Retųjų žemių pramonės technologijos įvadas
·Retųjų žemių itai ne metalinis elementas, o bendras 15 retųjų žemių elementų terminas iritrisirskandis.Todėl 17 retųjų žemių elementų ir įvairių jų junginių naudojami įvairiai – nuo 46 % grynumo chloridų iki pavienių retųjų žemių oksidų irretųjų žemių metalaikurio grynumas 99,9999%.Pridėjus susijusių junginių ir mišinių, yra daugybė retųjų žemių produktų.Taigi,reta žemėtechnologija taip pat yra įvairi dėl šių 17 elementų skirtumų.Tačiau dėl to, kad retųjų žemių elementus galima skirstyti į cerį iritrisgrupės, pagrįstos mineralų savybėmis, retųjų žemių mineralų gavybos, lydymo ir atskyrimo procesai taip pat yra gana vieningi.Pradedant nuo pradinės rūdos kasybos, po vieną bus pristatomi retųjų žemių atskyrimo metodai, lydymo procesai, gavybos metodai, gryninimo procesai.
Mineralinis retųjų žemių metalų apdorojimas
· Mineralų apdirbimas – tai mechaninis apdorojimo procesas, kurio metu panaudojami įvairių mineralų, sudarančių rūdą, fizinių ir cheminių savybių skirtumai, naudojami skirtingi sodrinimo metodai, procesai ir įranga, siekiant praturtinti naudingus mineralus rūdoje, pašalinti kenksmingas priemaišas ir jas atskirti. iš gango mineralų.
·Vidujereta žemėvisame pasaulyje iškasamos rūdos, jų kiekisretųjų žemių oksidaiyra tik keli procentai, o kai kurie net mažesni.Siekiant patenkinti lydymo gamybos reikalavimus,reta žemėmineralai yra atskiriami nuo sėmenų mineralų ir kitų naudingų mineralų sodrinant prieš lydant, siekiant padidinti retųjų žemių oksidų kiekį ir gauti retųjų žemių koncentratų, kurie atitiktų retųjų žemių metalurgijos reikalavimus.Retųjų žemių rūdų sodrinimas paprastai taikomas flotacijos metodu, dažnai papildytu keliais gravitacijos ir magnetinio atskyrimo deriniais, kad susidarytų sodrinimo proceso srautas.
Thereta žemėtelkinys Baiyunebo kasykloje Vidinėje Mongolijoje yra geležies dolomito karbonatinės uolienos telkinys, daugiausia sudarytas iš geležies rūdoje esančių retųjų žemių mineralų (be fluorangliavandenilio cerio rūdos ir monazito, taip pat yra keletasniobisirreta žemėmineralai).
Išgautoje rūdoje yra apie 30% geležies ir apie 5% retųjų žemių oksidų. Susmulkinus didžiulę rūdą kasykloje, ji traukiniu vežama į Baotou Iron and Steel Group Company sodrinimo gamyklą.Sodrinimo gamyklos uždavinys – padidintiFe2O3nuo 33 % iki daugiau nei 55 %, pirmiausia sumalant ir surūšiuojant kūginiame rutuliniame malūne, o paskui pasirenkant pirminį 62–65 % Fe2O3 geležies koncentratą (geležies oksidas) naudojant cilindrinį magnetinį separatorių.Atliekos toliau flotuojamos ir magnetiškai atskiriamos, kad būtų gautas antrinis geležies koncentratas, kuriame yra daugiau nei 45 %.Fe2O3(geležies oksidas).Retosios žemės yra praturtintos flotacinėmis putomis, kurių klasė 10-15%.Koncentratas gali būti parenkamas naudojant kratymo stalą, kad būtų gautas stambus koncentratas, kurio REO kiekis yra 30%.Perdirbus sodrinimo įranga, galima gauti retųjų žemių koncentratą, kuriame REO kiekis viršija 60 %.
Retųjų žemių koncentrato skaidymo metodas
·Reta žemėkoncentratuose esantys elementai paprastai būna netirpių karbonatų, fluoridų, fosfatų, oksidų arba silikatų pavidalu.Retųjų žemių elementai per įvairius cheminius pokyčius turi būti paverčiami vandenyje arba neorganinėse rūgštyse tirpiais junginiais, o po to vyksta tokie procesai kaip tirpinimas, atskyrimas, gryninimas, koncentravimas arba kalcinavimas, kad susidarytų įvairūs mišiniai.reta žemėjunginiai, tokie kaip mišrūs retųjų žemių chloridai, kurie gali būti naudojami kaip produktai arba žaliavos atskiriems retųjų žemių elementams atskirti.Šis procesas vadinamasreta žemėkoncentrato skilimas, dar vadinamas pirminiu apdorojimu.
