Уводзіны ў тэхналогіі рэдкай зямлі
·Рэдкая зямля яs не металічны элемент, але калектыўны тэрмін для 15 рэдкіх элементаў зямлі іyttriumіскандый. Такім чынам, 17 элементаў рэдкай зямлі і іх розных злучэнняў выкарыстоўваюць розныя ўжыванні, пачынаючы ад хларыдаў з чысцінёй 46% да адзінкавай рэдкай зямлі і аксіду іРэдкія Зямныя металыз чысцінёй 99,9999%. З даданнем адпаведных злучэнняў і сумесяў існуе незлічоная колькасць рэдкіх Зямлі. Так,Рэдкая зямляТэхналогія таксама разнастайная, заснаваная на адрозненнях гэтых 17 элементаў. Аднак з -за таго, што элементы рэдкіх Зямлі можна падзяліць на церыю іyttriumГрупа, заснаваныя на мінеральных характарыстыках, здабычы, плаўкі і аддзялення мінералаў рэдкіх Зямлі, таксама адносна адзіныя. Пачынаючы з першапачатковай майнинга руды, будуць уведзены метады падзелу, працэсы плаўкі, метады здабычы і працэсы ачысткі рэдкіх Зямлі.
Апрацоўка мінералаў рэдкіх земляў
· Апрацоўка мінералаў - гэта механічны працэс апрацоўкі, які выкарыстоўвае адрозненні ў фізічных і хімічных уласцівасцях паміж рознымі мінераламі, якія складаюць руду, выкарыстоўваюць розныя метады дабрабыту, працэсы і абсталяванне для ўзбагачэння карысных мінералаў у рудзе, выдаляюць шкодныя прымешкі і аддзяляюць іх ад мінералаў ганге.
· УРэдкая зямляруды здабыты ва ўсім свеце, зместАксіды рэдкай зямлітолькі некалькі адсоткаў, а некаторыя яшчэ ніжэй. Для задавальнення вытворчых патрабаванняў выплаўкі,Рэдкая зямляМінералы аддзяляюцца ад мінералаў ганге і іншых карысных мінералаў праз дабрабыт перад выплаўкай, каб павялічыць утрыманне аксіду рэдкай зямлі і атрымаць рэдкія зямныя канцэнтраты, якія могуць адпавядаць патрабаванням рэдкай Зямлі металургіі. Пераважна рэдкае Зямля руды звычайна прымае метад флотацыі, часта дапоўнены шматлікімі камбінацыямі гравітацыі і магнітнага падзелу, утвараючы паток працэсу дабрабыту.
АРэдкая зямляДэпазіт у шахце Байенебо ва ўнутранай манголіі - гэта карбанатны тып рок -радовішча жалезнага даламіту, у асноўным, якія суправаджаюцца мінераламі рэдкіх Зямлі ў жалезнай рудзе (у дадатак да флюаравуглероднай руды і маназіта, ёсць таксама некалькініёбійіРэдкая зямлямінералы).
Вынятая руда змяшчае каля 30% жалеза і каля 5% рэдкіх аксіду. Задача расліны дабрабыту - гэта павелічэннеFe2o3Ад 33% да больш за 55%, спачатку шліфаванне і ацэньванне на канічным шарыаксід жалеза) з выкарыстаннем цыліндрычнага магнітнага сепаратара. Хвосцікі працягваюць праходзіць флотацыю і магнітнае аддзяленне, каб атрымаць другасны жалезны канцэнтрат, які змяшчае больш за 45%Fe2o3(аксід жалеза). Рэдкая зямля ўзбагачаецца ў флотацыйнай пены, з адзнакай 10-15%. Канцэнтрат можна выбраць пры дапамозе дрыготкай табліцы для атрымання грубага канцэнтрату з утрыманнем REO 30%. Пасля перапрацоўкі абсталявання для дабрабыту можна атрымаць рэдкасць з утрыманнем REO звыш 60%.
