Introduzione alla tecnologia dell'industria delle terre rare
·Terra rara inon è un elemento metallico, ma un termine collettivo per 15 elementi della terra rara eittrioEScandium. Pertanto, i 17 elementi della terra rara e i loro vari composti hanno vari usi, che vanno dai cloruri con una purezza del 46% ai singoli ossidi di terre rare emetalli delle terre rarecon una purezza del 99,9999%. Con l'aggiunta di composti e miscele correlate, ci sono innumerevoli prodotti per la terra rare. COSÌ,terra raraLa tecnologia è anche diversificata in base alle differenze di questi 17 elementi. Tuttavia, a causa del fatto che gli elementi delle terre rare possono essere divisi in cerio eittrioAnche i gruppi basati su caratteristiche minerali, i processi di mining, fusione e separazione dei minerali delle terre rare sono relativamente unificati. A partire dal mining di minerale iniziale, i metodi di separazione, i processi di fusione, i metodi di estrazione e i processi di purificazione delle terre rare saranno introdotti uno per uno.
Elaborazione minerale delle terre rare
· L'elaborazione minerale è un processo di elaborazione meccanica che utilizza le differenze nelle proprietà fisiche e chimiche tra vari minerali che compongono il minerale, utilizza diversi metodi di beneficenza, processi e attrezzature per arricchire i minerali utili nel minerale, rimuovere impurità dannose e separarli dai minerali di gangue.
· Nelterra raraminerali estratti in tutto il mondo, il contenuto diOssidi di terra rariè solo qualche percento e alcuni ancora più bassi. Al fine di soddisfare i requisiti di produzione della fusione,terra raraI minerali sono separati da minerali gange e altri minerali utili attraverso la beneficenza prima della fusione, al fine di aumentare il contenuto di ossidi di terre rare e ottenere concentrati di terre rare che possono soddisfare i requisiti della metallurgia delle terre rare. La beneficenza dei minerali delle terre rare generalmente adotta il metodo di flottazione, spesso integrato da più combinazioni di gravità e separazione magnetica per formare un flusso di processo di beneficenza.
ILterra raraIl deposito nella miniera di Baiyunebo nella Mongolia interiore è un deposito di tipo roccia di carbonato di dolomite di ferro, principalmente composto da minerali di terre rare che accompagnano il minerale di ferro (oltre al minerale di certium fluorocarburi eniobioEterra raraminerali).
Il minerale estratto contiene circa il 30% di ferro e circa il 5% di ossidi di terra rari. Dopo aver schiacciato il grande minerale nella miniera, viene trasportato in treno per la pianta di beneficenza della compagnia del gruppo di ferro e acciaio Baotou. Il compito dell'impianto di beneficenza è aumentareFe2o3Dal 33% a oltre il 55%, prima macinazione e classificazione su un mulino a sfera conico e quindi selezionando un concentrato di ferro primario del 62-65% Fe2O3 (ossido di ferro) usando un separatore magnetico cilindrico. Gli sterili continuano a sottoporsi a flottazione e separazione magnetica per ottenere un concentrato di ferro secondario contenente più del 45%Fe2o3(ossido di ferro). La terra rara è arricchita in schiuma di galleggiamento, con un grado del 10-15%. Il concentrato può essere selezionato utilizzando un tavolo da agitazione per produrre un concentrato grossolano con un contenuto di REO del 30%. Dopo essere stato ritratto da apparecchiature di beneficenza, è possibile ottenere un concentrato di terre rare con un contenuto di REO di oltre il 60%.
Metodo di decomposizione del concentrato di terre rare
·Terra raraElementi nei concentrati esistono generalmente sotto forma di carbonati insolubili, fluoruri, fosfati, ossidi o silicati. Gli elementi delle terre rare devono essere convertiti in composti solubili in acqua o acidi inorganici attraverso vari cambiamenti chimici e quindi sottoporsi a processi come dissoluzione, separazione, purificazione, concentrazione o calcinazione per produrre vari misti mistiterra raraComposti come cloruri di terre rare miste, che possono essere utilizzati come prodotti o materie prime per separare singoli elementi di terre rare. Questo processo è chiamatoterra raraConcentrate Decomposition, nota anche come pre-trattamento.
