Уводзіны ў тэхналогіі рэдказямельнай прамысловасці
·Рэдказямельныя яне металічны элемент, а зборны тэрмін для 15 рэдказямельных элементаў іітрыйіскандыйТакім чынам, 17 рэдказямельных элементаў і іх розныя злучэнні маюць рознае прымяненне, пачынаючы ад хларыдаў з чысцінёй 46% і заканчваючы асобнымі аксідамі рэдказямельных элементаў і...рэдказямельныя металыз чысцінёй 99,9999%. Пры даданні роднасных злучэнняў і сумесяў існуе мноства рэдказямельных прадуктаў. Такім чынам,рэдказямельныяТэхналогія таксама разнастайная з-за адрозненняў паміж гэтымі 17 элементамі. Аднак з-за таго, што рэдказямельныя элементы можна падзяліць на цэрый іітрыйГрупы, заснаваныя на характарыстыках мінералаў, таксама адносна адзіныя працэсы здабычы, плаўлення і падзелу рэдказямельных мінералаў. Пачынаючы з пачатковай здабычы руды, метады падзелу, працэсы плаўлення, метады экстракцыі і працэсы ачысткі рэдказямельных элементаў будуць прадстаўлены па чарзе.
Перапрацоўка карысных выкапняў рэдказямельных элементаў
· Абагачэнне карысных выкапняў — гэта механічны працэс апрацоўкі, які выкарыстоўвае адрозненні ў фізічных і хімічных уласцівасцях розных мінералаў, якія складаюць руду, ужывае розныя метады ўзбагачэння, працэсы і абсталяванне для ўзбагачэння карысных мінералаў у рудзе, выдалення шкодных прымешак і аддзялення іх ад пустой пароды.
· Урэдказямельныяруд, якія здабываюцца па ўсім свеце, зместаксіды рэдказямельных элементаўскладае ўсяго некалькі працэнтаў, а некаторыя нават ніжэй. Каб задаволіць вытворчыя патрэбы плаўкі,рэдказямельныяМінералы аддзяляюцца ад пустой пароды і іншых карысных мінералаў шляхам узбагачэння перад плаўленнем, каб павялічыць утрыманне аксідаў рэдказямельных элементаў і атрымаць канцэнтраты рэдказямельных элементаў, якія могуць адпавядаць патрабаванням металургіі рэдказямельных элементаў. Узбагачэнне рэдказямельных руд звычайна дапаўняецца метадам флотацыі, часта дапаўняецца некалькімі камбінацыямі гравітацыйнага і магнітнага падзелу для фарміравання патоку працэсу ўзбагачэння.
ГэтырэдказямельныяРадовішча ў шахце Байюнебо ва Унутранай Манголіі — гэта радовішча жалезнага даламіту карбанатнага тыпу, якое ў асноўным складаецца з суправаджальных рэдказямельных мінералаў у жалезнай рудзе (акрамя фторвугляроднай цэрыевай руды і манацыту, ёсць таксама некалькініобійірэдказямельныямінералы).
Здабытая руда змяшчае каля 30% жалеза і каля 5% аксідаў рэдказямельных элементаў. Пасля драбнення буйной руды ў шахце яе цягніком транспартуюць на ўзбагачальную фабрыку кампаніі Baotou Iron and Steel Group. Задача ўзбагачальнай фабрыкі — павялічыцьFe2O3ад 33% да больш чым 55%, спачатку драбнячы і класіфікуючы на канічным шаровым млыне, а затым адбіраючы першасны жалезны канцэнтрат з утрыманнем Fe2O3 62-65% (аксід жалеза) з выкарыстаннем цыліндрычнага магнітнага сепаратара. Хвасты працягваюць падвяргацца флотацыі і магнітнай сепарацыі для атрымання другаснага жалезнага канцэнтрату, які змяшчае больш за 45%Fe2O3(аксід жалеза). Рэдказямельныя элементы ўзбагачаюцца флотацыйнай пенай з утрыманнем 10-15%. Канцэнтрат можна адабраць з дапамогай вібрацыйнага стала для атрымання буйнога канцэнтрату з утрыманнем рэдказямельных элементаў 30%. Пасля перапрацоўкі на ўзбагачальным абсталяванні можна атрымаць канцэнтрат рэдказямельных элементаў з утрыманнем рэдказямельных элементаў больш за 60%.
