Nadir Toprak Endüstrisi Teknolojisine Giriş
·Nadir toprak benmetalik bir element değil, 15 nadir toprak elementi için ortak bir terimdir veitriyumVeskandiyum.Bu nedenle, 17 nadir toprak elementi ve bunların çeşitli bileşikleri, %46 saflığa sahip klorürlerden, tek nadir toprak oksitlerine kadar çeşitli kullanımlara sahiptir.nadir toprak metalleri%99,9999 saflığa sahiptir.İlgili bileşiklerin ve karışımların eklenmesiyle sayısız nadir toprak ürünü ortaya çıkar.Bu yüzden,nadir toprakteknoloji de bu 17 unsurun farklılıklarına göre çeşitlilik göstermektedir.Ancak nadir toprak elementlerinin seryum veitriyumMineral özelliklerine dayalı gruplarda nadir toprak minerallerinin madencilik, eritme ve ayırma süreçleri de nispeten birleşmiştir.İlk cevher madenciliğinden başlayarak, nadir toprakların ayırma yöntemleri, izabe işlemleri, ekstraksiyon yöntemleri ve saflaştırma işlemleri tek tek tanıtılacak.
Nadir toprakların cevher işlenmesi
·Maden işleme, cevheri oluşturan çeşitli mineraller arasındaki fiziksel ve kimyasal özelliklerdeki farklılıklardan yararlanan, cevherdeki faydalı mineralleri zenginleştirmek, zararlı yabancı maddeleri uzaklaştırmak ve bunları ayırmak için farklı zenginleştirme yöntemleri, prosesleri ve ekipmanlarından yararlanan bir mekanik işleme prosesidir. gang minerallerinden.
·İçindenadir toprakdünya çapında çıkarılan cevherlerin içeriğinadir toprak oksitlerisadece yüzde birkaç, hatta bazıları daha da düşük.Eritme üretim gereksinimlerini karşılamak için,nadir toprakNadir toprak oksit içeriğini arttırmak ve nadir toprak metalurjisinin gereksinimlerini karşılayabilecek nadir toprak konsantreleri elde etmek amacıyla mineraller, eritme öncesinde zenginleştirme yoluyla gang minerallerinden ve diğer faydalı minerallerden ayrılır.Nadir toprak cevherlerinin zenginleştirilmesinde genellikle bir zenginleştirme süreci akışı oluşturmak için sıklıkla yerçekimi ve manyetik ayırmanın çoklu kombinasyonları ile desteklenen yüzdürme yöntemi benimsenir.
nadir toprakİç Moğolistan'daki Baiyunebo Madeni'ndeki yatak, esas olarak demir cevheri içinde eşlik eden nadir toprak minerallerinden oluşan karbonat kaya tipi bir demir dolomit yatağıdır (florokarbon seryum cevheri ve monazite ek olarak, ayrıca birkaç tane de vardır).niyobyumVenadir toprakmineraller).
Çıkarılan cevher yaklaşık %30 demir ve yaklaşık %5 nadir toprak oksit içerir. Büyük cevher madende kırıldıktan sonra trenle Baotou Iron and Steel Group Company'nin zenginleştirme tesisine nakledilir.Zenginleştirme tesisinin görevi arttırmaktır.Fe2O3%33'ten %55'e kadar, önce konik bilyalı değirmende öğütme ve sınıflandırma, ardından %62-65 Fe2O3 (Demir oksit) silindirik bir manyetik ayırıcı kullanarak.Atıklar, %45'ten fazlasını içeren ikincil bir demir konsantresi elde etmek için yüzdürme ve manyetik ayırma işlemine devam eder.Fe2O3(Demir oksit).Nadir toprak, %10-15 oranında yüzdürme köpüğüyle zenginleştirilmiştir.Konsantre, %30 REO içeriğine sahip kaba bir konsantre üretmek için bir çalkalama tablası kullanılarak seçilebilir.Zenginleştirme ekipmanıyla yeniden işlendikten sonra %60'ın üzerinde REO içeriğine sahip bir nadir toprak konsantresi elde edilebilir.
