Уводзіны ў тэхналогію прамысловасці рэдказямельных элементаў
·Рэдказямельныя яs не металічны элемент, а зборны тэрмін для 15 рэдказямельных элементаў іітрыйіскандый.Такім чынам, 17 рэдказямельных элементаў і іх розныя злучэнні маюць рознае прымяненне, пачынаючы ад хларыдаў з чысцінёй 46% і заканчваючы асобнымі рэдказямельнымі аксідамі ірэдказямельныя металыз чысцінёй 99,9999%.З даданнем звязаных злучэнняў і сумесяў існуе незлічоная колькасць рэдказямельных прадуктаў.Такім чынам,рэдказямельнытэхналогія таксама разнастайная, заснаваная на адрозненнях гэтых 17 элементаў.Аднак у сувязі з тым, што рэдказямельныя элементы можна падзяліць на цэрый іітрыйгрупы, заснаваныя на характарыстыках мінералаў, працэсы здабычы, выплаўлення і падзелу рэдказямельных мінералаў таксама адносна адзіныя.Пачынаючы з пачатковай здабычы руды, метады падзелу, працэсы плаўлення, метады экстракцыі і працэсы ачысткі рэдказямельных элементаў будуць уведзены адзін за адным.
Перапрацоўка карысных выкапняў рэдказямельных элементаў
· Перапрацоўка карысных выкапняў - гэта працэс механічнай апрацоўкі, які выкарыстоўвае адрозненні ў фізічных і хімічных уласцівасцях паміж рознымі мінераламі, якія ўваходзяць у склад руды, выкарыстоўвае розныя метады ўзбагачэння, працэсы і абсталяванне для ўзбагачэння карысных мінералаў у рудзе, выдалення шкодных прымешак і іх падзелу з жыльных мінералаў.
·У стрэдказямельныруды, здабытыя ва ўсім свеце, змест стрэдказямельныя аксідыскладае ўсяго некалькі працэнтаў, а некаторыя нават ніжэй.Каб задаволіць вытворчыя патрабаванні плаўлення,рэдказямельнымінералы аддзяляюцца ад жыльных мінералаў і іншых карысных мінералаў шляхам узбагачэння перад плаўкай, каб павялічыць утрыманне рэдказямельных аксідаў і атрымаць рэдказямельныя канцэнтраты, якія могуць адпавядаць патрабаванням рэдказямельнай металургіі.Для ўзбагачэння рэдказямельных руд звычайна выкарыстоўваецца метад флотации, які часта дапаўняецца мноствам камбінацый гравітацыйнай і магнітнай сепарацыі для фарміравання працэсу ўзбагачэння.
Theрэдказямельнырадовішча ў шахце Байюнэбо ва Унутранай Манголіі - гэта радовішча жалезнага даламіту тыпу карбанатнай пароды, якое ў асноўным складаецца з спадарожных рэдказямельных мінералаў у жалезнай рудзе (акрамя фторвугляроднай цэрыевай руды і монацита, ёсць таксама некалькініёбіяірэдказямельнымінералы).
Здабытая руда змяшчае каля 30% жалеза і каля 5% рэдказямельных аксідаў. Пасля драбнення буйной руды ў шахце яе транспартуюць цягніком на ўзбагачальны завод Baotou Iron and Steel Group Company.Задача абагачальнай фабрыкі — павялічвацьFe2O3ад 33% да больш чым 55%, спачатку здрабняюць і сортуюць на конусной шаравой млыне, а затым адбіраюць першасны жалезны канцэнтрат 62-65% Fe2O3 (аксід жалеза) з дапамогай цыліндрычнага магнітнага сепаратара.Хвасты працягваюць праходзіць флотацию і магнітную сепарацыю для атрымання другаснага жалезнага канцэнтрату з утрыманнем больш за 45%Fe2O3(аксід жалеза).Рэдказямельныя рэчывы ўзбагачаюць у флотационной пене, з класам 10-15%.Канцэнтрат можа быць выбраны з дапамогай встряхивающего стала для атрымання грубага канцэнтрату з утрыманнем REO 30%.Пасля паўторнай апрацоўкі абсталяваннем для ўзбагачэння можна атрымаць рэдказямельны канцэнтрат з утрыманнем REO больш за 60%.
Метад раскладання рэдказямельнага канцэнтрату
·Рэдказямельныэлементы ў канцэнтратах звычайна існуюць у выглядзе нерастваральных карбанатаў, фтарыдаў, фасфатаў, аксідаў або сілікатаў.Рэдказямельныя элементы павінны быць ператвораны ў злучэнні, растваральныя ў вадзе або неарганічных кіслотах шляхам розных хімічных змяненняў, а затым падвяргацца такім працэсам, як растварэнне, аддзяленне, ачыстка, канцэнтрацыя або кальцыніраванне для атрымання розных змешаныхрэдказямельнытакія злучэнні, як змешаныя рэдказямельныя хларыды, якія могуць выкарыстоўвацца ў якасці прадуктаў або сыравіны для падзелу асобных рэдказямельных элементаў.Гэты працэс называеццарэдказямельныканцэнтрат раскладання, таксама вядомы як папярэдняя апрацоўка.
