Вовед во технологијата на индустријата за ретки земјени култури
·Ретка земја iне е метален елемент, туку колективен термин за 15 ретки земни елементи иитриумискандиумЗатоа, 17-те ретки земни елементи и нивните различни соединенија имаат различни намени, почнувајќи од хлориди со чистота од 46% до единечни ретки земни оксиди иретки земни металисо чистота од 99,9999%. Со додавање на сродни соединенија и мешавини, постојат безброј производи од ретки земни елементи. Значи,ретки земјитехнологијата е исто така разновидна врз основа на разликите на овие 17 елементи. Сепак, поради фактот што ретките земни елементи можат да се поделат на цериум иитриумгрупите базирани на минералните карактеристики, процесите на рударство, топење и сепарација на ретките земни минерали се исто така релативно унифицирани. Почнувајќи од почетното рударство на руда, методите на сепарација, процесите на топење, методите на екстракција и процесите на прочистување на ретките земни минерали ќе бидат воведени еден по еден.
Преработка на минерали од ретки земји
· Преработката на минерали е механички процес на преработка кој ги користи разликите во физичките и хемиските својства помеѓу различните минерали што ја сочинуваат рудата, користи различни методи на облагородување, процеси и опрема за збогатување на корисни минерали во рудата, отстранување на штетните нечистотии и нивно одвојување од ганге минералите.
·Воретки земјируди ископани низ целиот свет, содржината наоксиди на ретки земни елементие само неколку проценти, а некои дури и пониски. За да се задоволат производствените барања за топење,ретки земјиМинералите се одвојуваат од ганге минералите и другите корисни минерали преку облагородување пред топење, со цел да се зголеми содржината на оксиди на ретки земни елементи и да се добијат концентрати на ретки земни елементи кои можат да ги задоволат барањата на металургијата на ретки земни елементи. Облагородувањето на рудите на ретки земни елементи генерално го користи методот на флотација, честопати дополнет со повеќекратни комбинации на гравитација и магнетна сепарација за да се формира проток на процесот на облагородување.
Наретки земјинаоѓалиштето во рудникот Баијунебо во Внатрешна Монголија е наоѓалиште од типот на карбонатна карпа од железен доломит, главно составено од придружни минерали на ретки земји во железна руда (покрај флуоројаглеродната цериумска руда и моназитот, постојат и неколкуниобиумиретки земјиминерали).
Извлечената руда содржи околу 30% железо и околу 5% оксиди на ретки земни елементи. По дробењето на големата руда во рудникот, таа се транспортира со воз до фабриката за збогатување на компанијата „Баотоу Ајрон енд Стил Груп“. Задачата на фабриката за збогатување е да го зголемиFe2O3од 33% до над 55%, прво мелење и градирање на конусна топчеста мелница, а потоа избор на примарен концентрат на железо од 62-65% Fe2O3 (железен оксид) со користење на цилиндричен магнетен сепаратор. Јаловината продолжува да се подложува на флотација и магнетно сепарирање за да се добие секундарен концентрат на железо што содржи повеќе од 45%Fe2O3(железен оксид). Ретката земја е збогатена со флотациска пена, со степен на заситеност од 10-15%. Концентратот може да се избере со помош на маса за тресење за да се добие груб концентрат со содржина на REO од 30%. По повторна обработка со опрема за облагородување, може да се добие концентрат на ретки земји со содржина на REO од над 60%.
Метод на распаѓање на концентрат од ретки земни елементи
·Ретка земјаЕлементите во концентрати генерално постојат во форма на нерастворливи карбонати, флуориди, фосфати, оксиди или силикати. Ретките земни елементи мора да се претворат во соединенија растворливи во вода или неоргански киселини преку разни хемиски промени, а потоа да се подложат на процеси како што се растворање, сепарација, прочистување, концентрација или калцинација за да се произведат разни мешаниретки земјисоединенија како што се мешани хлориди на ретки земни елементи, кои можат да се користат како производи или суровини за одвојување на поединечни ретки земни елементи. Овој процес се нарекуваретки земјираспаѓање на концентрат, познато и како претходна обработка.
