Introduktion till sällsynt jordartsteknik
·Sällsynt jord jags inte ett metalliskt element, utan en kollektiv term för 15 sällsynta jordelement ochyttriumochskandium. Därför har de 17 sällsynta jordartselementen och deras olika föreningar olika användningsområden, från klorider med en renhet av 46% till enstaka sällsynta jordar oxider ochsällsynta jordmetallermed en renhet av 99.9999%. Med tillsats av relaterade föreningar och blandningar finns det otaliga sällsynta jordartsprodukter. Så,sällsynt jordTekniken är också olika baserat på skillnaderna i dessa 17 element. På grund av det faktum att sällsynta jordelement kan delas upp i cerium ochyttriumGrupper baserade på mineralegenskaper, gruv-, smält- och separationsprocesser för sällsynta jordarmineraler är också relativt enhetliga. Från den initiala malmbrytningen kommer separationsmetoderna, smältprocesser, extraktionsmetoder och reningsprocesser på sällsynta jordar att introduceras en efter en.
Mineralbehandling av sällsynta jordar
· Mineralbehandling är en mekanisk bearbetningsprocess som använder skillnaderna i fysiska och kemiska egenskaper mellan olika mineraler som utgör malm, använder olika fördelningsmetoder, processer och utrustning för att berika användbara mineraler i malmen, ta bort skadliga föroreningar och skilja dem från gangue -mineraler.
· Isällsynt jordmalmer bryts över hela världen, innehållet iSällsynta jordar oxiderär bara några procent, och vissa ännu lägre. För att uppfylla produktionskraven för smältning,sällsynt jordMineraler separeras från gangue -mineraler och andra användbara mineraler genom förmåner före smältning, för att öka innehållet i sällsynta jordaroxider och få sällsynta jordartskoncentrat som kan uppfylla kraven i sällsynta jordartsmetallurgi. Förmånen av sällsynta jordmalmer antar i allmänhet flotationsmetod, ofta kompletterat med flera kombinationer av tyngdkraft och magnetisk separering för att bilda ett förmånsprocessflöde.
Desällsynt jordInsättning i Baiyunebo -gruvan i inre Mongoliet är en karbonatberg av insättning av järndolomit, främst sammansatt av tillhörande sällsynta jordarmineraler i järnmalm (utöver fluorkolmalm och monazit, finns det också flera fleraniobochsällsynt jordmineraler).
Den extraherade malmen innehåller cirka 30% järn och cirka 5% sällsynta jordaroxider. Efter att ha krossat den stora malmen i gruvan transporteras den med tåg till förmånsanläggningen i Baotou Iron and Steel Group Company. Benägenhetsanläggningen är att ökaFe2o3från 33% till över 55%, först slipning och gradering på en konisk kulkvarn och sedan välja ett primärt järnkoncentrat på 62-65% Fe2O3 (järnoxid) med hjälp av en cylindrisk magnetisk separator. Svagningarna fortsätter att genomgå flotation och magnetisk separering för att erhålla ett sekundärt järnkoncentrat som innehåller mer än 45%Fe2o3(järnoxid). Sällsynta jorden berikas i flotationsskum, med en betyg på 10-15%. Koncentratet kan väljas med ett skakbord för att producera ett grovt koncentrat med ett REO -innehåll på 30%. Efter att ha upparbetats av förmånsutrustning kan ett sällsynt jordartskoncentrat med ett REO -innehåll på över 60% erhållas.
Nedbrytningsmetod för sällsynt jordkoncentrat
·Sällsynt jordElement i koncentrat finns i allmänhet i form av olösliga karbonater, fluorider, fosfater, oxider eller silikater. Sällsynta jordarelement måste omvandlas till föreningar lösliga i vatten eller oorganiska syror genom olika kemiska förändringar och sedan genomgå processer såsom upplösning, separering, rening, koncentration eller kalcinering för att producera olika blandadesällsynt jordFöreningar såsom blandade sällsynta jordartsklorider, som kan användas som produkter eller råvaror för att separera enstaka sällsynta jordartselement. Denna process kallassällsynt jordKoncentratnedbrytning, även känd som förbehandling.
