såsom god separationseffekt, stor produktionskapacitet, bekvemmelighed til hurtig og kontinuerlig produktion og let at opnå automatisk kontrol. Derfor er det gradvist blevet hovedmetoden til at adskille store mængder afSjælden jords.
Sjælden jordoprensning
Produktion af råvarer
Sjældne jordmetallerer generelt opdelt i blandede sjældne jordmetaller og enkeltSjældne jordmetaller. Sammensætningen af blandetSjældne jordmetallersvarer til den originale sjældne jordsammensætning i malmen, og et enkelt metal er et metal, der er adskilt og raffineret fra hver sjældne jord. Det er vanskeligt at reducereSjælden jordoxids (undtagen oxider afSamarium,Europium,, thulium,ytterbium) til et enkelt metal ved hjælp af generelle metallurgiske metoder på grund af deres høje dannelse og høj stabilitet. Derfor de almindeligt anvendte råvarer til produktion afSjældne jordmetallerI dag er deres chlorider og fluorider.
Smeltet saltelektrolyse
Masseproduktionen af blandetSjældne jordmetallerI industrien bruger generelt den smeltede saltelektrolysemetode. Der er to metoder til elektrolyse: chloridelektrolyse og oxidelektrolyse. Forberedelsesmetoden til en enkeltSjældne jordmetallervarierer afhængigt af elementet.Samarium,Europium,,thulium,ytterbiumer ikke egnede til elektrolytisk præparat på grund af deres høje damptryk og er i stedet forberedt ved anvendelse af reduktionsdestillationsmetode. Andre elementer kan fremstilles ved elektrolyse eller metal termisk reduktionsmetode.
Chloridelektrolyse er den mest almindelige metode til fremstilling af metaller, især til blandede sjældne jordmetaller. Processen er enkel, omkostningseffektiv og kræver minimale investeringer. Den største ulempe er imidlertid frigivelsen af klorgas, der forurener miljøet. Oxidelektrolyse frigiver ikke skadelige gasser, men omkostningerne er lidt højere. Generelt høje priser singleSjældne jordartersåsomNeodymiumogPraseodymiumproduceres ved anvendelse af oxidelektrolyse.
Vakuumreduktionselektrolysemetoden kan kun forberede generel industriel kvalitetSjældne jordmetaller. At forberede sigSjældne jordmetallerMed lave urenheder og høj renhed anvendes der generelt vakuumtermisk reduktionsmetode. Denne metode kan producere alle enkelt sjældne jordmetaller, menSamarium,Europium,,thulium,ytterbiumKan ikke produceres ved hjælp af denne metode. Redoxpotentialet forSamarium,Europium,,thulium,ytterbiumog calcium reducerer kun delvistSjælden jordfluor. Generelt er forberedelsen af disse metaller baseret på principperne for højt damptryk af disse metaller og lavt damptryk påLanthanum metals. Oxiderne af disse fireSjældne jordarterer blandet med fragmenter afLanthanum metalS og komprimeret i blokke og reduceret i en vakuumovn.Lanthanumer mere aktiv, mensSamarium,Europium,,thulium,ytterbiumreduceres til guld aflanthanumog samlet på kondens, hvilket gør det nemt at adskille sig fra slagge.
Posttid: Nov-07-2023