Nadir toprak konsantresinin ayrıştırma yöntemi
·Nadir toprakKonsantrelerdeki elementler genellikle çözünmeyen karbonatlar, florürler, fosfatlar, oksitler veya silikatlar formunda bulunur.Nadir toprak elementleri, çeşitli kimyasal değişikliklerle suda veya inorganik asitlerde çözünebilen bileşiklere dönüştürülmeli ve daha sonra çeşitli karışımlar üretmek için çözünme, ayırma, saflaştırma, konsantrasyon veya kalsinasyon gibi işlemlere tabi tutulmalıdır.nadir toprakTek nadir toprak elementlerini ayırmak için ürün veya hammadde olarak kullanılabilen karışık nadir toprak klorürler gibi bileşikler.Bu süreç denirnadir toprakÖn arıtma olarak da bilinen konsantre ayrışması.
· Ayrıştırmanın birçok yöntemi vardırnadir toprakKonsantreler genellikle üç kategoriye ayrılabilir: asit yöntemi, alkali yöntemi ve klorlama ayrıştırması.Asit ayrışması ayrıca hidroklorik asit ayrışması, sülfürik asit ayrışması ve hidroflorik asit ayrışması olarak ayrılabilir.Alkali ayrışması ayrıca sodyum hidroksit ayrışması, sodyum hidroksit eritme veya soda kavurma yöntemlerine bölünebilir.Uygun proses akışı genellikle konsantre tipi, kalite özellikleri, ürün planı, nadir toprak elementlerinin geri kazanımına ve kapsamlı kullanımına uygunluk, iş hijyeni ve çevre korumasına fayda ve ekonomik rasyonellik ilkelerine göre seçilir.
·200'e yakın nadir ve dağınık element minerali keşfedilmiş olmasına rağmen, nadir olmaları nedeniyle endüstriyel madencilikle bağımsız yataklara zenginleştirilememiştir.Şu ana kadar yalnızca nadir bağımsızgermanyum, selenyum, Vetellüryataklar keşfedildi, ancak yatakların ölçeği çok büyük değil.
Nadir toprakların eritilmesi
·İki yöntem vardırnadir toprakeritme, hidrometalurji ve pirometalurji.
· Nadir toprak hidrometalurjisi ve metal kimyasal metalurjisinin tüm süreci, nadir toprak konsantresinin ayrışması, ayrılması ve ekstraksiyonu gibi çoğunlukla çözelti ve çözücü içerisindedir.nadir toprak oksitleriçökeltme, kristalleştirme, oksidasyon-indirgeme, solvent ekstraksiyonu ve iyon değişimi gibi kimyasal ayırma işlemlerini kullanan bileşikler ve tek nadir toprak metalleri.En yaygın olarak kullanılan yöntem, yüksek saflıkta tek nadir toprak elementlerinin endüstriyel olarak ayrılması için evrensel bir işlem olan organik solvent ekstraksiyonudur.Hidrometalurji süreci karmaşıktır ve ürün saflığı yüksektir.Bu yöntemin bitmiş ürün üretiminde geniş bir uygulama alanı vardır.
Pirometalurjik süreç basittir ve yüksek verimliliğe sahiptir.Nadir toprakpirometalurji esas olarak üretimi içerirnadir toprak alaşımlarısilikotermik indirgeme yöntemiyle, nadir toprak metallerinin veya alaşımlarının erimiş tuz elektrolizi yöntemiyle üretilmesi venadir toprak alaşımlarımetal termal indirgeme yöntemi vb. ile.
Pirometalurjinin ortak özelliği yüksek sıcaklık koşullarında üretim yapılmasıdır.
