Sissejuhatus haruldastesse muldmekendusse tööstuse tehnoloogiasse
·Haruldane murds mitte metalliline element, vaid kollektiivne termin 15 haruldaste muldmetalli elemendi kohta jayttriumjaskandium. Seetõttu on 17 haruldaste muldmetalli elemendi ja nende erinevate ühendite mitmesuguseid kasutusvõimalusi, alates kloriididest, mille puhtus on 46% kuni üheharuliste oksiidideni jaharuldased metallidpuhtusega 99,999%. Seotud ühendite ja segude lisamisega on lugematu arv haruldaste muldmetallide tooteid. Niisiis,haruldane muldkehaTehnoloogia on ka mitmekesine nende 17 elemendi erinevuste põhjal. Kuid tingitud asjaolust, et haruldaste muldmetallide elemente saab jagada tseeriumiks jayttriumMineraalide omadustel põhinevad rühmad on ka haruldaste muldmetallide mineraalide kaevandamise, sulatamise ja eraldamise protsessid suhteliselt ühtsed. Alustades maagi esialgsest kaevandamisest, tutvustatakse ükshaaval eraldusmeetodeid, sulatusprotsesse, ekstraheerimismeetodeid ja puhastusprotsesse ükshaaval.
Haruldaste muldmetallide mineraalne töötlemine
· Mineraalide töötlemine on mehaaniline töötlemisprotsess, mis kasutab erinevate maagi moodustavate mineraalide füüsikaliste ja keemiliste omaduste erinevusi, kasutab erinevaid kasumismeetodeid, protsesse ja seadmeid, et rikastada maagi kasulikke mineraale, eemaldada kahjulikud lisandid ja eraldada need jõugu mineraalidest.
·haruldane muldkehakogu maailmas kaevandatud maagid, sisuharuldased oksiididon vaid mõni protsent ja mõned veelgi madalamad. Sulatamise tootmisnõuete täitmiseks,haruldane muldkehaMineraalid eraldatakse enne sulatamist Gangue mineraalidest ja muudest kasumistest mineraalidest, et suurendada haruldaste muldmetallide oksiidide sisaldust ja saada haruldaste muldmetallide kontsentraadid, mis võivad täita haruldaste muldmetallide metallurgia nõudeid. Haruldaste muldmetallide heade maagide kasutuselevõtt kasutab üldiselt flotatsioonimeetodit, mida sageli täiendavad raskusjõu ja magnetilise eraldamise mitu kombinatsiooni, et moodustada kasumisprotsessi voog.
Selleharuldane muldkehaMaardla baiyunebo kaevanduses sisemises Mongoolias on raua dolomiidi karbonaatkivimitüüp, mis koosneb peamiselt rauamaagis sisalduvatest haruldaste muldmetallide mineraalidest (lisaks fluorosüsi tseeriumimaagile ja monasiidile on ka mitunioobiumjaharuldane muldkehamineraalid).
Ekstraheeritud maagi sisaldab umbes 30% rauda ja umbes 5% haruldaste muldmetallide oksiide. Pärast kaevanduse suure maagi purustamist transporditakse see rongiga Baotou Raud- ja Steel Group Company heategevusjaama. Kasutuselevõtu tehase ülesanne on suurendadaFe2o333% -lt üle 55% -ni, kõigepealt jahvatades ja liigitades koonilisel kuulveskil ning valides seejärel primaarse rauakontsentraadi 62-65% FE2O3 (raudoksiid) silindrilise magnetilise eraldaja kasutamine. Jäätmed läbivad jätkuvalt flotatsiooni ja magnetilist eraldamist, et saada sekundaarse rauakontsentraadi, mis sisaldab üle 45%Fe2o3(Raudoksiid). Haruldaste muld muid rikastatakse flotatsioonivaht, hinne 10–15%. Kontsentraadi saab valida raputamislaua abil, et saada jäme kontsentraat, mille REO sisaldus on 30%. Pärast seda, kui see on kasutuselevõtu seadmete abil ümber töötanud, võib saada haruldaste muldmetallide kontsentraadi, mille REO sisaldus on üle 60%.
Haruldaste muldmetallide kontsentraadi lagunemismeetod
·Haruldane muldkehaKontsentraatide elemendid eksisteerivad tavaliselt lahustumatute karbonaatide, fluoriidide, fosfaatide, oksiidide või silikaatide kujul. Haruldaste muldmetallide elemendid tuleb muuta mitmesuguste keemiliste muutuste kaudu vees või anorgaanihapetes lahustuvateks ühenditeks ja seejärel teha selliseid protsesse nagu lahustumine, eraldamine, puhastamine, kontsentratsioon või kaltsineerimine, et saada mitmesuguseid segatud segatudharuldane muldkehaSellised ühendid nagu segatud haruldaste muldmetallide kloriidid, mida saab kasutada toodete või toorainena üksikute haruldaste muldmetallide elementide eraldamiseks. Seda protsessi nimetatakseharuldane muldkehakontsentraadi lagunemine, tuntud ka kui eeltöötlus.