· Постојат многу методи за разградувањеретки земјиконцентрати, кои генерално можат да се поделат во три категории: киселински метод, алкален метод и хлоринациски метод. Киселинското распаѓање може понатаму да се подели на распаѓање со хлороводородна киселина, распаѓање со сулфурна киселина и распаѓање со флуороводородна киселина. Алкалното распаѓање може понатаму да се подели на распаѓање со натриум хидроксид, топење со натриум хидроксид или методи на печење со сода. Соодветниот процес генерално се избира врз основа на принципите на видот на концентратот, карактеристиките на сортата, планот на производот, погодноста за обновување и сеопфатно користење на елементи кои не се ретки земјени елементи, користа за хигиената на работната сила и заштитата на животната средина и економската рационалност.
·Иако се откриени речиси 200 ретки и дисперзирани елементи, тие не се збогатени во независни наоѓалишта со индустриско рударство поради нивната реткост. Досега, само ретки независнигерманиум, селен, ителуриумоткриени се наоѓалишта, но обемот на наоѓалиштата не е многу голем.
Топење на ретки земји
· Постојат два методи заретки земјитопење, хидрометалургија и пирометалургија.
· Целиот процес на хидрометалургија на ретки земји и металургија на хемиски метали е претежно во раствор и растворувач, како што се распаѓање на концентрат од ретки земји, одвојување и екстракција наоксиди на ретки земни елементи, соединенија и единечни ретки земни метали, кои користат процеси на хемиско одвојување како што се таложење, кристализација, оксидациско-редуцирање, екстракција со растворувач и јонска размена. Најчесто користениот метод е екстракција со органски растворувач, што е универзален процес за индустриско одвојување на единечни ретки земни елементи со висока чистота. Процесот на хидрометалургија е сложен, а чистотата на производот е висока. Овој метод има широк спектар на примени во производството на готови производи.
Пирометалуршкиот процес е едноставен и има висока продуктивност.Ретка земјапирометалургијата главно вклучува производство налегури на ретки земни металисо силикотермен метод на редукција, производство на ретки земни метали или легури со метод на стопена солена електролиза и производство налегури на ретки земни металисо метод на термичка редукција на метал итн.
Заедничка карактеристика на пирометалургијата е производството под услови на висока температура.
Процес на производство на ретки земјини елементи
·Ретка земјакарбонат иретки земни хлоридисе двата главни примарни производи воретки земјииндустрија. Општо земено, во моментов постојат два главни процеса за производство на овие два производи. Едниот процес е процесот на печење со концентрирана сулфурна киселина, а другиот процес се нарекува процес на каустична сода, скратено како процес на каустична сода.
·Покрај тоа што е присутно во разни ретки земни минерали, значаен дел одретки земни елементиво природата коегзистираат со апатит и фосфатни карпести минерали. Вкупните резерви на фосфатна руда во светот се приближно 100 милијарди тони, со просечнаретки земјисодржина од 0,5 ‰. Се проценува дека вкупната количина наретки земјиповрзана со фосфатна руда во светот е 50 милиони тони. Како одговор на карактеристиките на нискоретки земјиСодржината и статусот на посебна појава во рудниците, различни процеси на рециклирање се проучувани и на домашно и на меѓународно ниво, кои можат да се поделат на влажни и термички методи. Кај влажните методи, тие можат да се поделат на метод на азотна киселина, метод на хлороводородна киселина и метод на сулфурна киселина според различните киселини на распаѓање. Постојат различни начини за рециклирање на ретки земни метали од хемиски процеси на фосфор, од кои сите се тесно поврзани со методите на преработка на фосфатна руда. За време на процесот на термичко производство,ретки земјистапката на закрепнување може да достигне 60%.