·Ёсць шмат метадаў раскладаннярэдказямельныканцэнтраты, якія ў цэлым можна падзяліць на тры катэгорыі: кіслотны метад, шчолачны метад і раскладанне хларавання.Кіслотнае раскладанне можна далей падзяліць на раскладанне салянай кіслатой, раскладанне сернай кіслатой і раскладанне плавікавай кіслаты.Раскладанне шчолаччу можна дадаткова падзяліць на метады раскладання гідраксіду натрыю, плаўлення гідраксіду натрыю або абсмажвання соды.Адпаведны паток працэсу, як правіла, выбіраецца на аснове прынцыпаў тыпу канцэнтрату, характарыстык гатунку, плана вытворчасці, зручнасці для аднаўлення і комплекснага выкарыстання нерэдказямельных элементаў, пераваг для гігіены працы і аховы навакольнага асяроддзя, а таксама эканамічнай рацыянальнасці.
·Хоць было выяўлена амаль 200 мінералаў рэдкіх і рассеяных элементаў, яны не былі ўзбагачаны ў самастойныя радовішчы з дапамогай прамысловай здабычы з-за іх рэдкасці.Пакуль толькі рэдкія незалежныягерманій, селен, ітэлурАдкрыты радовішчы, але маштабы радовішчаў не вельмі вялікія.
Выплаўленне рэдказямельных элементаў
·Ёсць два спосабурэдказямельнывыплаўленне, гідраметалургія і піраметаллургія.
·Увесь працэс гідраметалургіі рэдказямельных элементаў і хімічнай металургіі металаў адбываецца ў асноўным у растворы і растваральніку, напрыклад, раскладанне рэдказямельнага канцэнтрату, аддзяленне і экстракцыярэдказямельныя аксіды, злучэнні і асобныя рэдказямельныя металы, якія выкарыстоўваюць працэсы хімічнага падзелу, такія як асаджэнне, крышталізацыя, акісленне-аднаўленне, экстракцыя растваральнікам і іённы абмен.Найбольш часта выкарыстоўваным метадам з'яўляецца экстракцыя арганічным растваральнікам, якая з'яўляецца універсальным працэсам прамысловага падзелу асобных рэдказямельных элементаў высокай чысціні.Гідраметалургічны працэс складаны, а чысціня прадукту высокая.Гэты метад мае шырокі спектр прымянення ў вытворчасці гатовай прадукцыі.
Пирометаллургический працэс просты і адрозніваецца высокай прадукцыйнасцю.Рэдказямельныпіраметаллургія ў асноўным уключае вытврэдказямельных сплаваўметадам сілікатэрмічнага аднаўлення, вытворчасць рэдказямельных металаў або сплаваў метадам электролізу расплаўленай солі і вытворчасцьрэдказямельных сплаваўметадам тэрмічнага аднаўлення металу і інш.
Агульнай характарыстыкай піраметаллургіі з'яўляецца вытворчасць пры высокіх тэмпературах.
Рэдказямельны працэс вытворчасці
·Рэдказямельныкарбанат ірэдказямельны хларыдз'яўляюцца двума асноўнымі першаснымі прадуктамі ўрэдказямельныпрамысловасць.Наогул кажучы, у цяперашні час існуе два асноўных працэсу вытворчасці гэтых двух прадуктаў.Адзін працэс - гэта працэс абпалу ў канцэнтраванай сернай кіслаце, а другі працэс называецца працэсам каўстычнай соды, скарочана як працэс каўстычнай соды.
· У дадатак да прысутнасці ў розных рэдказямельных мінералаў, значная часткарэдказямельныя элементыУ прыродзе суіснуюць з апатытам і фасфарытнымі мінераламі.Агульныя запасы фасфарытных руд у свеце складаюць каля 100 млрд т, у сярэднімрэдказямельныўтрыманне 0,5 ‰.Мяркуецца, што агульная сума врэдказямельнызвязаных з фасфатнымі рудамі ў свеце складае 50 млн т.У адказ характарыстыкі нізрэдказямельныЗмест і асаблівы статус узнікнення ў шахтах, розныя працэсы аднаўлення былі вывучаны як у краіне, так і за мяжой, якія можна падзяліць на мокры і цеплавы метады.У вільготных метадах іх можна падзяліць на метад азотнай кіслаты, метад салянай кіслаты і метад сернай кіслаты ў залежнасці ад розных кіслот раскладання.Існуюць розныя спосабы аднаўлення рэдказямельных элементаў з фосфару хімічнымі працэсамі, усе яны цесна звязаны з метадамі апрацоўкі фасфатнай руды.Падчас тэрмічнага працэсу вытворчасці,рэдказямельныхуткасць аднаўлення можа дасягаць 60%.