Метад раскладання канцэнтрату рэдказямельных элементаў
·РэдказямельныяЭлементы ў канцэнтратах звычайна існуюць у выглядзе нерастваральных карбанатаў, фтарыдаў, фасфатаў, аксідаў або сілікатаў. Рэдказямельныя элементы павінны быць пераўтвораны ў злучэнні, растваральныя ў вадзе або неарганічных кіслотах, шляхам розных хімічных змен, а затым прайсці такія працэсы, як растварэнне, падзел, ачыстка, канцэнтрацыя або кальцынацыя, каб атрымаць розныя змешаныя рэчывы.рэдказямельныятакія злучэнні, як змешаныя хларыды рэдказямельных элементаў, якія можна выкарыстоўваць у якасці прадуктаў або сыравіны для падзелу асобных рэдказямельных элементаў. Гэты працэс называеццарэдказямельныяраскладанне канцэнтрату, таксама вядомае як папярэдняя апрацоўка.
· Існуе мноства спосабаў раскладаннярэдказямельныяканцэнтраты, якія можна ў цэлым падзяліць на тры катэгорыі: кіслотны метад, шчолачны метад і хлараванне. Кіслотнае раскладанне можна далей падзяліць на раскладанне салянай кіслатой, раскладанне сернай кіслатой і раскладанне плавікавай кіслатой. Шчолачнае раскладанне можна далей падзяліць на раскладанне гідраксіду натрыю, плаўленне гідраксіду натрыю або абпал соды. Адпаведны тэхналагічны паток звычайна выбіраецца на аснове тыпу канцэнтрату, характарыстык гатунку, прадуктовага плана, зручнасці здабывання і комплекснага выкарыстання нерэдказямельных элементаў, карысці для гігіены працы і аховы навакольнага асяроддзя, а таксама эканамічнай рацыянальнасці.
· Нягледзячы на тое, што было адкрыта амаль 200 рэдкіх і распыленых элементных мінералаў, яны не былі ўзбагачаны ў самастойныя радовішчы з дапамогай прамысловай здабычы з-за іх рэдкасці. Да гэтага часу толькі рэдкія незалежныягерманій, селенітэлуррадовішчы былі выяўленыя, але маштаб радовішчаў не вельмі вялікі.
Выплаўка рэдказямельных элементаў
· Ёсць два спосабырэдказямельныяплаўкі, гідраметалургія і піраметалургія.
· Увесь працэс гідраметалургіі рэдказямельных элементаў і металахіміі металаў у асноўным адбываецца ў растворы і растваральніку, напрыклад, раскладанне канцэнтрату рэдказямельных элементаў, аддзяленне і экстракцыяаксіды рэдказямельных элементаў, злучэнні і асобныя рэдказямельныя металы, якія выкарыстоўваюць працэсы хімічнага падзелу, такія як асаджэнне, крышталізацыя, акісляльна-аднаўленчы працэс, экстракцыя растваральнікам і іённы абмен. Найбольш распаўсюджаным метадам з'яўляецца экстракцыя арганічным растваральнікам, якая з'яўляецца універсальным працэсам для прамысловага падзелу асобных рэдказямельных элементаў высокай чысціні. Працэс гідраметалургіі складаны, а чысціня прадукту высокая. Гэты метад мае шырокі спектр прымянення ў вытворчасці гатовай прадукцыі.
Піраметалургічны працэс просты і мае высокую прадукцыйнасць.Рэдказямельныяпіраметалургія ў асноўным уключае вытворчасцьсплавы рэдказямельных матэрыялаўметадам сілікатэрмічнага аднаўлення, вытворчасць рэдказямельных металаў або сплаваў метадам электролізу расплаўленай солі і вытворчасцьсплавы рэдказямельных матэрыялаўметадам тэрмічнага аднаўлення металу і г.д.
