Pengenalan kepada teknologi industri nadir bumi
·Nadir bumi iS bukan elemen logam, tetapi istilah kolektif untuk 15 elemen nadir bumi danyttriumdanScandium. Oleh itu, 17 unsur nadir bumi dan pelbagai sebatian mereka mempunyai pelbagai kegunaan, mulai dari klorida dengan kesucian 46% hingga oksida nadir tunggal danLogam nadir bumidengan kesucian 99.9999%. Dengan penambahan sebatian dan campuran yang berkaitan, terdapat banyak produk nadir bumi. Jadi,nadir bumiTeknologi juga pelbagai berdasarkan perbezaan 17 elemen ini. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh fakta bahawa unsur -unsur nadir bumi boleh dibahagikan kepada cerium danyttriumKumpulan berdasarkan ciri -ciri mineral, proses perlombongan, peleburan, dan pemisahan mineral nadir bumi juga agak bersatu. Bermula dari perlombongan bijih awal, kaedah pemisahan, proses peleburan, kaedah pengekstrakan, dan proses pemurnian nadir bumi akan diperkenalkan satu persatu.
Pemprosesan mineral bumi jarang
· Pemprosesan mineral adalah proses pemprosesan mekanikal yang menggunakan perbezaan sifat fizikal dan kimia antara pelbagai mineral yang membentuk bijih, menggunakan kaedah, proses, dan peralatan yang berbeza untuk memperkayakan mineral yang berguna dalam bijih, menghilangkan kekotoran yang berbahaya, dan memisahkannya dari mineral gangue.
· Dalamnadir bumibijih ditambang di seluruh dunia, kandungan darioksida nadir bumihanya beberapa peratus, dan ada yang lebih rendah. Untuk memenuhi keperluan pengeluaran peleburan,nadir bumiMineral dipisahkan dari mineral gangue dan mineral berguna lain melalui benefisiasi sebelum peleburan, untuk meningkatkan kandungan oksida nadir bumi dan mendapatkan kepekatan bumi yang boleh memenuhi keperluan metalurgi nadir bumi. Benefisiasi bijih nadir bumi umumnya mengamalkan kaedah pengapungan, sering ditambah dengan pelbagai kombinasi graviti dan pemisahan magnet untuk membentuk aliran proses benefisiasi.
Thenadir bumiDeposit di lombong Baiyunebo di Mongolia dalaman adalah deposit jenis batu karbonat besi dolomit, terutamanya yang terdiri daripada mineral nadir bumi yang disertakan dalam bijih besi (sebagai tambahan kepada bijih cerium fluorocarbon dan monazit, terdapat juga beberapaniobiumdannadir bumimineral).
Bijih yang diekstrak mengandungi kira -kira 30% besi dan kira -kira 5% oksida nadir bumi. Setelah menghancurkan bijih besar di lombong, ia diangkut dengan kereta api ke loji beneficiation Baotou Iron and Steel Group Company. Tugas loji benefisiasi adalah untuk meningkatFe2O3Dari 33% hingga lebih dari 55%, pengisaran pertama dan penggredan pada kilang bola keranjang, dan kemudian memilih konsentrasi besi utama 62-65% Fe2O3 (Besi oksida) menggunakan pemisah magnet silinder. Tailing terus menjalani pengapungan dan pemisahan magnet untuk mendapatkan pekat besi sekunder yang mengandungi lebih daripada 45%Fe2O3(Besi oksida). Nade Earth diperkaya dalam buih pengapungan, dengan gred 10-15%. Pusat ini boleh dipilih menggunakan meja gemetar untuk menghasilkan tumpuan kasar dengan kandungan REO sebanyak 30%. Setelah diproses semula oleh peralatan beneficiation, bumi yang jarang ditumpukan dengan kandungan REO lebih dari 60% dapat diperolehi.
Kaedah penguraian tumpuan bumi jarang berlaku
·Nadir bumiUnsur -unsur dalam kepekatan umumnya wujud dalam bentuk karbonat yang tidak larut, fluorida, fosfat, oksida, atau silikat. Unsur -unsur nadir bumi mesti ditukar menjadi sebatian larut dalam air atau asid bukan organik melalui pelbagai perubahan kimia, dan kemudian menjalani proses seperti pembubaran, pemisahan, pemurnian, kepekatan, atau kalsinasi untuk menghasilkan pelbagai campurannadir bumiSebatian seperti klorida nadir bumi bercampur, yang boleh digunakan sebagai produk atau bahan mentah untuk memisahkan unsur -unsur nadir tunggal tunggal. Proses ini dipanggilnadir bumiPenguraian tumpuan, juga dikenali sebagai pra-rawatan.