· Det finns många metoder för att sönderdelassällsynt jordKoncentrat, som i allmänhet kan delas in i tre kategorier: syrametod, alkali -metod och dekomposition för klorering. Syran sönderdelning kan ytterligare delas upp i saltsyrasolering, nedbrytning av svavelsyran och nedbrytning av hydrofluorinsyran. Alkali -nedbrytning kan ytterligare delas upp i natriumhydroxidnedbrytning, natriumhydroxidsmältning eller sodavasstekmetoder. Det lämpliga processflödet väljs vanligtvis baserat på principerna för koncentratyp, kvalitetsegenskaper, produktplan, bekvämlighet för återhämtning och omfattande användning av icke sällsynta jordelement, fördel för arbetshygien och miljöskydd och ekonomisk rationalitet.
· Även om nästan 200 sällsynta och spridda elementmineraler har upptäckts, har de inte berikats till oberoende insättningar med industriell gruvdrift på grund av deras sällsynthet. Hittills är bara sällsynt oberoendegermanium, selenochtellurInsättningar har upptäckts, men insättningarna är inte så stor.
Smältning av sällsynta jordar
· Det finns två metoder försällsynt jordSmältning, hydrometallurgi och pyrometallurgi.
· Hela processen med sällsynta jordarhydrometallurgi och metallkemisk metallurgi är mestadels i lösning och lösningsmedel, såsom nedbrytning av sällsynt jordkoncentrat, separering och extraktion avSällsynta jordar oxider, föreningar och enstaka sällsynta jordartsmetaller, som använder kemiska separationsprocesser såsom nederbörd, kristallisation, oxidationsminskning, extraktion av lösningsmedel och jonbyte. Den vanligaste metoden är organisk lösningsmedelsextraktion, som är en universell process för industriell separering av hög renhet enstaka sällsynta jordelement. Hydrometallurgiprocessen är komplex och produktrenheten är hög. Denna metod har ett brett utbud av applikationer för att producera färdiga produkter.
Den pyrometallurgiska processen är enkel och har hög produktivitet.Sällsynt jordpyrometallurgi inkluderar främst produktionen avSällsynta jordlegeringargenom silikotermisk reduktionsmetod, produktion av sällsynta jordartsmetaller eller legeringar med smält saltelektrolysmetod och produktion avSällsynta jordlegeringarMed metall för metallreduktion etc.
Det gemensamma kännetecknet för pyrometallurgi är produktion under höga temperaturförhållanden.
Sällsynt produktionsprocess
·Sällsynt jordkarbonat ochsällsynt jordkloridär de två huvudsakliga primära produkterna isällsynt jordindustri. Generellt sett finns det för närvarande två huvudprocesser för att producera dessa två produkter. En process är den koncentrerade stekprocessen för svavelsyra, och den andra processen kallas den kaustiska sodaprocessen, förkortad som den kaustiska sodaprocessen.
· Förutom att vara närvarande i olika sällsynta jordarmineraler, en betydande del avsällsynta jordelementI naturen samexisterar med apatit- och fosfatbergmineraler. De totala reserverna för världsfosfatmalm är cirka 100 miljarder ton, med ett genomsnittsällsynt jordInnehåll på 0,5 ‰. Det uppskattas att den totala mängden avsällsynt jordI samband med fosfatmalm i världen är 50 miljoner ton. Som svar på lågt egenskapersällsynt jordInnehåll och speciell förekomststatus i gruvor har olika återhämtningsprocesser studerats både inhemskt och internationellt, vilket kan delas upp i våta och termiska metoder. I våta metoder kan de delas upp i salpetersyrametod, saltsyrametod och svavelsyrametod enligt de olika sönderdelningssyrorna. Det finns olika sätt att återvinna sällsynta jordar från kemiska processer för fosfor, som alla är nära besläktade med bearbetningsmetoderna för fosfatmalm. Under den termiska produktionsprocessensällsynt jordÅterhämtningsgraden kan nå 60%.