· Lagunemiseks on palju meetodeidharuldane muldkehaKontsentraadid, mille saab üldiselt jagada kolme kategooriasse: happemeetod, leelise meetod ja kloorimise lagunemine. Happe lagunemist saab veelgi jagada vesinikkloriidhappe lagunemiseks, väävelhappe lagunemiseks ja vesinikfluoriidhappe lagunemiseks. Leelise lagunemist saab veelgi jagada naatriumhüdroksiidi lagunemiseks, naatriumhüdroksiidi sulamiseks või sooda röstimismeetodiks. Üldiselt valitakse sobiv protsesside voog kontsentraadi tüübi, hinde omaduste, tooteplaani, mitte haruldaste muldmetallide elementide taastumise ja põhjaliku kasutamise, tööhügieeni ja keskkonnakaitse ning majandusliku ratsionaalsuse põhjal.
· Ehkki on avastatud ligi 200 haruldast ja hajutatud elementide mineraali, ei ole neid harulduse tõttu rikastatud tööstusliku kaevandamise sõltumatuteks hoiusteks. Siiani on ainult haruldane sõltumatugermaanium, seleeniumjatelluriumMaardlad on avastatud, kuid hoiuste skaala pole eriti suur.
Haruldaste muldmetallide sulatamine
· On kaks meetoditharuldane muldkehasulatamine, hüdrometallurgia ja pürometallurgia.
· Kogu haruldaste muldmetallide hüdrometallurgia ja metalli keemilise metallurgia protsess on enamasti lahuses ja lahustis, näiteks haruldaste muldmetallide kontsentraadi lagunemine, eraldamine ja ekstraheerimineharuldased oksiidid, ühendid ja üksikud haruldaste muldmetallide metallid, mis kasutavad keemilisi eraldamisprotsesse nagu sademed, kristalliseerumine, oksüdatsiooni vähendamine, lahusti ekstraheerimine ja ioonvahetus. Kõige sagedamini kasutatav meetod on orgaaniline lahusti ekstraheerimine, mis on universaalne protsess kõrge puhtusega üheharuliste muldmetallide elementide tööstuslikuks eraldamiseks. Hüdrometallurgia protsess on keeruline ja toote puhtus on kõrge. Sellel meetodil on laia valiku rakendusi valmistoodete tootmisel.
Pürometallurgiline protsess on lihtne ja sellel on kõrge tootlikkus.Haruldane muldkehapürometallurgia hõlmab peamiselt tootmistharuldased sulamidRäikliku redutseerimise meetodil, haruldaste metallide või sulamite tootmine sula soola elektrolüüsi meetodil ja tootmineharuldased sulamidMetalli termilise vähendamise meetodi järgi jne.
Pürometallurgia levinum omadus on kõrge temperatuuri tingimustes tootmine.
Haruldaste muldmetallide tootmisprotsess
·Haruldane muldkehakarbonaat jaharuldane kloriidon kaks peamist peamist toodetharuldane muldkehatööstus. Üldiselt on nende kahe toote tootmiseks praegu kaks peamist protsessi. Üks protsess on kontsentreeritud väävelhapete röstimisprotsess ja teist protsessi nimetatakse kaustiliseks soodaprotsessiks, mis on lühendatud kui kaustiline soodaprotsess.
· Lisaks erinevatel haruldaste muldmetallide mineraalides esinemisel on märkimisväärne osaharuldaste muldmetallide elemendidLooduses eksisteerib koos apatiidi- ja fosfaatkivimiteraalidega. Maailmafosfaatmaagi koguvarud on umbes 100 miljardit tonni, keskmiseltharuldane muldkehaSisu 0,5 ‰. Hinnanguliselt kogusummaharuldane muldkehaFosfaatmaagiga seotud maailmas on 50 miljonit tonni. Vastusena madalate omadusteleharuldane muldkehaSisu ja erilise esinemise olek kaevandustes on uuritud mitmesuguseid taastumisprotsesse nii kodumaal kui ka rahvusvaheliselt, mida saab jagada niiskedeks ja termilisteks meetoditeks. Märgade meetodite korral saab neid jagada lämmastikhappe meetodiks, vesinikkloriidhappe meetodiks ja väävelhappe meetodiks vastavalt erinevatele lagunemishapetele. Haruldaste muldmetallide taastamiseks fosfori keemilistest protsessidest on mitmesuguseid viise, mis kõik on tihedalt seotud fosfaatmaagi töötlemismeetoditega. Termilise tootmisprotsessi ajalharuldane muldkehaTaastumismäär võib ulatuda 60%-ni.