Метад раскладання рэдкай зямлі
·Рэдкая зямляЭлементы канцэнтратаў звычайна існуюць у выглядзе нерастваральных карбанатаў, фтору, фасфатаў, аксідаў або сілікатаў. Элементы рэдкай зямлі павінны быць пераўтвораны ў злучэнні раствараюцца ў вадзе або неарганічных кіслотах праз розныя хімічныя змены, а затым праходзяць такія працэсы, як растварэнне, аддзяленне, ачышчэнне, канцэнтрацыя або кальцынацыя для атрымання розных змешаных змешаныхРэдкая зямляТакія злучэнні, як змешаныя рэдныя зямныя хларыды, якія могуць быць выкарыстаны ў якасці прадуктаў або сыравіны для падзелу элементаў адной рэдкай зямлі. Гэты працэс называеццаРэдкая зямляраскладанне канцэнтрату, таксама вядомы як папярэдняя апрацоўка.
· Існуе мноства метадаў раскладанняРэдкая зямляКанцэнтраты, якія звычайна могуць быць падзелены на тры катэгорыі: кіслотны метад, шчолачны метад і раскладанне хларавання. Разлажэнне кіслаты можна яшчэ больш падзяліць на раскладанне салянай кіслаты, раскладанне сернай кіслаты і раскладанне гідрафторнай кіслаты. Шчолачнае раскладанне можа быць яшчэ больш падзелена на раскладанне гідраксіду натрыю, плаўленне гідраксіду натрыю або метады абсмажвання соды. Адпаведны працэс працэсу, як правіла, выбіраецца на аснове прынцыпаў тыпу канцэнтрату, характарыстыкі класа, плана прадукту, зручнасці для аднаўлення і ўсебаковага выкарыстання нестандартных элементаў, карысць для гігіены працы і аховы навакольнага асяроддзя, а таксама эканамічнай рацыянальнасці.
· Хоць былі выяўлены амаль 200 рэдкіх і рассеяных элементаў мінералаў, яны не былі ўзбагачаны ў незалежныя радовішчы з прамысловай майнингам з -за іх рэдкасці. Пакуль што толькі рэдкія незалежныягерманін, селеніапоруБылі выяўлены адклады, але маштаб дэпазітаў не вельмі вялікі.
Выплаўка рэдкіх земляў
· Ёсць два метады дляРэдкая зямляплаўка, гідраметалургія і піраметалургія.
· Увесь працэс рэдкай Зямлі Гідраметалургія і металічная хімічная металургія ў асноўным у растворы і растваральніка, напрыклад, раскладанне канцэнтрату рэдкай зямлі, аддзялення і здабычыАксіды рэдкай зямлі. Самым часта выкарыстоўваным метадам з'яўляецца здабыча арганічнага растваральніка, які з'яўляецца універсальным працэсам для прамысловага падзелу элементаў высокай чысцінёй адной рэдкай зямлі. Працэс гідраметалургіі складаны, а чысціня прадукту высокая. Гэты метад мае шырокі спектр прыкладанняў у вытворчасці гатовай прадукцыі.
Піраметалургічны працэс просты і мае высокую прадукцыйнасць.Рэдкая зямляпіраметалургія ў асноўным ўключае ў сябе вытворчасцьРэдкія зямныя сплавыметадам сілікотэрмічнага аднаўлення, вытворчасці метадаў расплаўленага электралізу салёнай солі рэдкай зямлі і сплаваў і вытворчасціРэдкія зямныя сплавыметадам металу цеплавога скарачэння і г.д.
Агульная характарыстыка піраметалургіі - гэта вытворчасць пры высокіх тэмпературных умовах.
