Introdución á tecnoloxía da industria da terra rara
·Terra rara iNon é un elemento metálico, senón un termo colectivo para 15 elementos de terra rara eyttriumeScandium. Polo tanto, os 17 elementos da Terra rara e os seus diversos compostos teñen diversos usos, que van desde cloruros cunha pureza do 46% ata os óxidos de terra rara emetais da terra raracunha pureza do 99.9999%. Coa adición de compostos e mesturas relacionadas, hai infinidade de produtos da Terra rara. Entón,Terra raraA tecnoloxía tamén é diversa en función das diferenzas destes 17 elementos. Non obstante, debido a que os elementos da Terra rara poden dividirse en cerio eyttriumOs grupos baseados en características minerais, os procesos de minería, fundición e separación de minerais da Terra rara tamén son relativamente unificados. A partir da minería inicial do mineral, os métodos de separación, os procesos de fundición, os métodos de extracción e os procesos de purificación de terras raras introduciranse un por un.
Procesamento mineral de terras raras
· O procesamento de minerais é un proceso de procesamento mecánico que utiliza as diferenzas nas propiedades físicas e químicas entre varios minerais que compoñen o mineral, utiliza diferentes métodos, procesos e equipos de beneficio diferentes para enriquecer minerais útiles no mineral, eliminar impurezas nocivas e separalas dos minerais de ganguas.
· NoTerra raraminerais extraídos en todo o mundo, o contido deóxidos de terra raraé só uns poucos por cento, e algúns aínda máis baixos. Para cumprir os requisitos de produción de fundición,Terra raraOs minerais están separados dos minerais de gangue e outros minerais útiles mediante a beneficiación antes de fundir, co fin de aumentar o contido de óxidos de terra rara e obter concentrados de terra rara que poden cumprir os requisitos da metalurxia da Terra rara. A beneficiación de minerais da terra rara adoita adoptar o método de flotación, a miúdo complementado por múltiples combinacións de gravidade e separación magnética para formar un fluxo de proceso de beneficiación.
OTerra raraO depósito na mina de Baiyunebo en mongolia interior é un depósito de rocha carbonatada de dolomita de ferro, composto principalmente por minerais de terra rara que se acompañan no mineral de ferro (ademais do mineral de cerio de fluorocarbon e monazita, tamén hai variosniobioeTerra raraminerais).
O mineral extraído contén preto do 30% de ferro e preto do 5% de óxidos de terra rara. Despois de esmagar o mineral grande da mina, é transportado en tren á planta de beneficiaria da compañía de grupo de ferro e aceiro de Baotou. A tarefa da planta de beneficio é aumentarFE2O3De 33% a máis do 55%, primeiro moendo e clasificación nunha fábrica de bólas cónicas e logo seleccionando un concentrado de ferro primario do 62-65% FE2O3 (óxido de ferro) usando un separador magnético cilíndrico. Os Tailings seguen sufrindo flotación e separación magnética para obter un concentrado de ferro secundario que contén máis do 45%FE2O3(óxido de ferro). A terra rara está enriquecida en escuma de flotación, cunha nota de 10-15%. O concentrado pódese seleccionar empregando unha táboa de axitación para producir un concentrado groso cun contido de REO do 30%. Despois de ser reprocesado por equipos de beneficiación, pódese obter un concentrado de terra rara cun contido de REO superior ao 60%.
Método de descomposición de concentrado de terra rara
·Terra raraOs elementos dos concentrados existen xeralmente en forma de carbonatos insolubles, fluoruros, fosfatos, óxidos ou silicatos. Os elementos da Terra rara deben converterse en compostos solubles en auga ou ácidos inorgánicos a través de varios cambios químicos e, a continuación, someterse a procesos como a disolución, a separación, a purificación, a concentración ou a calcinación para producir varios mixtos mixtosTerra raraCompostos como os cloruros de terra rara mixta, que se poden usar como produtos ou materias primas para separar elementos da Terra rara. Este proceso chámaseTerra raraDescomposición de concentración, tamén coñecida como pretratamento.
· Hai moitos métodos para a descomposiciónTerra raraConcentrados, que se poden dividir xeralmente en tres categorías: método ácido, método alcalino e descomposición de cloración. A descomposición de ácido pódese dividir aínda máis en descomposición de ácido clorhídrico, descomposición de ácido sulfúrico e descomposición de ácido hidrofluórico. A descomposición alcalina pódese dividir en descomposición de hidróxido sódico, fusión de hidróxido de sodio ou métodos de asado de refresco. O fluxo de proceso adecuado é xeralmente seleccionado en función dos principios de tipo concentrado, características de grao, plan de produtos, comodidade para a recuperación e utilización integral de elementos non raros da terra, beneficio para a hixiene labora e a protección ambiental e a racionalidade económica.
· Aínda que se descubriron case 200 minerais de elementos raros e dispersos, non se enriqueceron en depósitos independentes con minería industrial debido á súa rareza. Ata o de agora, só raro independentexermanio, Selenio, eTelluriumDescubríronse depósitos, pero a escala dos depósitos non é moi grande.