· Terdapat banyak kaedah untuk decomposingnadir bumiConcentrates, yang secara amnya boleh dibahagikan kepada tiga kategori: kaedah asid, kaedah alkali, dan penguraian klorinasi. Penguraian asid boleh dibahagikan lagi kepada penguraian asid hidroklorik, penguraian asid sulfurik, dan penguraian asid hidrofluorik. Penguraian Alkali boleh dibahagikan lagi kepada penguraian natrium hidroksida, pencairan natrium hidroksida, atau kaedah pemanggang soda. Aliran proses yang sesuai biasanya dipilih berdasarkan prinsip -prinsip jenis tumpuan, ciri gred, pelan produk, kemudahan untuk pemulihan dan penggunaan komprehensif unsur -unsur bukan bumi, manfaat untuk kebersihan buruh dan perlindungan alam sekitar, dan rasionalitas ekonomi.
· Walaupun hampir 200 mineral unsur yang jarang dan tersebar telah ditemui, mereka tidak diperkaya ke dalam deposit bebas dengan perlombongan perindustrian kerana jarangnya. Setakat ini, hanya bebas yang jarang berlakugermanium, selenium, danTelluriumDeposit telah ditemui, tetapi skala deposit tidak begitu besar.
Peleburan bumi jarang
· Terdapat dua kaedah untuknadir bumipeleburan, hidrometallurgy dan pyrometallurgy.
· Keseluruhan proses metalurgi hidrometalgy dan logam metalurgi kimia kebanyakannya dalam larutan dan pelarut, seperti penguraian tumpuan, pemisahan dan pengekstrakan bumi yang jarang berlakuoksida nadir bumi, sebatian, dan logam nadir tunggal, yang menggunakan proses pemisahan kimia seperti pemendakan, penghabluran, pengurangan pengoksidaan, pengekstrakan pelarut, dan pertukaran ion. Kaedah yang paling biasa digunakan adalah pengekstrakan pelarut organik, yang merupakan proses sejagat untuk pemisahan perindustrian unsur-unsur nadir tunggal yang tinggi. Proses hidrometallurgy adalah kompleks dan kesucian produk adalah tinggi. Kaedah ini mempunyai pelbagai aplikasi dalam menghasilkan produk siap.
Proses pyrometallurgical adalah mudah dan mempunyai produktiviti yang tinggi.Nadir bumipyrometallurgy terutamanya termasuk pengeluaranaloi nadir bumiDengan kaedah pengurangan silicothermic, pengeluaran logam nadir bumi atau aloi dengan kaedah elektrolisis garam cair, dan pengeluaranaloi nadir bumioleh kaedah pengurangan terma logam dan lain -lain.
Ciri -ciri umum pyrometallurgy adalah pengeluaran di bawah keadaan suhu tinggi.
Proses pengeluaran nadir bumi
·Nadir bumikarbonat danRare Earth Chlorideadalah dua produk utama utama dinadir bumiindustri. Secara umumnya, kini terdapat dua proses utama untuk menghasilkan kedua -dua produk ini. Satu proses adalah proses pemanggang asid sulfurik pekat, dan proses lain dipanggil proses soda kaustik, disingkat sebagai proses soda kaustik.
· Selain hadir dalam pelbagai mineral nadir bumi, sebahagian besarnyaunsur -unsur nadir bumidalam alam semulajadi dengan mineral rock apatite dan fosfat. Jumlah rizab bijih fosfat dunia adalah kira -kira 100 bilion tan, dengan puratanadir bumiKandungan 0.5 ‰. Dianggarkan jumlah jumlahnadir bumiBerkaitan dengan bijih fosfat di dunia adalah 50 juta tan. Sebagai tindak balas kepada ciri -ciri rendahnadir bumiKandungan dan status kejadian khas di lombong, pelbagai proses pemulihan telah dikaji di dalam dan di peringkat antarabangsa, yang boleh dibahagikan kepada kaedah basah dan terma. Dalam kaedah basah, mereka boleh dibahagikan kepada kaedah asid nitrik, kaedah asid hidroklorik, dan kaedah asid sulfurik mengikut asid penguraian yang berbeza. Terdapat pelbagai cara untuk memulihkan bumi jarang dari proses kimia fosforus, yang semuanya berkait rapat dengan kaedah pemprosesan bijih fosfat. Semasa proses pengeluaran terma,nadir bumiKadar pemulihan boleh mencapai 60%.