Nadir toprak üretim süreci
·Nadir toprakkarbonat venadir toprak klorüriki ana birincil üründürnadir toprakendüstri.Genel olarak konuşursak, şu anda bu iki ürünü üretmek için iki ana süreç bulunmaktadır.İşlemlerden biri konsantre sülfürik asit kavurma işlemidir, diğer işlem ise kostik soda işlemi olarak kısaltılır, kostik soda işlemi olarak adlandırılır.
·Çeşitli nadir toprak minerallerinde bulunmasının yanı sıra önemli bir kısmınadir Dünya elementleriDoğada apatit ve fosfat kaya mineralleri ile bir arada bulunur.Dünya fosfat cevherinin toplam rezervi ortalama 100 milyar ton civarındadır.nadir toprakiçeriği ‰0,5.Toplam tutarın bu olduğu tahmin ediliyornadir toprakDünyadaki fosfat cevheri ile ilişkili miktar 50 milyon tondur.Düşük özelliklerine yanıt olaraknadir toprakMadenlerdeki içerik ve özel oluşum durumu nedeniyle, ıslak ve termal yöntemlere ayrılabilecek çeşitli geri kazanım süreçleri hem yurt içinde hem de yurt dışında incelenmiştir.Islak yöntemlerde, farklı ayrışma asitlerine göre nitrik asit yöntemi, hidroklorik asit yöntemi ve sülfürik asit yöntemine ayrılabilirler.Nadir toprakları fosfor kimyasal süreçlerinden geri kazanmanın çeşitli yolları vardır ve bunların tümü fosfat cevherinin işleme yöntemleriyle yakından ilgilidir.Termal üretim prosesi sırasında,nadir toprakİyileşme oranı %60'a ulaşabilir.
Fosfat kayası kaynaklarının sürekli kullanımı ve düşük kaliteli fosfat kayasının geliştirilmesine doğru yönelmeyle birlikte, sülfürik asit ıslak prosesi fosforik asit işlemi fosfat kimya endüstrisinde ana yöntem haline geldi ve fosfatın geri kazanılmasınadir Dünya elementleriSülfürik asit ıslak prosesinde fosforik asit, araştırmaların sıcak noktası haline geldi.Sülfürik asit ıslak proses fosforik asit üretim prosesinde, nadir toprak elementlerinin fosforik asit bakımından zenginleşmesinin kontrol edilmesi ve daha sonra nadir toprak elementlerinin ekstraksiyonu için organik solvent ekstraksiyonunun kullanılması prosesi, daha önce geliştirilen yöntemlere göre daha fazla avantaja sahiptir.
Nadir toprak çıkarma işlemi
Sülfürik asit çözünürlüğü
Seryumgrup (sülfat kompleksi tuzlarında çözünmez) –lantan, seryum, praseodimyum, neodimyumve prometyum;
Terbiyumgrup (sülfat kompleksi tuzlarında az çözünür) -samaryum, europiyum, gadolinyum, terbiyum, disporsiyum, Veholmiyum;
İtriyumgrup (sülfat kompleksi tuzlarında çözünür) –itriyum, erbiyum, tülyum, iterbiyum,lutesyum, Veskandiyum.
Ekstraksiyon ayırma
Işıknadir toprak(P204 zayıf asitlik ekstraksiyonu) –lantan,seryum, praseodimyum,neodimyumve prometyum;
Orta nadir toprak (P204 düşük asitli ekstraksiyon)-samaryum,europiyum,gadolinyum,terbiyum,disporsiyum;
Ağırnadir toprakelementler(P204'te asit ekstraksiyonu) -holmiyum,
Ekstraksiyon Sürecine Giriş
Ayrılma sürecindenadir Dünya elementleri,17 elementin son derece benzer fiziksel ve kimyasal özelliklerine ve ayrıca elementteki yabancı maddelerin bolluğuna bağlı olaraknadir Dünya elementleriekstraksiyon işlemi nispeten karmaşıktır ve yaygın olarak kullanılır.