З бесперапынным выкарыстаннем рэсурсаў фасфатнай пароды і зрухам да распрацоўкі фасфатнай пароды нізкай якасці мокры працэс вытворчасці сернай кіслаты з фосфарнай кіслатой стаў асноўным метадам у фасфатнай хімічнай прамысловасці, і аднаўленнерэдказямельныя элементыу сернай кіслаце мокрым спосабам фосфарная кіслата стала гарачай кропкай даследаванняў.У працэсе вытворчасці сернай кіслаты фосфарнай кіслаты па мокрым працэсе працэс кантролю ўзбагачэння рэдказямельных элементаў фосфарнай кіслатой з наступным выкарыстаннем экстракцыі арганічнымі растваральнікамі для здабывання рэдказямельных элементаў мае больш пераваг, чым раней распрацаваныя метады.
Рэдказямельны працэс здабычы
Растваральнасць сернай кіслаты
Цэрыйгрупа (нерастваральныя ў сульфатах комплексныя солі) –лантан, цэрый, празеадым, неадымавы, і праметый;
Тэрбійгрупа (слаба растваральныя ў сульфатных комплексных солях) -самарый, еўрапій, гадоліній, тэрбій, дыспрозій, ігольмій;
Ітрыйгрупа (растваральныя ў сульфатных комплексных солях) –ітрый, эрбій, тулія, ітэрбій,лютэцыя, іскандый.
Падзел экстракцыі
Святлорэдказямельны(P204 экстракцыя слабой кіслотнасці) –лантан,цэрый, празеадым,неадымавы, і праметый;
Сярэдні рэдказямельны (P204 экстракцыя з нізкай кіслотнасцю) -самарый,еўрапій,гадоліній,тэрбій,дыспрозій;
Цяжкаярэдказямельныэлементы(экстракцыя кіслотнасці ў P204) -гольмій,
Уводзіны ў працэс экстракцыі
У працэсе аддзяленнярэдказямельныя элементы,дзякуючы надзвычай блізкім фізіка-хімічным уласцівасцям 17 элементаў, а таксама багаццю спадарожных прымешак урэдказямельныя элементы, працэс экстракцыі адносна складаны і часта выкарыстоўваецца.
Існуе тры тыпу працэсаў экстракцыі: паэтапны метад, іонаабмен і экстракцыя растваральнікам.
Пакрокавы метад
Метад падзелу і ачысткі з выкарыстаннем рознасці растваральнасці злучэнняў у растваральніках называецца паэтапным.Адітрый(Y) далютэцыя(Lu), адзіны падзел паміж усімі натуральнымірэдказямельныя элементы, у тым ліку радый, адкрыты парай Кюры,
Усе яны падзеленыя з дапамогай гэтага метаду.Аперацыйная працэдура гэтага метаду адносна складаная, і аднаразовае аддзяленне ўсіх рэдказямельных элементаў заняло больш за 100 гадоў, прычым адно аддзяленне і паўторная аперацыя дасягаюць 20000 разоў.Для хімікаў, іх праца
Трываласць адносна высокая, а працэс адносна складаны.Такім чынам, выкарыстанне гэтага метаду не можа вырабляць адну рэдказямельны элемент у вялікіх колькасцях.
Іённы абмен
Даследчая праца па рэдказямельных элементах была перашкода з-за немагчымасці вырабіць адзінрэдказямельны элементу вялікіх колькасцях праз пакрокавыя метады.Для таго, каб прааналізавацьрэдказямельныя элементыякія змяшчаюцца ў прадуктах ядзернага дзялення і выдаляюць рэдказямельныя элементы з урану і торыя, была паспяхова вывучана іонаабменная храматаграфія (іонаабменная храматаграфія), якая затым выкарыстоўвалася для падзелурэдказямельны элементс.Перавага метаду іённага абмену ў тым, што за адну аперацыю можна падзяліць некалькі элементаў.І ён таксама можа атрымаць прадукты высокай чысціні.Аднак недахопам з'яўляецца тое, што яго нельга апрацоўваць бесперапынна, з доўгім працоўным цыклам і высокімі выдаткамі на рэгенерацыю і замену смалы.Такім чынам, гэты калісьці асноўны метад аддзялення вялікай колькасці рэдказямельных элементаў быў адменены з асноўнага метаду аддзялення і заменены метадам экстракцыі растваральнікам.Аднак з-за выдатных характарыстык іонаабменнай храматаграфіі пры атрыманні асобных рэдказямельных прадуктаў высокай чысціні ў цяперашні час для атрымання адзінкавых прадуктаў звышвысокай чысціні і аддзялення некаторых цяжкіх рэдказямельных элементаў таксама неабходна выкарыстоўваць іонаабменную храматаграфію аддзяліць і вырабіць рэдказямельны прадукт.