·Yra daug skaidymo būdųreta žemėkoncentratai, kuriuos paprastai galima suskirstyti į tris kategorijas: rūgšties metodą, šarminį metodą ir chlorinimo skilimą.Rūgščių skaidymas gali būti toliau skirstomas į skaidymą druskos rūgštimi, sieros rūgšties skilimą ir vandenilio fluorido skilimą.Šarminį skaidymą dar galima suskirstyti į natrio hidroksido skaidymą, natrio hidroksido lydymosi arba skrudinimo soda būdus.Tinkamas proceso srautas paprastai parenkamas remiantis koncentrato tipo, rūšies charakteristikomis, gaminio planu, patogumu atgauti ir visapusiškai panaudoti ne retųjų žemių elementus, naudą darbo higienai ir aplinkos apsaugai bei ekonominį racionalumą.
· Nors buvo aptikta beveik 200 retų ir išsklaidytų elementų mineralų, dėl jų retumo jie nebuvo praturtinti į savarankiškus telkinius pramoninės kasybos būdu.Kol kas tik retas nepriklausomasgermanis, seleno, irtelūrotelkinių buvo aptikta, tačiau telkinių mastai nėra labai dideli.
Retų žemių lydymas
· Yra du būdaireta žemėlydymas, hidrometalurgija ir pirometalurgija.
· Visas retųjų žemių hidrometalurgijos ir metalų cheminės metalurgijos procesas daugiausia vyksta tirpale ir tirpiklyje, pvz., retųjų žemių koncentrato skaidymas, atskyrimas ir ekstrahavimas.retųjų žemių oksidai, junginiai ir pavieniai retųjų žemių metalai, kuriuose naudojami cheminio atskyrimo procesai, tokie kaip nusodinimas, kristalizacija, oksidacija-redukcija, ekstrahavimas tirpikliu ir jonų mainai.Dažniausiai naudojamas metodas yra ekstrahavimas organiniu tirpikliu, kuris yra universalus didelio grynumo pavienių retųjų žemių elementų pramoninio atskyrimo procesas.Hidrometalurgijos procesas yra sudėtingas, o produkto grynumas yra aukštas.Šis metodas yra plačiai pritaikytas gaminant gatavus produktus.
Pirometalurginis procesas yra paprastas ir pasižymi dideliu našumu.Reta žemėpirometalurgija daugiausia apima gamybąretųjų žemių lydiniųsilikoterminės redukcijos metodu, retųjų žemių metalų arba lydinių gamyba išlydytos druskos elektrolizės metodu irretųjų žemių lydiniųmetalo terminės redukcijos metodu ir kt.
Bendra pirometalurgijos savybė yra gamyba aukštoje temperatūroje.
Retųjų žemių gamybos procesas
·Reta žemėkarbonatas irretųjų žemių chloridasyra du pagrindiniai pagrindiniai produktaireta žemėindustrija.Apskritai, šiuo metu yra du pagrindiniai šių dviejų produktų gamybos procesai.Vienas procesas yra koncentruotos sieros rūgšties skrudinimo procesas, o kitas procesas vadinamas kaustinės sodos procesu, sutrumpintai vadinamas kaustinės sodos procesu.
·Be to, kad yra įvairiuose retųjų žemių mineraluose, nemaža dalisretųjų žemių elementaigamtoje egzistuoja kartu su apatitu ir fosfatiniais uolienų mineralais.Bendros pasaulio fosfatų rūdos atsargos yra apie 100 milijardų tonų, o vidutinisreta žemėturinys 0,5 ‰.Skaičiuojama, kad bendra sumareta žemėpasaulyje yra 50 mln. tonų, susijusių su fosfatų rūda.Reaguojant į žemo charakteristikasreta žemėturinys ir ypatingas pasireiškimo statusas kasyklose, tiek šalies, tiek tarptautiniu mastu buvo ištirti įvairūs regeneravimo procesai, kuriuos galima suskirstyti į šlapius ir terminius metodus.Naudojant šlapius metodus, juos galima suskirstyti į azoto rūgšties metodą, druskos rūgšties metodą ir sieros rūgšties metodą pagal skirtingas skilimo rūgštis.Yra įvairių būdų, kaip išgauti retąsias žemes iš fosforo cheminių procesų, ir visi jie yra glaudžiai susiję su fosfatų rūdos perdirbimo metodais.Šiluminės gamybos proceso metureta žemėatkūrimo rodiklis gali siekti 60%.