Cambio de terras raras
· Hai dous métodos paraTerra raraCambio, hidrometalurxia e pirometalurxia.
· Todo o proceso de hidrometalurxia en terra rara e metal metalurxia química está principalmente en solución e disolvente, como a descomposición de concentrado de terra rara, separación e extracción deóxidos de terra rara, compostos e metais de terra rara, que usan procesos de separación química como precipitación, cristalización, redución de oxidación, extracción de disolventes e intercambio de ións. O método máis usado é a extracción de disolventes orgánicos, que é un proceso universal para a separación industrial de elementos de alta terra de alta pureza. O proceso de hidrometalurxia é complexo e a pureza do produto é alta. Este método ten unha ampla gama de aplicacións na produción de produtos acabados.
O proceso pirometalúrxico é sinxelo e ten alta produtividade.Terra raraA pirometalurxia inclúe principalmente a produción dealiaxes de terra rarapor método de redución silicotermica, a produción de metais ou aliaxes de terra rara mediante método de electrólise de sal fundido e a produción dealiaxes de terra rarapor método de redución térmica metálica, etc.
A característica común da pirometalurxia é a produción en condicións de alta temperatura.
Proceso de produción de terra rara
·Terra raracarbonato ecloruro de terra rarason os dous principais produtos primarios noTerra raraindustria. En xeral, actualmente hai dous procesos principais para producir estes dous produtos. Un proceso é o proceso concentrado de asado de ácido sulfúrico e o outro proceso chámase proceso de sodio cáustico, abreviado como proceso de sodio cáustico.
· Ademais de estar presente en varios minerais da Terra rara, unha parte importante deElementos da Terra rarana natureza conviven con minerais de rocha apatita e fosfato. As reservas totais de mineral de fosfato mundial son aproximadamente 100 mil millóns de toneladas, cunha mediaTerra raraContido de 0,5 ‰. Estímase que a cantidade total deTerra raraAsociado co mineral de fosfato no mundo é de 50 millóns de toneladas. En resposta ás características de baixoTerra raraContido e estado de aparición especial en minas, estudáronse diversos procesos de recuperación tanto no país como internacionalmente, que se poden dividir en métodos húmidos e térmicos. Nos métodos húmidos pódense dividir en método de ácido nítrico, método de ácido clorhídrico e método de ácido sulfúrico segundo os diferentes ácidos de descomposición. Hai varias formas de recuperar terras raras de procesos químicos de fósforo, todos eles estreitamente relacionados cos métodos de procesamento do mineral de fosfato. Durante o proceso de produción térmica, oTerra raraA taxa de recuperación pode alcanzar o 60%.
Coa utilización continua de recursos rochosos fosfatos e o cambio cara ao desenvolvemento de rocha de fosfato de baixa calidade, o proceso de ácido húmido de ácido sulfúrico converteuse no método principal na industria química fosfato e na recuperación da recuperación deElementos da Terra raraNo ácido sulfúrico, o proceso fosfórico de ácido converteuse nun punto de investigación de investigación. No proceso de produción de ácido sulfúrico Proceso húmido ácido fosfórico, o proceso de control do enriquecemento das terras raras no ácido fosfórico e logo de usar a extracción de disolventes orgánicos para extraer terras raras ten máis vantaxes que os métodos desenvolvidos precoz.
Proceso de extracción de terra rara
Solubilidade de ácido sulfúrico
CERIUMgrupo (insoluble en sales complexas de sulfato) -lantán, CERIUM, praseodmio, neodimio, e Promethium;
Terbiogrupo (lixeiramente soluble en sales complexas de sulfato) -Samario, Europium, Gadolinio, Terbio, disprosio, eHolmio;
Yttriumgrupo (soluble en sales complexas de sulfato) -yttrium, erbium, Thulium, ytterbium,Lutetium, eScandium.
Separación de extracción
LuzTerra rara(P204 Extracción de acidez débil) -lantán,CERIUM, praseodmio,neodimio, e Promethium;
PesadoTerra raraelementos(Extracción de acidez en p204) -Holmio,
Introdución ao proceso de extracción
No proceso de separaciónelementos da terra rara,debido ás propiedades físicas e químicas extremadamente similares de 17 elementos, así como a abundancia de impurezas que acompañanElementos da Terra rara, o proceso de extracción é relativamente complexo e usado habitualmente.
Hai tres tipos de procesos de extracción: método paso a paso, intercambio iónico e extracción de disolventes.
Método paso a paso
O método de separación e purificación usando a diferenza de solubilidade dos compostos en disolventes chámase método paso a paso. Deyttrium(Y) toLutetium(LU), unha única separación entre todos os que se producen de forma naturalElementos da Terra rara, incluído o radio descuberto pola parella Curie,
Todos están separados usando este método. O procedemento de funcionamento deste método é relativamente complexo, e a separación única de todos os elementos da terra rara tardou máis de 100 anos, cunha separación e unha operación repetida que alcanzou 20000 veces. Para os traballadores químicos, o seu traballo
A forza é relativamente alta e o proceso é relativamente complexo. Polo tanto, usar este método non pode producir unha única terra rara en grandes cantidades.
