Introdución á tecnoloxía da industria das terras raras
·Terras raras inon é un elemento metálico, senón un termo colectivo para 15 elementos de terras raras eitrioeescandio.Polo tanto, os 17 elementos de terras raras e os seus diversos compostos teñen varios usos, que van desde cloruros cunha pureza do 46% ata óxidos de terras raras individuais emetais de terras rarascunha pureza do 99,9999%.Coa adición de compostos e mesturas relacionados, hai innumerables produtos de terras raras.Entón,terra raraa tecnoloxía tamén é diversa en función das diferenzas destes 17 elementos.Non obstante, debido ao feito de que os elementos de terras raras pódense dividir en cerio eitriogrupos baseados nas características dos minerais, os procesos de extracción, fundición e separación de minerais de terras raras tamén están relativamente unificados.A partir da extracción inicial de mineral, introduciranse un a un os métodos de separación, os procesos de fundición, os métodos de extracción e os procesos de purificación de terras raras.
Procesamento de minerais de terras raras
·O procesamento de minerais é un proceso de procesamento mecánico que utiliza as diferenzas nas propiedades físicas e químicas entre os distintos minerais que compoñen o mineral, utiliza diferentes métodos de beneficio, procesos e equipos para enriquecer minerais útiles no mineral, eliminar impurezas nocivas e separalos. a partir de minerais de ganga.
·Noterra raraminerais extraídos en todo o mundo, o contido deóxidos de terras rarasé só un pouco por cento, e algúns aínda máis baixos.Para satisfacer os requisitos de produción de fundición,terra raraOs minerais sepáranse dos minerais de ganga e outros minerais útiles mediante a súa beneficio antes da fundición, co fin de aumentar o contido de óxidos de terras raras e obter concentrados de terras raras que poidan cumprir os requisitos da metalurxia de terras raras.O beneficio dos minerais de terras raras xeralmente adopta o método de flotación, a miúdo complementado por múltiples combinacións de gravidade e separación magnética para formar un fluxo de proceso de beneficio.
Oterra raraO depósito na mina de Baiyunebo, en Mongolia Interior, é un depósito de dolomita de ferro tipo rocha carbonatada, composto principalmente por minerais de terras raras que se acompañan en mineral de ferro (ademais do mineral de cerio fluorocarbonado e monacita, tamén hai variosniobioeterra raraminerais).
O mineral extraído contén preto dun 30% de ferro e un 5% de óxidos de terras raras. Despois de esmagar o mineral grande na mina, transpórtase en tren ata a planta de beneficio de Baotou Iron and Steel Group Company.A tarefa da planta beneficiadora é aumentarFe2O3do 33% a máis do 55%, primeiro triturando e clasificando nun molino de bolas cónico, e despois seleccionando un concentrado de ferro primario de 62-65% Fe2O3 (óxido de ferro) utilizando un separador magnético cilíndrico.Os relaves seguen sendo flotados e separados magnéticamente para obter un concentrado de ferro secundario que contén máis do 45%Fe2O3(óxido de ferro).As terras raras están enriquecidas en escuma de flotación, cun grao de 10-15%.O concentrado pódese seleccionar usando unha mesa de axitación para producir un concentrado groso cun contido de REO do 30%.Despois de ser reprocesado por equipos de beneficio, pódese obter un concentrado de terras raras cun contido de REO superior ao 60%.
Método de descomposición do concentrado de terras raras
·Terra raraos elementos en concentrados existen xeralmente en forma de carbonatos, fluoruros, fosfatos, óxidos ou silicatos insolubles.Os elementos das terras raras deben converterse en compostos solubles en auga ou ácidos inorgánicos mediante diversos cambios químicos, e despois someterse a procesos como disolución, separación, purificación, concentración ou calcinación para producir varias mesturas.terra raracompostos como cloruros mixtos de terras raras, que poden usarse como produtos ou materias primas para separar elementos únicos de terras raras.Este proceso chámaseterra raradescomposición do concentrado, tamén coñecida como pretratamento.
·Hai moitos métodos de descomposiciónterra raraconcentrados, que xeralmente se poden dividir en tres categorías: método ácido, método alcalino e descomposición por cloración.A descomposición ácida pódese dividir en descomposición de ácido clorhídrico, descomposición de ácido sulfúrico e descomposición de ácido fluorhídrico.A descomposición alcalina pódese dividir en descomposición de hidróxido de sodio, fusión de hidróxido de sodio ou métodos de tostado de sosa.O fluxo de proceso adecuado é xeralmente seleccionado en función dos principios do tipo de concentrado, as características da calidade, o plan do produto, a conveniencia para a recuperación e a utilización integral de elementos de terras non raras, o beneficio para a hixiene laboral e a protección ambiental e a racionalidade económica.