Dengan penggunaan sumber-sumber batu fosfat yang berterusan dan peralihan ke arah pembangunan batu fosfat berkualiti rendah, proses asid asid sulfurik basah proses asid fosforik telah menjadi kaedah arus perdana dalam industri kimia fosfat, dan pemulihanunsur -unsur nadir bumiDalam proses asid asid sulfurik asid fosforik telah menjadi hotspot penyelidikan. Dalam proses pengeluaran asid asid asid sulfurik asid fosforik, proses mengawal pengayaan nadir bumi dalam asid fosforik dan kemudian menggunakan pengekstrakan pelarut organik untuk mengekstrak nadir bumi mempunyai lebih banyak kelebihan daripada kaedah yang dibangunkan awal.
Proses pengekstrakan nadir bumi
Kelarutan asid sulfurik
CeriumKumpulan (tidak larut dalam garam kompleks sulfat) -lanthanum, Cerium, Praseodymium, Neodymium, dan Promethium;
TerbiumKumpulan (sedikit larut dalam garam kompleks sulfat) -Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, danHolmium;
YttriumKumpulan (larut dalam garam kompleks sulfat) -yttrium, Erbium, thulium, ytterbium,Lutetium, danScandium.
Pemisahan Pengekstrakan
Cahayanadir bumi(P204 Pengekstrakan keasidan lemah) -lanthanum,Cerium, Praseodymium,Neodymium, dan Promethium;
Tengah Rade Earth (P204 Pengekstrakan Keasidan Rendah)-Samarium,Europium,Gadolinium,Terbium,Dysprosium;
Beratnadir bumiunsur -unsur(Pengekstrakan keasidan dalam p204) -Holmium,
Pengenalan Proses Pengekstrakan
Dalam proses memisahkanunsur -unsur nadir bumi,Oleh kerana sifat fizikal dan kimia yang sangat serupa dengan 17 elemen, serta banyak kekotoran yang disertakanunsur -unsur nadir bumi, proses pengekstrakan agak kompleks dan biasa digunakan.
Terdapat tiga jenis proses pengekstrakan: kaedah langkah demi langkah, pertukaran ion, dan pengekstrakan pelarut.
Kaedah langkah demi langkah
Kaedah pemisahan dan pembersihan menggunakan perbezaan kelarutan sebatian dalam pelarut dipanggil kaedah langkah demi langkah. Dariyttrium(Y) hinggaLutetium(Lu), satu pemisahan antara semua yang berlaku secara semula jadiunsur -unsur nadir bumi, termasuk radium yang ditemui oleh pasangan curie,
Mereka semua dipisahkan menggunakan kaedah ini. Prosedur operasi kaedah ini agak rumit, dan pemisahan tunggal semua unsur nadir bumi mengambil masa lebih dari 100 tahun, dengan satu pemisahan dan operasi berulang mencapai 20000 kali. Untuk pekerja kimia, pekerjaan mereka
Kekuatannya agak tinggi dan prosesnya agak rumit. Oleh itu, dengan menggunakan kaedah ini tidak dapat menghasilkan satu nadir tunggal dalam kuantiti yang banyak.
Pertukaran ion
Kerja penyelidikan mengenai unsur -unsur nadir bumi telah dihalang oleh ketidakupayaan untuk menghasilkan satuelemen nadir bumidalam kuantiti yang banyak melalui kaedah langkah demi langkah. Untuk menganalisisunsur -unsur nadir bumiyang terkandung dalam produk pembelahan nuklear dan mengeluarkan unsur -unsur nadir bumi dari uranium dan thorium, kromatografi pertukaran ion (kromatografi pertukaran ion) berjaya dikaji, yang kemudiannya digunakan untuk pemisahanelemen nadir bumis. Kelebihan kaedah pertukaran ion ialah pelbagai elemen boleh dipisahkan dalam satu operasi. Dan ia juga boleh mendapatkan produk kesucian tinggi. Walau bagaimanapun, kelemahannya adalah bahawa ia tidak dapat diproses secara berterusan, dengan kitaran operasi yang panjang dan kos yang tinggi untuk regenerasi dan pertukaran resin. Oleh itu, ini sekali kaedah utama untuk memisahkan sejumlah besar nadir bumi telah bersara dari kaedah pemisahan arus perdana dan digantikan dengan kaedah pengekstrakan pelarut. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh ciri-ciri kromatografi pertukaran ion dalam mendapatkan produk nadir tunggal yang tinggi, pada masa ini, untuk menghasilkan produk tunggal kesucian ultra tinggi dan memisahkan beberapa unsur-unsur nadir bumi yang berat, ia juga perlu menggunakan kromatografi pertukaran ion untuk memisahkan dan menghasilkan produk nadir bumi.