Агульнай рысай піраметалургіі з'яўляецца вытворчасць пры высокіх тэмпературах.
Працэс вытворчасці рэдказямельных элементаў
·Рэдказямельныякарбанат іхларыд рэдказямельных рэчываўз'яўляюцца двума асноўнымі першаснымі прадуктамі ўрэдказямельныяпрамысловасць. У цэлым, у цяперашні час існуе два асноўныя працэсы вытворчасці гэтых двух прадуктаў. Адзін з іх - гэта працэс абпалу ў канцэнтраванай сернай кіслаце, а другі - працэс атрымання каўстычнай соды, скарочана - працэс атрымання каўстычнай соды.
·Акрамя прысутнасці ў розных рэдказямельных мінералах, значная часткарэдказямельныя элементыУ прыродзе яны суіснуюць з апатытавымі і фасфатнымі мінераламі. Агульныя сусветныя запасы фасфатных руд складаюць прыблізна 100 мільярдаў тон, прычым у сярэднімрэдказямельныяутрыманне 0,5 ‰. Паводле ацэнак, агульная колькасцьрэдказямельныязвязаны з фасфатнай рудой у свеце складае 50 мільёнаў тон. У адказ на характарыстыкі нізкагарэдказямельныяУ залежнасці ад зместу і асаблівага статусу распаўсюджвання ў шахтах, розныя працэсы здабывання вывучаліся як у краіне, так і за мяжой, і іх можна падзяліць на мокрыя і тэрмічныя метады. У залежнасці ад розных кіслот раскладання мокрыя метады можна падзяліць на азотнакіслотны, салянакіслотны і сернакіслотны. Існуюць розныя спосабы здабывання рэдказямельных элементаў з фосфару хімічнымі працэсамі, усе з якіх цесна звязаны з метадамі апрацоўкі фасфатнай руды. Падчас тэрмічнага працэсу вытворчасці...рэдказямельныяузровень аднаўлення можа дасягаць 60%.
З пастаянным выкарыстаннем рэсурсаў фасфатных парод і пераходам да распрацоўкі нізкаякасных фасфатных парод, сернакіслотны мокры працэс здабычы фосфарнай кіслаты стаў асноўным метадам у фасфатна-хімічнай прамысловасці, і здабыча...рэдказямельныя элементыУ мокрым працэсе атрымання сернай кіслаты фосфарная кіслата стала цэнтрам даследаванняў. У працэсе вытворчасці сернай кіслаты мокрым працэсам фосфарнай кіслаты працэс кантролю ўзбагачэння рэдказямельных элементаў фосфарнай кіслатой і наступнага выкарыстання экстракцыі арганічным растваральнікам для здабывання рэдказямельных элементаў мае больш пераваг, чым раней распрацаваныя метады.
Працэс здабычы рэдказямельных элементаў
Растваральнасць сернай кіслаты
Цэрыйгрупа (нерастваральная ў сульфатных комплексных солях) –лантан, цэрый, празеадым, неадым, і праметый;
Тэрбійгрупа (слаба раствараецца ў сульфатных комплексных солях) -самарый, еўрапію, гадаліній, тэрбій, дыспразійігольмій;
Ітрыйгрупа (растваральная ў сульфатных комплексных солях) –ітрый, эрбій, тулій, ітэрбій,лютэцыйіскандый.
Падзел экстракцыі
Святлорэдказямельныя(Слабакіслотная экстракцыя P204) –лантан,цэрый, празеадым,неадым, і праметый;
Сярэднія рэдказямельныя (экстракцыя P204 з нізкай кіслотнасцю)-самарый,еўрапію,гадаліній,тэрбій,дыспразій;
Цяжкірэдказямельныяэлементы(экстракцыя кіслотнасці ў P204) -гольмій,
Уводзіны ў працэс экстракцыі
У працэсе падзелурэдказямельныя элементы,з-за надзвычай падобных фізічных і хімічных уласцівасцей 17 элементаў, а таксама багацця суправаджальных прымешак урэдказямельныя элементы, працэс экстракцыі адносна складаны і распаўсюджаны.