· Esistono molti metodi per la decomposizioneterra raraConcentrati, che possono essere generalmente divisi in tre categorie: metodo acido, metodo alcalino e decomposizione della clorazione. La decomposizione acida può essere ulteriormente suddivisa in decomposizione dell'acido cloridrico, decomposizione dell'acido solforico e decomposizione dell'acido idrofluorico. La decomposizione alcali può essere ulteriormente divisa in decomposizione di idrossido di sodio, fusione dell'idrossido di sodio o metodi di torrefazione di sodio. Il flusso di processo appropriato è generalmente selezionato in base ai principi del tipo di concentrato, alle caratteristiche di grado, al piano di prodotto, alla convenienza per il recupero e l'utilizzo globale di elementi di terra non rare, beneficio per l'igiene del lavoro e la protezione ambientale e la razionalità economica.
· Sebbene siano stati scoperti quasi 200 minerali di elementi rari e dispersi, non sono stati arricchiti in depositi indipendenti con estrazione industriale a causa della loro rarità. Finora, solo raro indipendentegermanio, selenio, EtellurioSono stati scoperti depositi, ma la scala dei depositi non è molto grande.
Fondamento di terre rare
· Esistono due metodi perterra raraFondamento, idrometallurgia e pirometallurgia.
· L'intero processo di idrometallugia delle terre rare e metallurgia chimica metallica è principalmente in soluzione e solvente, come la decomposizione del concentrato di terre rare, la separazione e l'estrazione diOssidi di terra rari, composti e singoli metalli delle terre rare, che utilizzano processi di separazione chimica come precipitazione, cristallizzazione, riduzione dell'ossidazione, estrazione di solventi e scambio di ioni. Il metodo più comunemente usato è l'estrazione di solvente organico, che è un processo universale per la separazione industriale di elementi di terre rare singoli ad alta purezza. Il processo di idrometallurgia è complesso e la purezza del prodotto è elevata. Questo metodo ha una vasta gamma di applicazioni nella produzione di prodotti finiti.
Il processo pirometallurgico è semplice e ha un'alta produttività.Terra raraLa pirometallurgia include principalmente la produzione dileghe di terre rareCon il metodo di riduzione silicotermica, la produzione di metalli o leghe di terre rare mediante metodo di elettrolisi del sale fuso e la produzione dileghe di terre raremediante metodo di riduzione termica metallica ecc.
La caratteristica comune della pirometallurgia è la produzione in condizioni di alta temperatura.
Processo di produzione delle terre rare
·Terra raracarbonato ecloruro di terre raresono i due principali prodotti principali nelterra raraindustria. In generale, ci sono attualmente due processi principali per la produzione di questi due prodotti. Un processo è il processo di torrefazione acido solforico concentrato e l'altro processo è chiamato processo di soda caustica, abbreviato come processo di soda caustica.
· Oltre ad essere presente in vari minerali delle terre rare, una parte significativa dielementi di terra raraIn natura coesistono con minerali di roccia apatite e fosfato. Le riserve totali del minerale di fosfato mondiale sono di circa 100 miliardi di tonnellate, con una mediaterra raracontenuto di 0,5 ‰. Si stima che l'importo totale diterra raraAssociato al minerale di fosfato nel mondo è di 50 milioni di tonnellate. In risposta alle caratteristiche del bassoterra raraContenuto e stato di occorrenza speciale nelle miniere, vari processi di recupero sono stati studiati sia a livello nazionale che internazionale, che possono essere divisi in metodi bagnati e termici. Nei metodi bagnati, possono essere divisi in metodo di acido nitrico, metodo dell'acido cloridrico e metodo dell'acido solforico in base ai diversi acidi di decomposizione. Esistono vari modi per recuperare le terre rare dai processi chimici del fosforo, tutti strettamente correlati ai metodi di elaborazione del minerale di fosfato. Durante il processo di produzione termica, ilterra raraIl tasso di recupero può raggiungere il 60%.