Со континуираното користење на ресурсите на фосфатни карпи и поместувањето кон развој на фосфатни карпи со низок квалитет, процесот со сулфурна киселина со влажен процес на фосфорна киселина стана мејнстрим метод во фосфатната хемиска индустрија, а обновувањето наретки земни елементиВо влажниот процес на сулфурна киселина, фосфорната киселина стана жариште на истражување. Во процесот на производство на сулфурна киселина со влажниот процес на фосфорна киселина, процесот на контрола на збогатувањето на ретките земни елементи во фосфорна киселина, а потоа користење на екстракција со органски растворувач за екстракција на ретките земни елементи има повеќе предности од рано развиените методи.
Процес на екстракција на ретки земјини елементи
Растворливост на сулфурна киселина
Цериумгрупа (нерастворлива во сулфатни комплексни соли) –лантан, цериум, празеодиум, неодиуми прометиум;
Тербиумгрупа (малку растворлива во сулфатни комплексни соли) -самариум, европиум, гадолиниум, тербиум, диспрозиум, ихолмиум;
Итриумгрупа (растворлива во сулфатни комплексни соли) –итриум, ербиум, тулиум, итербиум,лутециум, искандиум.
Екстракција со сепарација
Светлоретки земји(P204 екстракција со слаба киселост) –лантан,цериум, празеодиум,неодиуми прометиум;
Средно ретка земја (P204 екстракција со ниска киселост) -самариум,европиум,гадолиниум,тербиум,диспрозиум;
Тежокретки земјиелементи(екстракција на киселост во P204) -холмиум,
Вовед во процесот на екстракција
Во процесот на одвојувањеретки земни елементи,поради екстремно сличните физички и хемиски својства на 17 елементи, како и изобилството на придружни нечистотии воретки земни елементи, процесот на екстракција е релативно сложен и најчесто се користи.
Постојат три вида процеси на екстракција: чекор-по-чекор метод, јонска размена и екстракција со растворувач.
Метод чекор-по-чекор
Методот на одвојување и прочистување со користење на разликата во растворливоста на соединенијата во растворувачи се нарекува чекор-по-чекор метод. Одитриум(Y) долутециум(Lu), единствена поделба помеѓу сите природно присутниретки земни елементи, вклучувајќи го и радиумот откриен од двојката Кири,
Сите тие се одвојуваат со помош на овој метод. Постапката на работа на овој метод е релативно сложена, а еднократното одвојување на сите ретки земни елементи траело повеќе од 100 години, при што едно одвојување и повторена операција достигнувале 20000 пати. За хемиските работници, нивната работа
Јачината е релативно висока, а процесот е релативно сложен. Затоа, со користење на овој метод не може да се произведе ниту еден ретка земја во големи количини.
Јонска размена
Истражувачката работа на ретките земни елементи е попречена од неможноста да се произведе еден единственретки земни елементиво големи количини преку методи чекор-по-чекор. Со цел да се анализираретки земни елементисодржани во производите од нуклеарна фисија и отстранување на ретките земјени елементи од ураниум и ториум, успешно беше проучена јонско-изменувачка хроматографија (јонско-изменувачка хроматографија), која потоа беше искористена за одвојување наретки земни елементис. Предноста на методот на јонска размена е што повеќе елементи можат да се одвојат во една операција. Исто така, може да се добијат производи со висока чистота. Сепак, недостатокот е што не може да се обработува континуирано, со долг работен циклус и високи трошоци за регенерација и размена на смола. Затоа, овој некогаш главен метод за одвојување на големи количини на ретки земни елементи е повлечен од главниот метод на одвојување и заменет со метод на екстракција со растворувач. Сепак, поради извонредните карактеристики на јонско-изменувачката хроматографија за добивање на единечни производи од ретки земни елементи со висока чистота, во моментов, со цел да се произведат единечни производи со ултра висока чистота и да се одвојат некои тешки елементи од ретки земни елементи, потребно е да се користи и јонско-изменувачка хроматографија за одвојување и производство на производ од ретки земни елементи.