Üç tür ekstraksiyon işlemi vardır: adım adım yöntem, iyon değişimi ve solvent ekstraksiyonu.
Adım adım yöntem
Bileşiklerin çözücülerdeki çözünürlük farkını kullanarak ayırma ve saflaştırma yöntemine adım adım yöntem denir.İtibarenitriyum(Y)'yelutesyum(Lu), doğal olarak oluşanların tümü arasında tek bir ayrımnadir Dünya elementleriCurie çifti tarafından keşfedilen radyum da dahil olmak üzere,
Hepsi bu yöntemle ayrılır.Bu yöntemin çalışma prosedürü nispeten karmaşıktır ve tüm nadir toprak elementlerinin tek bir şekilde ayrılması 100 yıldan fazla sürdü; bir ayırma ve tekrarlanan işlem 20.000 defaya ulaştı.Kimya işçilerinin işleri
Mukavemet nispeten yüksektir ve süreç nispeten karmaşıktır.Bu nedenle, bu yöntemi kullanarak büyük miktarlarda tek bir nadir toprak üretemezsiniz.
İyon değişimi
Nadir toprak elementleri üzerine yapılan araştırma çalışmaları, tek bir elementin üretilememesi nedeniyle sekteye uğramıştır.nadir toprak elementiadım adım yöntemlerle büyük miktarlarda.Analiz etmek içinnadir Dünya elementleriNükleer fisyon ürünlerinde bulunan ve nadir toprak elementlerini uranyum ve toryumdan uzaklaştıran iyon değişim kromatografisi (iyon değişim kromatografisi) başarıyla incelendi ve bu daha sonra ayrılması için kullanıldı.nadir toprak elementiS.İyon değiştirme yönteminin avantajı, tek işlemde birden fazla elemanın ayrılabilmesidir.Ayrıca yüksek saflıkta ürünler de elde edebiliyor.Ancak dezavantajı, uzun bir çalışma döngüsü ve reçine rejenerasyonu ve değişimi için yüksek maliyetler ile sürekli olarak işlenememesidir.Bu nedenle, bir zamanlar büyük miktarlarda nadir toprak elementlerini ayırmak için kullanılan ana yöntem, ana ayırma yönteminden kaldırılmış ve yerini solvent ekstraksiyon yöntemi almıştır.Bununla birlikte, yüksek saflıkta tek nadir toprak ürünleri elde etmede iyon değişim kromatografisinin üstün özellikleri nedeniyle, günümüzde ultra yüksek saflıkta tekli ürünler üretmek ve bazı ağır nadir toprak elementlerini ayırmak için iyon değiştirme kromatografisinin kullanılması da gerekmektedir. nadir toprak ürününü ayırmak ve üretmek.
Çözücü ekstraksiyonu
Ekstrakte edilen maddeyi karışmayan sulu bir çözeltiden ekstrakte etmek ve ayırmak için organik solventlerin kullanılması yöntemine, solvent ekstraksiyonu olarak kısaltılan organik solvent sıvı-sıvı ekstraksiyonu adı verilir.Maddeleri bir sıvı fazdan diğerine aktaran bir kütle transfer işlemidir.Çözücü ekstraksiyon yöntemi daha önce petrokimya, organik kimya, farmasötik kimya ve analitik kimyada uygulanmıştır.Ancak son kırk yılda atom enerjisi bilimi ve teknolojisinin gelişmesinin yanı sıra ultra saf maddelerin ve nadir elementlerin üretimine duyulan ihtiyaç nedeniyle nükleer yakıt endüstrisi ve nadir metalurji gibi endüstrilerde solvent ekstraksiyonu büyük ilerleme kaydetti. .Çin, ekstraksiyon teorisi, yeni ekstraktanların sentezi ve uygulaması ve nadir toprak elementlerinin ayrılması için ekstraksiyon prosesi konularında yüksek düzeyde araştırma elde etmiştir.Kademeli çökeltme, kademeli kristalizasyon ve iyon değişimi gibi ayırma yöntemleriyle karşılaştırıldığında solvent ekstraksiyonunun iyi ayırma etkisi, büyük üretim kapasitesi, hızlı ve sürekli üretim kolaylığı ve otomatik kontrolün kolay sağlanması gibi bir dizi avantajı vardır.Bu nedenle, büyük miktarlardaki maddelerin ayrıştırılmasında giderek ana yöntem haline gelmiştir.nadir topraks.