·Aínda que se descubriron case 200 minerais de elementos raros e dispersos, non se enriqueceron en xacementos independentes coa minería industrial debido á súa rareza.Ata agora, só raro independentexermanio, selenio, eteluriodescubríronse xacementos, pero a escala dos depósitos non é moi grande.
Fundición de terras raras
·Hai dous métodos paraterra rarafundición, hidrometalurxia e pirometalurxia.
·Todo o proceso da hidrometalurxia de terras raras e da metalurxia química dos metais está principalmente en solución e disolvente, como a descomposición do concentrado de terras raras, a separación e a extracción deóxidos de terras raras, compostos e metais únicos de terras raras, que usan procesos de separación química como precipitación, cristalización, oxidación-redución, extracción con disolventes e intercambio iónico.O método máis utilizado é a extracción con disolventes orgánicos, que é un proceso universal para a separación industrial de elementos únicos de terras raras 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 unha alta produtividade.Terra raraa pirometalurxia inclúe principalmente a produción dealiaxes de terras rarasmediante o método de redución silicotérmica, a produción de metais ou aliaxes de terras raras mediante o método de electrólise de sales fundidas e a produción dealiaxes de terras raraspor método de redución térmica metálica, etc.
A característica común da pirometalurxia é a produción en condicións de alta temperatura.
Proceso de produción de terras raras
·Terra raracarbonato ecloruro de terras rarasson os dous principais produtos primarios doterra raraindustria.En xeral, na actualidade existen dous procesos principais para a elaboración destes dous produtos.Un proceso é o proceso de tostado de ácido sulfúrico concentrado, e o outro proceso chámase proceso de sosa cáustica, abreviado como proceso de sosa cáustica.
·Ademais de estar presente en varios minerais de terras raras, unha parte importante deelementos de terras rarasna natureza conviven con minerais de rochas de apatita e fosfato.As reservas totais de mineral de fosfato mundial son de aproximadamente 100.000 millóns de toneladas, cunha mediaterra raracontido de 0,5 ‰.Estímase que o importe total deterra raraasociado co mineral de fosfato no mundo é de 50 millóns de toneladas.En resposta ás características de baixoterra raracontido e estado especial de ocorrencia nas minas, estudáronse diversos procesos de recuperación tanto a nivel nacional como internacional, 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.Existen varias formas de recuperar terras raras dos procesos químicos do fósforo, todas elas estreitamente relacionadas cos métodos de procesamento do mineral de fosfato.Durante o proceso de produción térmica, oterra raraa taxa de recuperación pode chegar ao 60%.
Coa utilización continua dos recursos de rochas fosfóricas e o cambio cara ao desenvolvemento de rochas de fosfato de baixa calidade, o proceso de ácido fosfórico do proceso húmido do ácido sulfúrico converteuse no método principal na industria química do fosfato e a recuperación deelementos de terras rarasno proceso húmido do ácido sulfúrico o ácido fosfórico converteuse nun punto de investigación.No proceso de produción de ácido sulfúrico, o proceso húmido de ácido fosfórico, o proceso de controlar o enriquecemento de terras raras en ácido fosfórico e, a continuación, usar a extracción de disolventes orgánicos para extraer terras raras ten máis vantaxes que os métodos desenvolvidos inicialmente.
Proceso de extracción de terras raras
Solubilidade do ácido sulfúrico
Ceriogrupo (insoluble en sales complexas de sulfato)lantano, cerio, praseodimio, neodimio, e prometio;
Terbiogrupo (lixeiramente soluble en sales complexas de sulfato) -samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, eholmio;
Separación de extracción
Luzterra rara(P204 extracción de acidez débil) -lantano,cerio, praseodimio,neodimio, e prometio;
Pesadoterra raraelementos(extracción de acidez en P204) -holmio,
Introdución ao proceso de extracción
En proceso de separaciónelementos de terras raras,debido ás propiedades físicas e químicas extremadamente similares de 17 elementos, así como á abundancia de impurezaselementos de terras raras, o proceso de extracción é relativamente complexo e de uso habitual.
Existen tres tipos de procesos de extracción: método paso a paso, intercambio iónico e extracción con disolvente.