Con il continuo utilizzo delle risorse rocciose fosfato e lo spostamento verso lo sviluppo della roccia fosfato di bassa qualità, il processo di acido umido acido solforico è diventato il metodo mainstream nell'industria chimica del fosfato e il recupero del recuperoelementi di terra raraNel processo umido acido solforico L'acido fosforico è diventato un hotspot di ricerca. Nel processo di produzione dell'acido fosforico del processo umido dell'acido solforico, il processo di controllo dell'arricchimento delle terre rare nell'acido fosforico e quindi l'uso dell'estrazione di solvente organico per estrarre le terre rare ha più vantaggi rispetto ai metodi sviluppati precoci.
Processo di estrazione delle terre rare
Solubilità dell'acido solforico
CerioGruppo (insolubile nei sali complessi di solfato) -lantanio, cerio, praseodimio, neodimioe Promethium;
TerbioGruppo (leggermente solubile nei sali complessi di solfato) -samario, Europio, Gadolinio, terbio, Disprosium, Eolmio;
IttrioGruppo (solubile nei sali complessi di solfato) -ittrio, erbio, tulio, itterbio,lutetium, EScandium.
Separazione di estrazione
Leggeroterra rara(Estrazione di acidità debole p204) -lantanio,cerio, praseodimio,neodimioe Promethium;
Terra rara media (estrazione a bassa acidità P204)-samario,Europio,Gadolinio,terbio,Disprosium;
Pesanteterra raraelementi(estrazione di acidità in P204) -olmio,
Introduzione al processo di estrazione
Nel processo di separazioneElementi di terre rare,A causa delle proprietà fisiche e chimiche estremamente simili di 17 elementi, nonché l'abbondanza di impurità di accompagnamento inelementi di terra rara, il processo di estrazione è relativamente complesso e comunemente usato.
Esistono tre tipi di processi di estrazione: metodo passo-passo, scambio di ioni ed estrazione di solvente.
Metodo passo-passo
Il metodo di separazione e purificazione usando la differenza nella solubilità dei composti nei solventi è chiamato metodo passo-passo. Daittrio(Y) alutetium(Lu), una singola separazione tra tutto naturaleelementi di terra rara, incluso il radio scoperto dalla coppia Curie,
Sono tutti separati usando questo metodo. La procedura operativa di questo metodo è relativamente complessa e la singola separazione di tutti gli elementi delle terre rare ha richiesto oltre 100 anni, con una separazione e un'operazione ripetuta che raggiunge 20000 volte. Per i lavoratori chimici, il loro lavoro
La forza è relativamente alta e il processo è relativamente complesso. Pertanto, l'uso di questo metodo non può produrre una singola terra rara in grandi quantità.
Exchange ionico
Il lavoro di ricerca sugli elementi delle terre rare è stato ostacolato dall'incapacità di produrre un singoloElemento terrestre rarein grandi quantità attraverso metodi passo-passo. Per analizzare il fileelementi di terra raracontenuto nei prodotti di fissione nucleare e rimuovere gli elementi della terra rara da uranio e torio, è stata studiata la cromatografia a scambio ionico (cromatografia a scambio ionico), che è stato quindi utilizzato per la separazione diElemento terrestre rareS. Il vantaggio del metodo di scambio ionico è che più elementi possono essere separati in un'operazione. E può anche ottenere prodotti di alta purezza. Tuttavia, lo svantaggio è che non può essere elaborato continuamente, con un lungo ciclo operativo e costi elevati per la rigenerazione e lo scambio di resina. Pertanto, questo una volta il metodo principale per separare grandi quantità di terre rare è stato ritirato dal metodo di separazione tradizionale e sostituito con il metodo di estrazione del solvente. Tuttavia, a causa delle straordinarie caratteristiche della cromatografia di scambio ionico nell'ottenimento di prodotti a terra rare ad alta purezza, attualmente, al fine di produrre prodotti singoli a purezza altissima e separare alcuni elementi di terre rare pesanti, è anche necessario utilizzare la cromatografia di scambio ionico per separare e produrre un prodotto di terre rare.