Існуе тры тыпы працэсаў экстракцыі: паэтапны метад, іённы абмен і экстракцыя растваральнікам.
Пакрокавы метад
Метад падзелу і ачысткі, які выкарыстоўвае розніцу ў растваральнасці злучэнняў у растваральніках, называецца паэтапным метадам. Зітрый(Y) далютэцый(Лу), адзінае падзеленне паміж усімі натуральнымірэдказямельныя элементы, у тым ліку радый, адкрыты сям'ёй Кюры,
Усе яны падзяляюцца з дапамогай гэтага метаду. Працэдура гэтага метаду адносна складаная, і адзінкавае падзел усіх рэдказямельных элементаў заняло больш за 100 гадоў, прычым адно падзел і паўторная аперацыя дасягнулі 20 000 разоў. Для хімікаў іх праца...
Трываласць адносна высокая, а працэс адносна складаны. Такім чынам, з дапамогай гэтага метаду немагчыма вырабляць вялікую колькасць аднаго рэдказямельнага элемента.
Іонны абмен
Даследчая праца па вывучэнні рэдказямельных элементаў была стрыманы з-за немагчымасці стварыць адзінырэдказямельны элементу вялікіх колькасцях з дапамогай пакрокавых метадаў. Для таго, каб прааналізавацьрэдказямельныя элементыякія змяшчаюцца ў прадуктах дзялення ядзер і выдаляюць рэдказямельныя элементы з урану і торыю, была паспяхова вывучана іонаабменная храматаграфія (іонаабменная храматаграфія), якая затым выкарыстоўвалася для падзелурэдказямельны элементПеравага метаду іённага абмену заключаецца ў тым, што за адну аперацыю можна падзяліць некалькі элементаў. Акрамя таго, з яго дапамогай можна атрымліваць прадукты высокай чысціні. Аднак недахопам з'яўляецца тое, што яго нельга апрацоўваць бесперапынна, што патрабуе доўгага аперацыйнага цыклу і высокіх выдаткаў на рэгенерацыю і абмен смалы. Такім чынам, гэты калісьці асноўны метад падзелу вялікай колькасці рэдказямельных элементаў быў выведзены з асноўнага метаду падзелу і заменены метадам экстракцыі растваральнікам. Аднак з-за выдатных характарыстык іённаабменнай храматаграфіі ў атрыманні высакаякасных асобных прадуктаў рэдказямельных элементаў у цяперашні час, каб атрымаць асобныя прадукты звышвысокай чысціні і аддзяліць некаторыя цяжкія рэдказямельныя элементы, неабходна таксама выкарыстоўваць іённаабменную храматаграфію для падзелу і атрымання прадукту рэдказямельных элементаў.
Экстракцыя растваральнікам
Метад выкарыстання арганічных растваральнікаў для экстракцыі і падзелу экстрагаванага рэчыва з незмешвальнага воднага раствора называецца вадкаснай экстракцыяй арганічным растваральнікам, скарочана экстракцыяй растваральнікам. Гэта працэс масапераносу, які пераносіць рэчывы з адной вадкай фазы ў іншую. Метад экстракцыі растваральнікам раней ужываўся ў нафтахімічнай, арганічнай хіміі, фармацэўтычнай хіміі і аналітычнай хіміі. Аднак за апошнія сорак гадоў, дзякуючы развіццю навукі і тэхналогій атамнай энергіі, а таксама неабходнасці вытворчасці звышчыстых рэчываў і рэдкіх элементаў, экстракцыя растваральнікам дасягнула значнага прагрэсу ў такіх галінах прамысловасці, як ядзерная паліўная прамысловасць і рэдкая металургія. Кітай дасягнуў высокага ўзроўню даследаванняў у тэорыі экстракцыі, сінтэзе і прымяненні новых экстрагентаў, а таксама ў працэсе экстракцыі для падзелу рэдказямельных элементаў. У параўнанні з такімі метадамі падзелу, як паступовае асаджэнне, паступовая крышталізацыя і іённы абмен, экстракцыя растваральнікам мае шэраг пераваг, такіх як добры эфект падзелу, вялікая вытворчая магутнасць, зручнасць хуткай і бесперапыннай вытворчасці, а таксама лёгкасць аўтаматычнага кіравання. Такім чынам, яна паступова стала асноўным метадам падзелу вялікіх колькасцей.рэдказямельныяs.