Nuolat naudojant fosfatinių uolienų išteklius ir pereinant prie žemos kokybės fosfatinių uolienų kūrimo, sieros rūgšties šlapiojo proceso fosforo rūgšties procesas tapo pagrindiniu metodu fosfatų chemijos pramonėje irretųjų žemių elementaiSieros rūgšties drėgnajame procese fosforo rūgštis tapo tyrimų tašku.Sieros rūgšties drėgnojo proceso fosforo rūgšties gamybos procese retųjų žemių elementų sodrinimo fosforo rūgštimi kontrolės procesas, o vėliau retųjų žemių elementų ekstrahavimas naudojant organinį tirpiklį turi daugiau pranašumų nei anksčiau sukurti metodai.
Retųjų žemių gavybos procesas
Sieros rūgšties tirpumas
Cerisgrupė (netirpi sulfatų komplekso druskose) –lantanas, ceris, prazeodimis, neodimio, ir prometis;
Terbisgrupė (šiek tiek tirpsta sulfatų kompleksinėse druskose) -samariumas, europiu, gadolinio, terbis, disprosis, irholmium;
Ekstrahavimo atskyrimas
Šviesareta žemė(P204 silpno rūgštingumo ekstrahavimas) –lantanas,ceris, prazeodimis,neodimio, ir prometis;
Vidurio retųjų žemių (P204 mažo rūgštingumo ekstrahavimas)samariumas,europiu,gadolinio,terbis,disprosis;
Įvadas į ekstrahavimo procesą
Atsiskyrimo proceseretųjų žemių elementai,dėl itin panašių 17 elementų fizinių ir cheminių savybių, taip pat dėl gausybės priemaišųretųjų žemių elementai, ekstrahavimo procesas yra gana sudėtingas ir dažnai naudojamas.
Yra trys ekstrahavimo procesų tipai: žingsnis po žingsnio metodas, jonų mainai ir ekstrahavimas tirpikliu.
Žingsnis po žingsnio metodas
Atskyrimo ir gryninimo metodas, naudojant skirtingą junginių tirpumą tirpikliuose, vadinamas žingsnis po žingsnio metodu.Išitris(Y) įliutecis(Lu), vienas atskyrimas tarp visų natūraliai pasitaikančiųretųjų žemių elementai, įskaitant Curie poros atrastą radį,
Visi jie yra atskirti naudojant šį metodą.Šio metodo veikimo procedūra yra gana sudėtinga, o vienkartinis visų retųjų žemių elementų atskyrimas užtruko daugiau nei 100 metų, o vienas atskyrimas ir pakartotinė operacija siekė 20 000 kartų.Chemijos darbuotojams, jų darbas
Stiprumas yra gana didelis, o procesas yra gana sudėtingas.Todėl naudojant šį metodą negalima pagaminti vieno retųjų žemių dideliais kiekiais.
Jonų mainai
Retųjų žemių elementų tyrimo darbus sutrukdė nesugebėjimas pagaminti vienąretųjų žemių elementasdideliais kiekiais taikant žingsnis po žingsnio metodus.Norint išanalizuotiretųjų žemių elementaiesančius branduolio dalijimosi produktuose ir pašalinti retųjų žemių elementus iš urano ir torio, sėkmingai ištirta jonų mainų chromatografija (jonų mainų chromatografija), kuri vėliau panaudota atskyrimui.retųjų žemių elementass.Jonų mainų metodo privalumas yra tas, kad per vieną operaciją galima atskirti kelis elementus.Taip pat galima gauti labai grynus produktus.Tačiau trūkumas yra tas, kad jo negalima apdoroti nuolat, esant ilgam veikimo ciklui ir didelėms dervos regeneravimo ir keitimo sąnaudoms.Todėl šis kažkada pagrindinis metodas dideliems retųjų žemių kiekiams atskirti buvo pašalintas iš pagrindinio atskyrimo metodo ir pakeistas ekstrahavimo tirpikliu metodu.Tačiau dėl išskirtinių jonų mainų chromatografijos savybių gaunant didelio grynumo pavienius retųjų žemių produktus, šiuo metu norint pagaminti itin didelio grynumo atskirus produktus ir atskirti kai kuriuos sunkiuosius retųjų žemių elementus, taip pat būtina naudoti jonų mainų chromatografiją. atskirti ir pagaminti retųjų žemių produktą.