Працэс вытворчасці рэдкай зямлі
·Рэдкая зямлякарбанат іРэдкае Зямля хларыдз'яўляюцца двума асноўнымі асноўнымі прадуктамі ўРэдкая зямляПрамысловасць. Наогул кажучы, у цяперашні час ёсць два асноўныя працэсы для атрымання гэтых двух прадуктаў. Адзін з працэсаў - гэта канцэнтраваны працэс залівання сернай кіслаты, а другі працэс называецца працэсам каўстычнай соды, скарочана як працэс каўстычнай соды.
· Акрамя таго, што прысутнічае ў розных рэдкіх земляных мінералах, значная часткаЭлементы рэдкай зямліУ прыродзе суіснуецца з апатытам і фасфатнымі мінераламі. Агульныя запасы сусветнай фасфатнай руды складаюць прыблізна 100 мільярдаў тон, у сярэднімРэдкая зямляЗмест 0,5 ‰. Падлічана, што агульная колькасцьРэдкая зямляЗвязаная з фасфатнай рудай у свеце складае 50 мільёнаў тон. У адказ на характарыстыкі нізкагаРэдкая зямляЗмест і асаблівы стан з'яў у шахтах, розныя працэсы аднаўлення былі вывучаны як унутры краіны, так і на міжнародным узроўні, якія можна падзяліць на вільготныя і цеплавыя метады. У вільготных метадах іх можна падзяліць на метад азотнай кіслаты, метад салянай кіслаты і метад сернай кіслаты ў адпаведнасці з рознымі кіслотамі раскладання. Існуюць розныя спосабы аднаўлення рэдкіх Зямлі з хімічных працэсаў фосфару, усе яны цесна звязаны з метадамі апрацоўкі фасфатнай руды. Падчас цеплавога вытворчасці,Рэдкая зямляХуткасць аднаўлення можа дасягнуць 60%.
Пры пастаянным выкарыстанні рэсурсаў фасфатных парод і пераходам на развіццё няякаснай фасфатнай пароды, працэс мокрага працэсу сернай кіслаты стаў асноўным метадам у фасфатнай хімічнай прамысловасці, а аднаўленне зыходуЭлементы рэдкай зямліУ мокрай працэсе сернай кіслаты фосфарная кіслата стала хот -кропкай. У вытворчым працэсе сернай кіслаты мокрай працэсу фосфарнай кіслаты працэс кантролю за ўзбагачэннем рэдкіх земляў у фосфарнай кіслаце, а затым з выкарыстаннем экстракцыі арганічнага растваральніка для здабывання рэдкіх Зямлі мае больш пераваг, чым раннія распрацаваныя метады.
Працэс здабычы рэдкіх Зямлі
Растваральнасць сернай кіслаты
Цэрыумгрупа (нерастваральная ў сульфатных складаных солях) -лантан, cerium, praseodymium, неадыма, і прамецій;
Мербійгрупа (злёгку раствараецца ў сульфатных складаных солях) -самарый, еўрапей, Гадоліній, мербій, дыспрозійіхолм;
Yttriumгрупа (растваральная ў сульфатных складаных солях) -yttrium, Эрбіум, тулій, ytterbium,лютэтіскандый.
Аддзяленне экстракцыі
СвятлоРэдкая зямля(P204 Слабая выманне кіслотнасці) -лантан,cerium, praseodymium,неадыма, і прамецій;
Сярэдняя рэдкая зямля (P204 з нізкай вымання кіслотнасці)-самарый,еўрапей,Гадоліній,мербій,дыспрозій;
ЦяжкіРэдкая зямляэлементы(Выманне кіслотнасці ў P204) -холм,
Уводзіны ў працэс здабычы
У працэсе падзелуЭлементы рэдкіх Зямлі,З -за надзвычай падобных фізічных і хімічных уласцівасцей 17 элементаў, а таксама багацце суправаджальных прымешак уЭлементы рэдкай зямлі, працэс здабычы адносна складаны і звычайна выкарыстоўваецца.
Існуе тры тыпы працэсаў экстракцыі: крок за крокам метад, іённы абмен і выманне растваральніка.