Med det kontinuerliga användningen av fosfatbergresurser och övergången mot utveckling av fosfatberg med låg kvalitet har fosforsyraprocessen för svavelsyraprocess blivit mainstream-metoden inom fosfatkemisk industri och återhämtningen avsällsynta jordelementI svavelsyra våtprocess har fosforsyra blivit en forskningshotspot. I produktionsprocessen av våtprocessfosforsyra med svavelsyra har processen för att kontrollera anrikningen av sällsynta jordar i fosforsyra och sedan använda ekologiskt lösningsmedel för att extrahera sällsynta jordar mer fördelar än tidiga utvecklade metoder.
Sällsynt jorduttagsprocess
Svavelsyralösning
TerbiumGrupp (något lösligt i sulfatkomplexsalter) -samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosochholmium;
YttriumGrupp (löslig i sulfatkomplexsalter) -yttrium, erbium, thulium, ytterbium,lutetiumochskandium.
Extraktionsseparation
Ljussällsynt jord(P204 svag surhetsuttag) -lantan,cerium, praseodym,neodymoch promethium;
Middle Rare Earth (P204 Låg surhetsekstraktion)-samarium,europium,gadolinium,terbium,dyspros;
Tungsällsynt jordelement(Aciditetsekstraktion i P204) -holmium,
Introduktion till extraktionsprocess
Vid separationsprocesssällsynta jordelement,på grund av de extremt liknande fysiska och kemiska egenskaperna hos 17 element, liksom överflödet av tillhörande föroreningar isällsynta jordelement, extraktionsprocessen är relativt komplex och vanligt används.
Det finns tre typer av extraktionsprocesser: steg-för-steg-metod, jonbyte och lösningsmedelsextraktion.
Steg-för-steg-metod
Metoden för separering och rening med användning av skillnaden i löslighet hos föreningar i lösningsmedel kallas steg-för-steg-metoden. Frånyttrium(Y) tilllutetium(LU), en enda separation mellan alla naturligt förekommandesällsynta jordelement, inklusive radium upptäckt av Curie -paret,
De är alla separerade med denna metod. Driftsförfarandet för denna metod är relativt komplex, och den enda separationen av alla sällsynta jordartselement tog över 100 år, med en separering och upprepad operation som nådde 20000 gånger. För kemiska arbetare, deras arbete
Styrkan är relativt hög och processen är relativt komplex. Därför kan det inte producera en enda sällsynt jord i stora mängder att använda denna metod.
Jonbytare
Forskningsarbetet med sällsynta jordarelement har hindrats av oförmågan att producera en singelsällsynt jordelementi stora mängder genom steg-för-steg-metoder. För att analyserasällsynta jordelementInnehållet i kärnklyvningsprodukter och ta bort de sällsynta jordartselementen från uran och thorium, jonbyteskromatografi (jonbytekromatografi) studerades framgångsrikt, som sedan användes för separationen avsällsynt jordelements. Fördelen med jonutbytesmetoden är att flera element kan separeras i en operation. Och det kan också få produkter med hög renhet. Nackdelen är emellertid att den inte kan bearbetas kontinuerligt, med en lång driftscykel och höga kostnader för hartsregenerering och utbyte. Därför har detta en gång huvudmetoden för att separera stora mängder sällsynta jordar gått i pension från mainstream -separationsmetoden och ersatt av lösningsmedelsextraktionsmetod. På grund av de enastående egenskaperna hos jonbytekromatografi vid erhållning av enstaka sällsynta jordartsprodukter med hög renhet, för att producera enstaka produkter med hög renhet och separera några tunga sällsynta jordelement, är det också nödvändigt att använda jonbytekromatografi för att separera och producera en sällsynt produkt.