Pengekstrakan pelarut
Kaedah menggunakan pelarut organik untuk mengekstrak dan memisahkan bahan yang diekstrak daripada larutan berair yang tidak dapat disebutkan dipanggil pengekstrakan cecair cecair organik, disingkat sebagai pengekstrakan pelarut. Ia adalah proses pemindahan massa yang memindahkan bahan dari satu fasa cecair ke yang lain. Kaedah pengekstrakan pelarut telah digunakan lebih awal dalam petrokimia, kimia organik, kimia farmaseutikal, dan kimia analisis. Walau bagaimanapun, dalam tempoh empat puluh tahun yang lalu, disebabkan oleh pembangunan sains dan teknologi tenaga atom, serta keperluan untuk pengeluaran bahan ultrapure dan unsur -unsur yang jarang berlaku, pengekstrakan pelarut telah membuat kemajuan besar dalam industri seperti industri bahan api nuklear dan metalurgi yang jarang berlaku. China telah mencapai tahap penyelidikan yang tinggi dalam teori pengekstrakan, sintesis dan penerapan ekstrak baru, dan proses pengekstrakan untuk pemisahan elemen nadir bumi. Berbanding dengan kaedah pemisahan seperti pemendakan yang dinilai, penghabluran yang dinilai, dan pertukaran ion, pengekstrakan pelarut mempunyai siri kelebihan seperti kesan pemisahan yang baik, kapasiti pengeluaran yang besar, kemudahan untuk pengeluaran pesat dan berterusan, dan mudah untuk mencapai kawalan automatik. Oleh itu, ia secara beransur -ansur menjadi kaedah utama untuk memisahkan sejumlah besarnadir bumis.
Pembersihan Bumi Rare
Bahan mentah pengeluaran
Logam nadir bumibiasanya dibahagikan kepada logam nadir bumi bercampur dan bujangLogam nadir bumi. Komposisi bercampurLogam nadir bumisama dengan komposisi Rade Earth yang asal dalam bijih, dan logam tunggal adalah logam yang dipisahkan dan ditapis dari setiap bumi nadir. Sukar untuk dikurangkanRare Earth Oxides (kecuali oksidaSamarium,Europium,, thulium,ytterbium) ke dalam logam tunggal menggunakan kaedah metalurgi umum, kerana pembentukannya yang tinggi dan kestabilan yang tinggi. Oleh itu, bahan mentah yang biasa digunakan untuk pengeluaranLogam nadir bumiPada masa kini adalah klorida dan fluorida mereka.
Elektrolisis garam lebur
Pengeluaran besar -besaran bercampurLogam nadir bumiDalam industri umumnya menggunakan kaedah elektrolisis garam lebur. Terdapat dua kaedah elektrolisis: elektrolisis klorida dan elektrolisis oksida. Kaedah penyediaan satuLogam nadir bumiberbeza -beza bergantung kepada elemen.Samarium,Europium,,thulium,ytterbiumtidak sesuai untuk penyediaan elektrolitik kerana tekanan wap yang tinggi, dan sebaliknya disediakan menggunakan kaedah penyulingan pengurangan. Unsur -unsur lain boleh disediakan oleh kaedah pengurangan terma elektrolisis atau logam.
Elektrolisis klorida adalah kaedah yang paling biasa untuk menghasilkan logam, terutamanya untuk logam nadir bumi campuran. Proses ini mudah, kos efektif, dan memerlukan pelaburan yang minimum. Walau bagaimanapun, kelemahan terbesar ialah pembebasan gas klorin, yang mencemarkan alam sekitar. Elektrolisis oksida tidak melepaskan gas berbahaya, tetapi kosnya sedikit lebih tinggi. Umumnya, single harga tingginadir bumisepertiNeodymiumdanPraseodymiumdihasilkan menggunakan elektrolisis oksida.
Kaedah elektrolisis pengurangan vakum hanya boleh menyediakan gred perindustrian umumLogam nadir bumi. Untuk menyediakanLogam nadir bumiDengan kekotoran yang rendah dan kesucian yang tinggi, kaedah pengurangan terma vakum biasanya digunakan. Kaedah ini dapat menghasilkan semua logam nadir tunggal, tetapiSamarium,Europium,,thulium,ytterbiumtidak boleh dihasilkan menggunakan kaedah ini. Potensi redoks dariSamarium,Europium,,thulium,ytterbiumdan kalsium hanya sebahagiannya mengurangkannadir bumiFluorida. Umumnya, penyediaan logam ini berdasarkan prinsip tekanan wap tinggi logam dan tekanan wap rendahLanthanum Metals. Oksida dari empat ininadir bumidicampur dengan serpihanLanthanum Metals dan dimampatkan ke dalam blok, dan dikurangkan dalam relau vakum.Lanthanumlebih aktif, sementaraSamarium,Europium,,thulium,ytterbiumdikurangkan menjadi emas olehlanthanumdan dikumpulkan pada pemeluwapan, menjadikannya mudah untuk dipisahkan dari sanga.
Masa Post: Nov-07-2023