Ekstrahavimas tirpikliu
Organinių tirpiklių naudojimo būdas ekstrahuotai medžiagai ekstrahuoti ir atskirti nuo nesimaišančio vandeninio tirpalo vadinamas organinio tirpiklio skysčio-skysčio ekstrakcija, sutrumpintai kaip ekstrakcija tirpikliu.Tai masės perdavimo procesas, kurio metu medžiagos perkeliamos iš vienos skystos fazės į kitą.Tirpiklio ekstrahavimo metodas anksčiau buvo taikomas naftos chemijos, organinės chemijos, farmacinės chemijos ir analitinės chemijos srityse.Tačiau per pastaruosius keturiasdešimt metų dėl atominės energetikos mokslo ir technologijų plėtros, taip pat poreikio gaminti itin grynas medžiagas ir retus elementus, tirpiklių ekstrahavimas padarė didelę pažangą tokiose pramonės šakose kaip branduolinio kuro pramonė ir reta metalurgija. .Kinija pasiekė aukšto lygio ekstrahavimo teorijos, naujų ekstraktorių sintezės ir taikymo bei retųjų žemių elementų atskyrimo gavybos proceso tyrimų lygį.Palyginti su atskyrimo metodais, tokiais kaip laipsniškas nusodinimas, rūšiuota kristalizacija ir jonų mainai, tirpiklio ekstrahavimas turi daugybę privalumų, tokių kaip geras atskyrimo efektas, didelis gamybos pajėgumas, patogumas greitai ir nuolatinei gamybai ir lengvai pasiekiamas automatinis valdymas.Todėl jis palaipsniui tapo pagrindiniu metodu atskirti didelius kiekiusreta žemės.
Retųjų žemių valymas
Gamybos žaliavos
Retųjų žemių metalaipaprastai skirstomi į mišrius retųjų žemių metalus ir pavieniusretųjų žemių metalai.Mišrios sudėtisretųjų žemių metalaiyra panašus į pradinę retųjų žemių sudėtį rūdoje, o vienas metalas yra nuo kiekvieno retųjų žemių atskirtas ir išgrynintas metalas.Sunku sumažintiretųjų žemių oksidass (išskyrus oksidussamariumas,europiu,, tulis,iterbis) į vieną metalą, naudojant bendruosius metalurgijos metodus, dėl didelės susidarymo šilumos ir didelio stabilumo.Todėl dažniausiai naudojamos žaliavos gamybairetųjų žemių metalaišiais laikais yra jų chloridai ir fluoridai.
Išlydytos druskos elektrolizė
Masinė mišraus gamybaretųjų žemių metalaipramonėje paprastai naudoja išlydytos druskos elektrolizės metodą.Yra du elektrolizės būdai: chloridinė elektrolizė ir oksidinė elektrolizė.Vieno paruošimo būdasretųjų žemių metalaiskiriasi priklausomai nuo elemento.samariumas,europiu,,tulis,iterbisdėl didelio garų slėgio netinka elektrolitiniam paruošimui, o ruošiami redukcinio distiliavimo metodu.Kiti elementai gali būti paruošti elektrolizės arba metalo terminės redukcijos būdu.
Chloridinė elektrolizė yra labiausiai paplitęs metalų, ypač mišrių retųjų žemių metalų, gamybos būdas.Procesas yra paprastas, ekonomiškas ir reikalauja minimalių investicijų.Tačiau didžiausias trūkumas – išsiskiriančios chloro dujos, kurios teršia aplinką.Oksido elektrolizė neišskiria kenksmingų dujų, tačiau kaina yra šiek tiek didesnė.Paprastai brangus vienetasretųjų žemiųtoks kaipneodimioirprazeodimisyra gaminami oksidinės elektrolizės būdu.
Vakuuminės redukcijos elektrolizės metodas gali paruošti tik bendrą pramoninį rūšįretųjų žemių metalai.Pasiruoštiretųjų žemių metalaisu mažai priemaišų ir didelio grynumo, dažniausiai naudojamas vakuuminio terminio redukcijos metodas.Šiuo metodu galima pagaminti visus pavienius retųjų žemių metalus, tačiausamariumas,europiu,,tulis,iterbisnegali būti pagaminti naudojant šį metodą.Redokso potencialassamariumas,europiu,,tulis,iterbiso kalcio tik iš dalies sumažėjareta žemėfluoras.Paprastai šių metalų paruošimas grindžiamas aukšto šių metalų garų slėgio ir žemo garų slėgio principais.lantano metalass.Šių keturių oksidairetųjų žemiųyra sumaišyti su fragmentaislantano metalass ir suspaudžiami į blokus, bei redukuojami vakuuminėje krosnyje.Lantanasyra aktyvesnis, tuo tarpusamariumas,europiu,,tulis,iterbispaverčiami auksulantanasir surenkamas ant kondensato, todėl jį lengva atskirti nuo šlako.
Paskelbimo laikas: 2023-11-07