Ачыстка рэдказямельных элементаў
Вытворчая сыравіна
Рэдказямельныя металызвычайна падзяляюцца на змешаныя рэдказямельныя металы і адзінкавыярэдказямельныя металыСклад змешаныхрэдказямельныя металыпадобны да зыходнага складу рэдказямельных элементаў у рудзе, а асобны метал — гэта метал, аддзелены і ачышчаны ад кожнага рэдказямельнага элемента. Цяжка паменшыцьаксід рэдказямельныхs (акрамя аксідаўсамарый,еўрапію,, тулій,ітэрбій) у адзіны метал з выкарыстаннем агульных металургічных метадаў з-за іх высокай цеплыні ўтварэння і высокай стабільнасці. Такім чынам, звычайна выкарыстоўваная сыравіна для вытворчасцірэдказямельныя металыу наш час гэта іх хларыды і фтарыды.
Электроліз расплаўленай солі
Масавая вытворчасць змешаныхрэдказямельныя металыУ прамысловасці звычайна выкарыстоўваецца метад электролізу расплаўленай солі. Існуе два метады электролізу: хларыдны электроліз і аксідны электроліз. Спосаб падрыхтоўкі аднагорэдказямельныя металызмяняецца ў залежнасці ад элемента.самарый,еўрапію,,тулій,ітэрбійне падыходзяць для электралітычнай падрыхтоўкі з-за высокага ціску пары, і замест гэтага атрымліваюць метадам аднаўленчай дыстыляцыі. Іншыя элементы можна атрымаць электролізам або метадам тэрмічнага аднаўлення металаў.
Хларыдны электроліз — найбольш распаўсюджаны метад вытворчасці металаў, асабліва змешаных рэдказямельных металаў. Працэс просты, эканамічна эфектыўны і патрабуе мінімальных інвестыцый. Аднак найбольшым недахопам з'яўляецца выдзяленне хлору, які забруджвае навакольнае асяроддзе. Аксідны электроліз не вылучае шкодных газаў, але яго кошт крыху вышэйшы. Як правіла, дарагія аднаразовыя...рэдказямельныя элементынапрыкладнеадыміпразеадымвырабляюцца з дапамогай аксіднага электролізу.
Метад вакуумнага рэдукцыйнага электролізу дазваляе рыхтаваць толькі агульную прамысловую прадукцыюрэдказямельныя металыПадрыхтавацьрэдказямельныя металыпры нізкім узроўні прымешак і высокай чысціні звычайна выкарыстоўваецца метад вакуумнага тэрмічнага аднаўлення. Гэты метад можа вырабляць усе асобныя рэдказямельныя металы, алесамарый,еўрапію,,тулій,ітэрбійнельга атрымаць з дапамогай гэтага метаду. Акісляльна-аднаўленчы патэнцыялсамарый,еўрапію,,тулій,ітэрбійа кальцый толькі часткова зніжаерэдказямельныяфтор. Як правіла, атрыманне гэтых металаў заснавана на прынцыпах высокага ціску пары гэтых металаў і нізкага ціску парыметалічны лантанс. Аксіды гэтых чатырохрэдказямельныя элементызмешваюцца з фрагментаміметалічны лантані сціскаюцца ў блокі, а затым аднаўляюцца ў вакуумнай печы.Лантанабольш актыўны, у той час яксамарый,еўрапію,,тулій,ітэрбійператвараюцца ў золаталантані збіраецца пры кандэнсацыі, што дазваляе лёгка аддзяліць яго ад шлаку.
Час публікацыі: 07 лістапада 2023 г.