Lösningsmedel extraktion
Metoden för att använda organiska lösningsmedel för att extrahera och separera det extraherade substansen från en oblandbar vattenlösning kallas organisk lösningsmedel vätskevätskekstraktion, förkortad som lösningsmedelsextraktion. Det är en massöverföringsprocess som överför ämnen från en flytande fas till en annan. Metoden för lösningsmedelsextraktion har tillämpats tidigare i petrokemisk, organisk kemi, farmaceutisk kemi och analytisk kemi. Under de senaste fyrtio åren, på grund av utvecklingen av atomisk energvetenskap och teknik, såväl som behovet av produktion av ultrapure -ämnen och sällsynta element, har lösningsmedelsextraktion gjort stora framsteg inom industrier som kärnbränsleindustri och sällsynt metallurgi. Kina har uppnått en hög forskning inom extraktionsteori, syntes och tillämpning av nya extraktmedel och extraktionsprocessen för sällsynt jordelementseparation. Jämfört med separationsmetoder såsom graderad nederbörd, graderad kristallisation och jonbyte, har lösningsmedelsextraktion en serie fördelar såsom god separationseffekt, stor produktionskapacitet, bekvämlighet för snabb och kontinuerlig produktion och lätt att uppnå automatisk kontroll. Därför har den gradvis blivit huvudmetoden för att separera stora mängdersällsynt jords.
Sällsynt
Råvaror
Sällsynta jordmetallerär vanligtvis uppdelade i blandade sällsynta jordartsmetaller och singelsällsynta jordmetaller. Sammansättningen av blandadsällsynta jordmetallerliknar den ursprungliga sällsynta jordartskompositionen i malmen, och en enda metall är en metall separerad och förfinad från varje sällsynt jord. Det är svårt att minskaoxidS (med undantag för oxider avsamarium,europium,, thulium,ytterbium) till en enda metall med användning av allmänna metallurgiska metoder på grund av deras höga bildningsvärme och hög stabilitet. Därför de vanligt använda råvarorna för produktion avsällsynta jordmetallerNumera är deras klorider och fluorider.
Smält saltelektrolys
Massproduktionen av blandadsällsynta jordmetallerI industrin använder i allmänhet den smälta saltelektrolysmetoden. Det finns två metoder för elektrolys: kloridelektrolys och oxidelektrolys. Förberedningsmetoden för en singelsällsynta jordmetallervarierar beroende på elementet.samarium,europium,,thulium,ytterbiumär inte lämpliga för elektrolytisk beredning på grund av deras höga ångtryck, och är istället beredda med hjälp av reduktionsdestillationsmetod. Andra element kan framställas med elektrolys eller metod för termisk reduktion.
Kloridelektrolys är den vanligaste metoden för att producera metaller, särskilt för blandade sällsynta jordartsmetaller. Processen är enkel, kostnadseffektiv och kräver minimal investering. Den största nackdelen är emellertid frisättningen av klorgas, som förorenar miljön. Oxidelektrolys frigör inte skadliga gaser, men kostnaden är något högre. Generellt sett högprissatt singelsällsynta jordarsåsomneodymochpraseodymproduceras med hjälp av oxidelektrolys.
Vakuumreduktionselektrolysmetoden kan endast förbereda allmän industriell klasssällsynta jordmetaller. Att förberedasällsynta jordmetallerMed låga föroreningar och hög renhet används vanligtvis vakuum termisk reduktionsmetod. Denna metod kan producera alla sällsynta jordartsmetaller, mensamarium,europium,,thulium,ytterbiumkan inte produceras med denna metod. Redoxpotentialen församarium,europium,,thulium,ytterbiumoch kalcium minskar endast delvissällsynt jordfluorid. Generellt är beredningen av dessa metaller baserad på principerna för högt ångtryck för dessa metaller och lågt ångtryck avlantans. Oxiderna i dessa fyrasällsynta jordarblandas med fragment avlantanS och komprimerade till block och reduceras i en vakuumugn.Lantanär mer aktiv, medansamarium,europium,,thulium,ytterbiumreduceras till guld medlantanoch samlas på kondens, vilket gör det enkelt att separera från slagg.
Post Time: Nov-07-2023