Nadir toprak saflaştırması
Üretim hammaddeleri
Nadir toprak metallerigenellikle karışık nadir toprak metalleri ve tekli olarak ikiye ayrılır.nadir toprak metalleri.Karışık bileşiminadir toprak metallericevherdeki orijinal nadir toprak bileşimine benzer ve tek bir metal, her bir nadir topraktan ayrılan ve rafine edilen bir metaldir.Azaltmak zordurnadir toprak oksits (oksitler hariç)samaryum,europiyum,, tülyum,iterbiyum), yüksek oluşum ısısı ve yüksek stabilitesi nedeniyle genel metalurjik yöntemler kullanılarak tek bir metale dönüştürülür.Bu nedenle üretimde yaygın olarak kullanılan hammaddelernadir toprak metallerigünümüzde bunların klorürleri ve florürleri vardır.
Erimiş tuz elektrolizi
Karışık seri üretimnadir toprak metalleriEndüstride genellikle erimiş tuz elektroliz yöntemi kullanılmaktadır.Elektrolizin iki yöntemi vardır: klorür elektrolizi ve oksit elektrolizi.Tekli hazırlama yönteminadir toprak metallerielemente göre değişir.samaryum,europiyum,,tülyum,iterbiyumYüksek buhar basınçları nedeniyle elektrolitik hazırlamaya uygun değildirler, bunun yerine indirgeme damıtma yöntemi kullanılarak hazırlanırlar.Diğer elementler elektroliz veya metal termal indirgeme yöntemiyle hazırlanabilir.
Klorür elektrolizi, özellikle karışık nadir toprak metalleri olmak üzere metal üretimi için en yaygın yöntemdir.Süreç basit, uygun maliyetli ve minimum yatırım gerektiriyor.Ancak en büyük dezavantajı çevreyi kirleten klor gazının açığa çıkmasıdır.Oksit elektrolizi zararlı gazlar açığa çıkarmaz ancak maliyeti biraz daha yüksektir.Genellikle yüksek fiyatlı tek kişiliknadir topraklarörneğinneodimyumVepraseodimyumoksit elektrolizi kullanılarak üretilir.
Vakum azaltma elektroliz yöntemi yalnızca genel endüstriyel sınıf hazırlayabilirnadir toprak metalleri.Hazırlamaknadir toprak metallerisafsızlıkları düşük ve saflığı yüksek olan vakumlu termal indirgeme yöntemi genellikle kullanılır.Bu yöntem tüm nadir toprak metallerini üretebilir, ancaksamaryum,europiyum,,tülyum,iterbiyumbu yöntemle üretilemez.Redoks potansiyelisamaryum,europiyum,,tülyum,iterbiyumve kalsiyum yalnızca kısmen azalırnadir toprakflorür.Genel olarak bu metallerin hazırlanması, bu metallerin yüksek buhar basıncı ve düşük buhar basıncı prensiplerine dayanmaktadır.lantan metaliS.Bu dördünün oksitlerinadir topraklarparçalarıyla karıştırılırlantan metalibloklar halinde sıkıştırılır ve vakum fırınında indirgenir.Lantandaha aktifken,samaryum,europiyum,,tülyum,iterbiyumtarafından altına düşürülürlantanve yoğunlaşma sırasında toplanarak cüruftan ayrılmayı kolaylaştırır.
Gönderim zamanı: Kasım-07-2023