Fosfaatkivimi ressursside pideva kasutamise ja madala kvaliteediga fosfaatkivimi arendamise suunas on väävelhappe märg protsessi fosforhappe protsess muutunud fosfaatkeemiatööstuses tavapäraseks meetodiks jaharuldaste muldmetallide elemendidVäävelhappe märjas protsessis on fosforhape muutunud uurimistöö levialaks. Väävelhappe niiske protsessi fosforhappe tootmisprotsessis on haruldaste muldmetallide rikastamise kontrollimise fosforhappes ja seejärel orgaanilise lahusti ekstraheerimise kasutamisel haruldaste muldmetallide ekstraheerimiseks rohkem eeliseid kui varajased välja töötatud meetodid.
Haruldaste muldmetallide kaevandamise protsess
Väävelhappe lahustuvus
TseeriumRühm (lahustumatu sulfaatkompleksi soolades) -lantaan, tseerium, praseodüüm, neodüümja prometium;
TerbiumRühm (kergelt lahustuv sulfaatkompleksi soolades) -samarium, euroopium, gadoliinium, terbium, düsprosiumjaholmium;
YttriumRühm (lahustuv sulfaatkompleksi soolades) -yttrium, erbium, thulium, ytterbium,lutetiumjaskandium.
Ekstraheerimise eraldamine
Heleharuldane muldkeha(P204 nõrk happesuse kaevandamine) -lantaan,tseerium, praseodüüm,neodüümja prometium;
Keskmine haruldane muru (P204 madala happesusega ekstraheerimine)-samarium,euroopium,gadoliinium,terbium,düsprosium;
Raskeharuldane muldkehaelemendid(happesuse kaevandamine P204 -s) -holmium,
Ekstraheerimisprotsessi sissejuhatus
Eraldamise protsessisharuldaste muldmetallide elemendid,17 elemendi äärmiselt sarnaste füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu, samuti kaasnevate lisandite arvukusharuldaste muldmetallide elemendid, on kaevandamise protsess suhteliselt keeruline ja tavaliselt kasutatakse.
Ekstraheerimisprotsesse on kolme tüüpi: samm-sammult meetod, ioonvahetus ja lahusti ekstraheerimine.
Samm-sammuline meetod
Eraldamise ja puhastamise meetodit, kasutades lahustite lahustuvuse erinevust lahustites, nimetatakse samm-sammuliseks meetodiks. -Ltyttrium(Y)lutetium(LU), üksik eraldus kõigi looduslikult esinevate vahelharuldaste muldmetallide elemendid, sealhulgas raadium, mille avastas kuriepaar,
Need kõik on selle meetodi abil eraldatud. Selle meetodi tööprotseduur on suhteliselt keeruline ja kõigi haruldaste muldmetallide elementide üksik eraldamine võttis üle 100 aasta, ühe eraldamise ja korduva operatsiooni ulatudes 20000 korda. Keemiatöötajate jaoks nende töö
Tugevus on suhteliselt kõrge ja protsess on suhteliselt keeruline. Seetõttu ei saa selle meetodi kasutamine suures koguses toota ühte haruldast muldmetappi.
Ioonvahetus
Haruldaste muldmetalli elementide uurimistööd on takistanud suutmatust üksikut tootaharuldaste muldmetallide elementsuurtes kogustes samm-sammuliste meetodite abil. Analüüsimiseksharuldaste muldmetallide elemendidKohale tuuma lõhustumisproduktides ja eemaldage haruldaste murgakeeste elemendid uraanist ja tooriumist, uuriti edukalt ioonvahetuskromatograafiat (ioonvahetuskromatograafiat), mida seejärel kasutatiharuldaste muldmetallide elements. Ioonivahetusmeetodi eeliseks on see, et ühe toiminguga saab eraldada mitu elementi. Ja see võib hankida ka kõrge puhtusastmega tooteid. Puuduseks on aga see, et seda ei saa pidevalt töödelda, pika töötsükli ja vaigu taastamise ja vahetuse suured kulud. Seetõttu on see kord peamine haruldaste muldmetallide eraldamise meetod tavapärasest eraldamismeetodist pensionil ja asendatud lahusti ekstraheerimise meetodiga. Kuna ioonvahetuskromatograafia silmapaistvad omadused on aga ülivõimsad üheharulistest toodete kõrge puhtusega üheharuliste üksikute toodete saamiseks ja eraldades mõned rasked haruldaste muldmetallide elemendid, on vaja kasutada ka ioonvahetuskromatograafiat haruldaste toodete eraldamiseks ja tootmiseks.