Пакрокавы метад
Спосаб падзелу і ачысткі з выкарыстаннем розніцы ў растваральнасці злучэнняў у растваральніках называецца пакрокавым метадам. Адyttrium(Y) далютэт(Lu), адзінае аддзяленне паміж усімі прыроднымі, якія ўзнікаюцьЭлементы рэдкай зямлі, у тым ліку Radium, выяўленае парай Кюры,
Усе яны падзелены з дапамогай гэтага метаду. Працэдура працы гэтага метаду адносна складаная, і адзінае аддзяленне ўсіх элементаў рэдкай зямлі займала больш за 100 гадоў, прычым аднаразовая раздзяленне і неаднаразовая аперацыя дасягнулі 20000 разоў. Для хімічных работнікаў, іх праца
Сіла адносна высокая, а працэс адносна складаны. Таму выкарыстанне гэтага метаду не можа вырабіць ніводнай рэдкай зямлі ў вялікай колькасці.
Іённы абмен
Навукова -даследчая праца над элементамі рэдкай зямлі перашкаджае немагчымасці вырабляць сінглЭлемент рэдкай зямліУ вялікіх колькасцях праз пакрокавыя метады. Для таго, каб прааналізавацьЭлементы рэдкай зямліУтрымліваецца ў прадуктах ядзернай дзялення і выдаліла элементы рэдкай зямлі з урану і торыя, іёна абмену храматаграфіяй (іёна абмену храматаграфіяй) была паспяхова вывучана, якая затым выкарыстоўвалася для падзелуЭлемент рэдкай зямліs. Перавага метаду іённага абмену заключаецца ў тым, што ў адной аперацыі можна аддзяліць некалькі элементаў. І ён таксама можа атрымаць прадукты высокай чысціні. Аднак недахопам з'яўляецца тое, што ён не можа быць апрацаваны пастаянна, з доўгім цыклам працы і высокімі выдаткамі на рэгенерацыю смалы і абмену. Такім чынам, гэта, калі галоўны метад аддзялення вялікай колькасці рэдкіх земляў быў адстаўлены ад асноўнага метаду падзелу і заменены метадам экстракцыі растваральніка. Аднак з-за выдатных характарыстык іённай абмену храматаграфіі ў атрыманні аднаасобнай рэдкай Зямлі прадуктаў, у цяперашні час для атрымання ультра-высокай чысціні адзінкавых прадуктаў і аддзялення некаторых цяжкіх элементаў рэдказявай зямлі таксама неабходна выкарыстоўваць іённую храматаграфію для аддзялення і вытворчасці прадукту рэдкай зямлі.
Экстракцыя растваральніка
Спосаб выкарыстання арганічных растваральнікаў для здабывання і аддзялення здабытага рэчыва ад немякальнага воднага раствора называецца арганічным экстракцыяй вадкасці-вадкасці, скарочана як экстракцыя растваральніка. Гэта працэс масавага пераносу, які перадае рэчывы з адной вадкай фазы ў іншую. Метад экстракцыі растваральніка прымяняецца раней у нафтахімічнай, арганічнай хіміі, фармацэўтычнай хіміі і аналітычнай хіміі. Аднак за мінулыя сорак гадоў, дзякуючы развіццю атамнай энергетычнай навукі і тэхналогій, а таксама неабходнасці вытворчасці рэчываў ультракантролю і рэдкіх элементаў, здабыча растваральніка дасягнула вялікага прагрэсу ў такіх галінах, як ядзернае паліва і рэдкая металургія. Кітай дасягнуў высокага ўзроўню даследаванняў у галіне тэорыі здабычы, сінтэзу і прымянення новых экстрактантаў, а таксама працэсу здабычы для падзелу элементаў рэдкай зямлі. У параўнанні з метадамі падзелу, такімі як градуіраванае ападкаў, крышталізацыя, градуіраванае і іёна, выманне растваральніка мае шэраг пераваг, такіх як добры эфект падзелу, вялікая вытворчая магутнасць, зручнасць для хуткай і пастаяннай вытворчасці і простая для дасягнення аўтаматычнага кантролю. Таму ён паступова стаў асноўным метадам падзелу вялікай колькасціРэдкая зямляs.