Intercambio iónico
O traballo de investigación sobre elementos da Terra rara viuse obstaculizado pola incapacidade de producir un sóelemento de terra raraen grandes cantidades mediante métodos paso a paso. Co fin de analizar oElementos da Terra raraContida en produtos de fisión nuclear e eliminar os elementos da Terra rara do uranio e o torio, estudouse con éxito a cromatografía de intercambio iónico (cromatografía de intercambio iónico), que se usou para a separación deelemento de terra raras. A vantaxe do método de intercambio iónico é que múltiples elementos poden separarse nunha única operación. E tamén pode obter produtos de alta pureza. Non obstante, a desvantaxe é que non se pode procesar continuamente, cun longo ciclo de funcionamento e elevados custos para a rexeneración e intercambio de resinas. Polo tanto, esta vez o principal método para separar grandes cantidades de terras raras foi retirado do método de separación principal e substituído polo método de extracción de disolventes. Non obstante, debido ás características excepcionais da cromatografía de intercambio iónico na obtención de produtos de alta terra de alta pureza, actualmente, para producir produtos individuais de alta pureza e separar algúns elementos pesados de terra rara, tamén é necesario empregar cromatografía de intercambio iónico para separar e producir un produto terrestre raro.
Extracción de disolventes
O método de usar disolventes orgánicos para extraer e separar a sustancia extraída dunha solución acuosa inmiscible chámase extracción de líquido líquido disolvente orgánico, abreviada como extracción de disolventes. É un proceso de transferencia de masa que transfire substancias dunha fase líquida a outra. O método de extracción de disolventes aplicouse anteriormente en química petroquímica, química orgánica, química farmacéutica e química analítica. Non obstante, nos últimos corenta anos, debido ao desenvolvemento de ciencias e tecnoloxía da enerxía atómica, así como a necesidade da produción de substancias ultrapura e elementos raros, a extracción de disolventes fixo grandes avances en industrias como a industria dos combustibles nucleares e a metalurxia rara. China acadou un alto nivel de investigación na teoría da extracción, a síntese e a aplicación de novos extractantes e o proceso de extracción para a separación de elementos de terra rara. En comparación con métodos de separación como precipitacións clasificadas, cristalización clasificada e intercambio iónico, a extracción de disolventes ten unha serie de vantaxes como un bo efecto de separación, gran capacidade de produción, comodidade para a produción rápida e continua e un control automático fácil de conseguir. Polo tanto, converteuse gradualmente no método principal para separar grandes cantidades deTerra raras.
Purificación da Terra rara
Materias primas de produción
Metais da terra raraxeralmente divídense en metais de terra rara mixta e solteirosmetais da terra rara. A composición da mixtametais da terra raraé semellante á composición orixinal de terra rara no mineral, e un só metal é un metal separado e refinado de cada terra rara. É difícil reduciróxido de terra raras (excepto os óxidos deSamario,Europium,, Thulium,ytterbium) nun só metal mediante métodos metalúrxicos xerais, debido á súa alta calor de formación e alta estabilidade. Polo tanto, as materias primas de uso común para a produción demetais da terra raraHoxe en día son os seus cloruros e fluoruros.
Electrólise de sal fundida
A produción en masa de mixtametais da terra raraNa industria xeralmente usa o método de electrólise de sal fundido. Hai dous métodos de electrólise: electrólise de cloruro e electrólise de óxido. O método de preparación dun únicometais da terra raravaría segundo o elemento.Samario,Europium,,Thulium,ytterbiumnon son adecuados para a preparación electrolítica debido á súa alta presión de vapor, e en vez prepáranse mediante o método de destilación de redución. Pódense preparar outros elementos mediante electrólise ou método de redución térmica metálica.
A electrólise de cloruro é o método máis común para producir metais, especialmente para metais de terra rara mixta. O proceso é sinxelo, rendible e require un investimento mínimo. Non obstante, o maior inconveniente é a liberación de gas cloro, que contamina o ambiente. A electrólise de óxido non libera gases nocivos, pero o custo é lixeiramente maior. Xeralmente, de alto prezoterras rarascomoneodimioepraseodmioprodúcense usando electrólise de óxido.
O método de electrólise de redución do baleiro só pode preparar o grao industrial xeralmetais da terra rara. Para prepararsemetais da terra raraCon impurezas baixas e alta pureza, úsase xeralmente o método de redución térmica ao baleiro. Este método pode producir todos os metais de terra rara, peroSamario,Europium,,Thulium,ytterbiumNon se pode producir usando este método. O potencial redox deSamario,Europium,,Thulium,ytterbiume o calcio só se reduce parcialmenteTerra rarafluoruro. Xeralmente, a preparación destes metais baséase nos principios de alta presión de vapor destes metais e baixa presión de vapor demetal lantáns. Os óxidos destes catroterras rarasmestúranse con fragmentos demetal lantáns e comprimido en bloques e reducido nun forno de baleiro.Lantáné máis activo, mentresSamario,Europium,,Thulium,ytterbiumredúcense ao ouro porlantáne recollido en condensación, facilitando a separación da escoria.
Tempo de publicación: novembro-07-2023