Método paso a paso
O método de separación e purificación mediante a diferenza de solubilidade dos compostos en disolventes chámase método paso a paso.Desdeitrio(Y) alutecio(Lu), unha única separación entre todos os que ocorren na naturezaelementos de terras raras, incluíndo o radio descuberto pola parella Curie,
Todos eles están separados mediante este método.O procedemento operativo deste método é relativamente complexo, e a separación única de todos os elementos de terras raras levou máis de 100 anos, cunha separación e operación repetida chegando a 20.000 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 de terras raras viuse obstaculizado pola incapacidade de producir un únicoelemento de terras rarasen grandes cantidades mediante métodos paso a paso.Para analizar oelementos de terras rarascontidos nos produtos de fisión nuclear e eliminar os elementos de terras raras do uranio e do torio, estudouse con éxito a cromatografía de intercambio iónico (cromatografía de intercambio iónico), que logo se utilizou para a separación deelemento de terras rarass.A vantaxe do método de intercambio iónico é que se poden separar varios elementos nunha soa operación.E tamén pode obter produtos de alta pureza.Non obstante, a desvantaxe é que non se pode procesar de forma continua, cun longo ciclo de funcionamento e altos custos de rexeneración e intercambio de resinas.Polo tanto, unha vez que o método principal para separar grandes cantidades de terras raras retirouse do método de separación principal e substituíuse polo método de extracción con disolvente.Non obstante, debido ás excelentes características da cromatografía de intercambio iónico na obtención de produtos únicos de terras raras de alta pureza, actualmente, para producir produtos únicos de pureza ultra alta e separar algúns elementos pesados de terras raras, tamén é necesario utilizar a cromatografía de intercambio iónico. separar e producir un produto de terras raras.
Extracción con disolvente
O método de uso de disolventes orgánicos para extraer e separar a substancia extraída dunha solución acuosa inmiscible chámase extracción líquido-líquido con disolvente orgánico, abreviado como extracción con disolvente.É un proceso de transferencia de masa que transfire substancias dunha fase líquida a outra.O método de extracción con disolventes aplicouse anteriormente en petroquímica, química orgánica, química farmacéutica e química analítica.Non obstante, nos últimos corenta anos, debido ao desenvolvemento da ciencia e tecnoloxía da enerxía atómica, así como á necesidade da produción de substancias ultrapuras e elementos raros, a extracción con disolventes fixo grandes progresos en industrias como a industria do combustible nuclear e a metalurxia rara. .China alcanzou un alto nivel de investigación na teoría da extracción, na síntese e aplicación de novos extractores e no proceso de extracción para a separación de elementos de terras raras.En comparación cos métodos de separación como a precipitación graduada, a cristalización graduada e o intercambio iónico, a extracción con disolvente ten unha serie de vantaxes como un bo efecto de separación, gran capacidade de produción, comodidade para unha produción rápida e continua e un control automático fácil de conseguir.Polo tanto, converteuse gradualmente no principal método para separar grandes cantidades deterra raras.
Purificación de terras raras
Produción de materias primas
Metais de terras rarasxeralmente divídense en metais de terras raras mesturados e únicosmetais de terras raras.A composición dos mixtosmetais de terras rarasé semellante á composición orixinal de terras raras do mineral, e un só metal é un metal separado e refinado de cada terra rara.É difícil de reduciróxido de terras rarass (excepto os óxidos desamario,europio,, tulio,iterbio) 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 de terras rarashoxe en día son os seus cloruros e fluoruros.
Electrólise de sales fundidas
A produción en masa de mixtosmetais de terras rarasna industria xeralmente usa o método de electrólise de sal fundido.Hai dous métodos de electrólise: electrólise de cloruros e electrólise de óxidos.O método de preparación dun únicometais de terras rarasvaría segundo o elemento.samario,europio,,tulio,iterbionon son axeitados para a preparación electrolítica debido á súa alta presión de vapor e, en cambio, prepáranse mediante o método de destilación por redución.Outros elementos pódense preparar mediante electrólise ou método de redución térmica de metal.
A electrólise de cloruros é o método máis común para producir metais, especialmente para mesturas de metais de terras raras.O proceso é sinxelo, rendible e require un investimento mínimo.Non obstante, o maior inconveniente é a liberación de gas cloro, que contamina o medio ambiente.A electrólise de óxidos non libera gases nocivos, pero o custo é lixeiramente superior.En xeral, un single de alto prezoterras rarascomoneodimioepraseodimioprodúcense mediante electrólise de óxidos.
O método de electrólise de redución de baleiro só pode preparar un grao industrial xeralmetais de terras raras.Prepararmetais de terras rarascon baixas impurezas e alta pureza, úsase xeralmente o método de redución térmica ao baleiro.Este método pode producir todos os metais de terras raras, perosamario,europio,,tulio,iterbionon se pode producir mediante este método.O potencial redox desamario,europio,,tulio,iterbioe o calcio só reduce parcialmenteterra raraflúor.Xeralmente, a preparación destes metais baséase nos principios de alta presión de vapor destes metais e baixa presión de vapor delantano metálicos.Os óxidos destes catroterras rarasmestúranse con fragmentos delantano metálicos e comprimido en bloques, e reducido nun forno de baleiro.Lantanoé máis activo, mentressamario,europio,,tulio,iterbioredúcense a ouro porlantanoe recollidos por condensación, facilitando a separación da escoura.
Hora de publicación: 07-nov-2023