Ачыстка рэдкай зямлі
Вытворчасць сыравіны
Рэдкія Зямныя металыЗвычайна дзеляцца на змешаныя металы рэдкай зямлі і адзінкавыяРэдкія Зямныя металы. Склад змешанагаРэдкія Зямныя металыПадобны на арыгінальны склад рэдкай зямлі ў рудзе, а адзін метал - гэта метал, аддзелены і вытанчаны ад кожнай рэдкай зямлі. Цяжка паменшыцьРэд рэдкая зямля аксідs (за выключэннем аксідаўсамарый,еўрапей,, тулій,ytterbium) у адзін метал з выкарыстаннем агульных металургічных метадаў, дзякуючы высокай цеплыні фарміравання і высокай устойлівасці. Таму звычайна выкарыстоўваецца сыравіну для вытворчасціРэдкія Зямныя металыУ наш час іх хларыды і фтор.
Расплаўлены электраліз солі
Масавая вытворчасць змешанагаРэдкія Зямныя металыУ прамысловасці звычайна выкарыстоўваецца метад расплаўленай солі. Існуюць два метады электралізу: электроліз хларыду і электраліз аксіду. Метад падрыхтоўкі адзінагаРэдкія Зямныя металывар'іруецца ў залежнасці ад элемента.самарый,еўрапей,,тулій,ytterbiumНе падыходзяць для электралітычнай падрыхтоўкі з -за высокага ціску пары, а замест гэтага рыхтуюцца з выкарыстаннем метаду зніжэння дыстыляцыі. Іншыя элементы могуць быць падрыхтаваны метадам электралізу або металу металу.
Хларыдны электраліз з'яўляецца найбольш распаўсюджаным метадам вытворчасці металаў, асабліва для змешаных металаў рэдкай зямлі. Працэс просты, эканамічны і патрабуе мінімальных інвестыцый. Аднак самым вялікім недахопам з'яўляецца вызваленне хлорнага газу, які забруджвае навакольнае асяроддзе. Электроліз аксіду не вылучае шкодныя газы, але кошт крыху вышэй. Наогул, высокі цана сінглаРэдкія зямлінапрыклад, якнеадымаіpraseodymiumвырабляюцца пры дапамозе аксіднага электралізу.
Метад электралізу вакуумнага зніжэння можа толькі падрыхтаваць агульную прамысловую класРэдкія Зямныя металы. Для падрыхтоўкіРэдкія Зямныя металыЗ нізкімі прымешкамі і высокай чысцінёй звычайна выкарыстоўваецца метад цеплавога вакууму. Гэты метад можа вырабляць усе адзінкавыя металы рэдкай зямлі, алесамарый,еўрапей,,тулій,ytterbiumнельга вырабляць з дапамогай гэтага метаду. Акісляльна -аднаўленчы патэнцыялсамарый,еўрапей,,тулій,ytterbiumі кальцыя толькі часткова памяншаеццаРэдкая зямляфтор. Звычайна падрыхтоўка гэтых металаў заснавана на прынцыпах высокага ціску пары гэтых металаў і нізкага ціску парыметал Lanthanums. Аксіды гэтых чатырохРэдкія зямлізмешваюцца з фрагментаміметал LanthanumS і сціскаецца ў блокі і памяншаецца ў вакуумнай печы.Лантанбольш актыўны, у той час яксамарый,еўрапей,,тулій,ytterbiumзводзяцца да золаталантані сабраны пры кандэнсацыі, што дазваляе лёгка аддзяліцца ад дзындраў.
Час пасля: лістапад-07-2023