Lahusti ekstraheerimine
Orgaaniliste lahustite kasutamise meetodit ekstraheeritud aine ekstraheerimiseks ja eraldamiseks segunematust vesilahusest nimetatakse orgaanilise lahusti vedeliku-vedeliku ekstraheerimiseks, lühendatuna lahusti ekstraheerimiseks. See on massiülekande protsess, mis kannab aineid ühest vedelast faasist teise. Lahusti ekstraheerimise meetodit on varem rakendatud naftakeemia, orgaanilise keemia, farmaatsiakeemia ja analüütilise keemia korral. Lahusti ekstraheerimine on viimase neljakümne aasta jooksul aga aatomienergia teaduse ja tehnoloogia arendamise ning ultrapuursete ainete ja haruldaste elementide tootmise vajaduse tõttu teinud suuri edusamme sellistes tööstusharudes nagu tuumakütusetööstus ja haruldane metallurgia. Hiina on saavutanud kõrgetasemelise uurimistöö ekstraheerimise teoorias, uute ekstrahentide sünteesi ja rakendamise ning haruldaste muldmetallide eraldamise ekstraheerimisprotsessi. Võrreldes eraldusmeetoditega nagu sademed, sorteeritud kristalliseerumine ja ioonvahetus, on lahusti ekstraheerimisel rea eeliseid nagu hea eraldamisefekt, suur tootmisvõimsus, mugavus kiireks ja pidevaks tootmiseks ning hõlpsasti saavutatav automaatne kontroll. Seetõttu on sellest järk -järgult saanud peamine meetod suurte koguste eraldamiseksharuldane muldkehas.
Haruldaste muldmetallide puhastamine
Toormaterjalid
Haruldased metallidjagunevad üldiselt segatud haruldasteks muldmetallideks ja üksikudharuldased metallid. Segatud koosseisharuldased metallidsarnaneb maagi algse haruldaste muldmetalli koostisega ja üks metall on metall, mis on eraldatud ja rafineeritakse igast haruldasest muinasse. Seda on keeruline vähendadaharuldane oksiids (välja arvatud oksiididsamarium,euroopium,, thulium,ytterbium) üheks metalliks, kasutades üldisi metallurgilisi meetodeid, tänu nende kõrgele moodustumise kuumusele ja kõrgele stabiilsusele. Seetõttu tavaliselt kasutatavad toorained tootmiseksharuldased metallidTänapäeval on nende kloriidid ja fluoriidid.
Sula soola elektrolüüs
Segatud masstootmineharuldased metallidTööstuses kasutab üldiselt sula soola elektrolüüsi meetodit. Elektrolüüsi on kaks: kloriidi elektrolüüs ja oksiidi elektrolüüs. Üksiku ettevalmistusmeetodharuldased metallidSõltuvalt elemendist varieerub.samarium,euroopium,,thulium,ytterbiumei sobi suure aururõhu tõttu elektrolüütiliseks valmistamiseks ja valmistatakse selle asemel redutseerimise destilleerimismeetodi abil. Muid elemente saab valmistada elektrolüüsi või metalli termilise redutseerimise meetodil.
Kloriidi elektrolüüs on metallide tootmiseks kõige levinum meetod, eriti segatud haruldaste metallide jaoks. Protsess on lihtne, kulutõhus ja nõuab minimaalset investeeringut. Suurim puudus on aga keskkonna saastava kloorigaasi vabanemine. Oksiidi elektrolüüs ei vabasta kahjulikke gaase, kuid kulud on pisut kõrgemad. Üldiselt kõrge hinnaga üksikharuldased muldmetallidnaguneodüümjapraseodüümtoodetakse oksiidi elektrolüüsi abil.
Vaakumi vähendamise elektrolüüsimeetod saab valmistada ainult üldist tööstuslikku klassiharuldased metallid. Ettevalmistamiseksharuldased metallidMadala lisandite ja suure puhtusega kasutatakse üldiselt vaakumse soojuse vähendamise meetodit. See meetod võib toota kõik üksikud haruldaste muldmetallide, kuidsamarium,euroopium,,thulium,ytterbiumSeda meetodit ei saa toota. Redokspotentsiaalsamarium,euroopium,,thulium,ytterbiumja kaltsium vähendab ainult osaliseltharuldane muldkehafluoriid. Üldiselt põhineb nende metallide ettevalmistamine nende metallide kõrge aururõhu põhimõtetel ja madal aururõhklantanums. Nende nelja oksiididharuldased muldmetallidsegatakse fragmentidegalantanums ja surutud plokkideks ning vähendatud vaakum ahjus.Lantaanon aktiivsem, samassamarium,euroopium,,thulium,ytterbiumvähendatakse kullakslantaanja kogutud kondenseerumisel, muutes selle räbu eraldamise lihtsaks.
Postiaeg: november-07-2023