Estrazione solvente
Il metodo di utilizzo di solventi organici per estrarre e separare la sostanza estratta da una soluzione acquosa immiscibile è chiamato estrazione organica liquido liquido-liquido, abbreviata come estrazione di solvente. È un processo di trasferimento di massa che trasferisce le sostanze da una fase liquida all'altra. Il metodo di estrazione solvente è stato applicato in precedenza in petrolchimica, chimica organica, chimica farmaceutica e chimica analitica. Tuttavia, negli ultimi quarant'anni, a causa dello sviluppo della scienza e della tecnologia dell'energia atomica, nonché della necessità di produrre sostanze ultrapure e elementi rari, l'estrazione dei solventi ha fatto grandi progressi in settori come l'industria nucleare e la rara metallurgia. La Cina ha raggiunto un alto livello di ricerca nella teoria dell'estrazione, la sintesi e l'applicazione di nuovi estrattori e il processo di estrazione per la separazione degli elementi delle terre rare. Rispetto ai metodi di separazione come precipitazioni graduate, cristallizzazione graduata e scambio di ioni, l'estrazione del solvente ha una serie di vantaggi come un buon effetto di separazione, grande capacità di produzione, comodità per una produzione rapida e continua e facile da raggiungere il controllo automatico. Pertanto, è diventato gradualmente il metodo principale per separare grandi quantità diterra raras.
Purificazione delle terre rare
Materie prime di produzione
Metalli delle terre raresono generalmente divisi in metalli di terre rare miste e singolometalli delle terre rare. La composizione di mistometalli delle terre rareè simile alla composizione originale delle terre rare nel minerale e un singolo metallo è un metallo separato e raffinato da ogni terra rara. È difficile da ridurreossido di terra raros (tranne gli ossidi disamario,Europio,, tulio,itterbio) in un singolo metallo usando metodi metallurgici generali, a causa del loro elevato calore di formazione e elevata stabilità. Pertanto, le materie prime comunemente utilizzate per la produzione dimetalli delle terre rareOggi sono i loro cloruri e fluoruri.
Elettrolisi del sale fuso
La produzione di massa di mistometalli delle terre rareNell'industria utilizza generalmente il metodo di elettrolisi del sale fuso. Esistono due metodi di elettrolisi: elettrolisi del cloruro ed elettrolisi dell'ossido. Il metodo di preparazione di un singolometalli delle terre rarevaria a seconda dell'elemento.samario,Europio,,tulio,itterbionon sono adatti per la preparazione elettrolitica a causa della loro alta pressione di vapore e invece vengono preparati utilizzando il metodo di distillazione di riduzione. Altri elementi possono essere preparati mediante elettrolisi o metodo di riduzione termica del metallo.
L'elettrolisi del cloruro è il metodo più comune per la produzione di metalli, in particolare per i metalli misti di terre rare. Il processo è semplice, economico e richiede investimenti minimi. Tuttavia, il più grande svantaggio è il rilascio di gas cloro, che inquina l'ambiente. L'elettrolisi di ossido non rilascia gas dannosi, ma il costo è leggermente più alto. Generalmente, singolo a prezzo altoterre raread esempioneodimioEpraseodimiosono prodotti usando l'elettrolisi di ossido.
Il metodo di elettrolisi della riduzione del vuoto può solo preparare il grado industriale generalemetalli delle terre rare. Prepararemetalli delle terre rareCon basse impurità e elevata purezza, viene generalmente utilizzato il metodo di riduzione termica del vuoto. Questo metodo può produrre tutti i singoli metalli delle terre rare, masamario,Europio,,tulio,itterbionon può essere prodotto usando questo metodo. Il potenziale redox disamario,Europio,,tulio,itterbioe il calcio si riduce solo parzialmenteterra rarafluoruro. Generalmente, la preparazione di questi metalli si basa sui principi di alta pressione di vapore di questi metalli e bassa pressione di vapore diLanthanum MetalS. Gli ossidi di questi quattroterre raresono miscelati con frammenti diLanthanum MetalS e compresso in blocchi e ridotto in un forno a vuoto.Lantanioè più attivo, mentresamario,Europio,,tulio,itterbiosono ridotti in oro dalantanioe raccolto alla condensa, rendendo facile separare dalle scorie.
Tempo post: nov-07-2023