Екстракција со растворувач
Методот на користење на органски растворувачи за екстракција и одвојување на екстрахираната супстанција од немешлив воден раствор се нарекува екстракција со органски растворувач течност-течност, скратено како екстракција со растворувач. Тоа е процес на пренос на маса што пренесува супстанции од една течна фаза во друга. Методот на екстракција со растворувач е применет порано во петрохемиската, органската хемија, фармацевтската хемија и аналитичката хемија. Сепак, во изминатите четириесет години, поради развојот на науката и технологијата за атомска енергија, како и потребата за производство на ултрачисти супстанции и ретки елементи, екстракцијата со растворувач постигна голем напредок во индустриите како што се индустријата за нуклеарно гориво и металургијата на ретки елементи. Кина постигна високо ниво на истражување во теоријата на екстракција, синтезата и примената на нови екстрактори и процесот на екстракција за одвојување на ретки земни елементи. Во споредба со методите на сепарација како што се степенувано таложење, степенувана кристализација и јонска размена, екстракцијата со растворувач има низа предности како што се добар ефект на сепарација, голем производствен капацитет, погодност за брзо и континуирано производство и леснотија за постигнување автоматска контрола. Затоа, постепено стана главен метод за одвојување на големи количини наретки земјиs.
Прочистување на ретки земјини елементи
Производствени суровини
Ретки земни металигенерално се поделени на мешани ретки земни метали и единечниретки земни металиСоставот на мешаниретки земни металие сличен на оригиналниот состав на ретките земји во рудата, а еден метал е метал одвоен и рафиниран од секоја ретки земји. Тешко е да се намалиоксид на ретки земјиs (освен оксиди одсамариум,европиум,, тулиум,итербиум) во еден метал користејќи општи металуршки методи, поради нивната висока топлина на формирање и висока стабилност. Затоа, најчесто користените суровини за производство наретки земни металиденес се нивните хлориди и флуориди.
Електролиза на стопена сол
Масовното производство на мешаниретки земни металиВо индустријата генерално се користи методот на електролиза со стопена сол. Постојат два методи на електролиза: електролиза со хлорид и електролиза со оксид. Методот на подготовка на еденретки земни металиварира во зависност од елементот.самариум,европиум,,тулиум,итербиумне се погодни за електролитичка подготовка поради нивниот висок притисок на пареа, туку се подготвуваат со метод на редукциска дестилација. Други елементи може да се подготват со електролиза или метод на термичка редукција на метали.
Хлоридната електролиза е најчестиот метод за производство на метали, особено за мешани ретки земни метали. Процесот е едноставен, економичен и бара минимална инвестиција. Сепак, најголемиот недостаток е ослободувањето на хлорен гас, кој ја загадува животната средина. Оксидната електролиза не ослободува штетни гасови, но цената е малку повисока. Општо земено, скапите единечниретки земјикако што енеодиумипразеодиумсе добиваат со оксидна електролиза.
Методот на електролиза со вакуумска редукција може да подготви само општ индустриски квалитетретки земни металиДа се подготвиретки земни металисо ниски нечистотии и висока чистота, генерално се користи метод на вакуумска термичка редукција. Овој метод може да произведе сите ретки земни метали, носамариум,европиум,,тулиум,итербиумне може да се произведе со користење на овој метод. Редокс потенцијалот насамариум,европиум,,тулиум,итербиума калциумот само делумно го намалуваретки земјифлуорид. Општо земено, подготовката на овие метали се базира на принципите на висок притисок на пареа на овие метали и низок притисок на пареа наметален лантанс. Оксидите од овие четириретки земјисе измешани со фрагменти одметален лантанs и компресирани во блокови и редуцирани во вакуумска печка.Лантануме поактивен, додекасамариум,европиум,,тулиум,итербиумсе сведуваат на злато одлантани се собираат преку кондензација, што го олеснува одвојувањето од згурата.
Време на објавување: 07.11.2023