Экстракцыя растваральнікам
Метад выкарыстання арганічных растваральнікаў для экстракцыі і аддзялення экстрагаванага рэчыва ад незмешванага воднага раствора называецца экстракцыя вадкасць-вадкасць арганічным растваральнікам, скарочана экстракцыя растваральнікам.Гэта працэс пераносу масы, які пераносіць рэчывы з адной вадкай фазы ў іншую.Метад экстракцыі растваральнікам раней прымяняўся ў нафтахіміі, арганічнай хіміі, фармацэўтычнай хіміі і аналітычнай хіміі.Аднак за апошнія сорак гадоў у сувязі з развіццём навукі і тэхналогіі атамнай энергетыкі, а таксама з-за неабходнасці вытворчасці звышчыстых рэчываў і рэдкіх элементаў экстракцыя растваральнікам дасягнула вялікага прагрэсу ў такіх галінах, як прамысловасць ядзернага паліва і рэдкая металургія .Кітай дасягнуў высокага ўзроўню даследаванняў у галіне тэорыі экстракцыі, сінтэзу і прымянення новых экстрагентаў і працэсу экстракцыі для падзелу рэдказямельных элементаў.У параўнанні з такімі метадамі падзелу, як градуяванае асаджэнне, градуяваная крышталізацыя і іённы абмен, экстракцыя растваральнікам мае шэраг пераваг, такіх як добры эфект падзелу, вялікая вытворчая магутнасць, зручнасць хуткай і бесперапыннай вытворчасці і лёгкае аўтаматычнае кіраванне.Такім чынам, гэта паступова стала асноўным метадам для падзелу вялікіх колькасцяўрэдказямельныs.
Ачыстка рэдказямельных
Вытворчая сыравіна
Рэдказямельныя металызвычайна дзеляцца на змешаныя рэдказямельныя металы і адзінкавыярэдказямельныя металы.Склад змешанырэдказямельныя металыпадобны на зыходны склад рэдказямельных элементаў у рудзе, і адзін метал - гэта метал, аддзелены і ачышчаны ад кожнага рэдказямельнага металу.Цяжка паменшыцьрэдказямельны аксідs (за выключэннем аксідаўсамарый,еўрапій,, тулія,ітэрбій) у адзін метал з выкарыстаннем агульных металургічных метадаў з-за іх высокай цеплыні ўтварэння і высокай стабільнасці.Такім чынам, звычайна выкарыстоўваецца сыравіна для вытворчасцірэдказямельныя металыу цяперашні час іх хларыды і фтарыды.
Электроліз расплаўленай солі
Масавая вытворчасць змешанаярэдказямельныя металыу прамысловасці звычайна выкарыстоўваецца метад электролізу расплаўленай солі.Існуе два спосабу электролізу: хларыдны і аксідны.Спосаб падрыхтоўкі аднаразовырэдказямельныя металывар'іруецца ў залежнасці ад элемента.самарый,еўрапій,,тулія,ітэрбійне падыходзяць для электралітычнай падрыхтоўкі з-за высокага ціску пары, а замест гэтага рыхтуюцца метадам аднаўленчай дыстыляцыі.Іншыя элементы могуць быць атрыманы метадам электролізу або тэрмічнага аднаўлення металу.
Хларыдны электроліз з'яўляецца найбольш распаўсюджаным метадам атрымання металаў, асабліва для змешаных рэдказямельных металаў.Працэс просты, рэнтабельны і патрабуе мінімальных укладанняў.Аднак самым вялікім недахопам з'яўляецца вылучэнне газу хлору, які забруджвае навакольнае асяроддзе.Аксідны электроліз не вылучае шкодных газаў, але кошт крыху вышэй.Увогуле, сінгл па высокай цанерэдказямельныя элементытакія якнеадымавыіпразеадымвырабляюць з дапамогай аксіднага электролізу.
Метад вакуумнага аднаўленчага электролізу можа падрыхтаваць толькі агульны прамысловы класрэдказямельныя металы.Рыхтавацьрэдказямельныя металыз нізкім утрыманнем прымешак і высокай чысцінёй звычайна выкарыстоўваецца метад вакуумнага тэрмічнага аднаўлення.Гэты метад можа вырабляць усе асобныя рэдказямельныя металы, алесамарый,еўрапій,,тулія,ітэрбійнельга вырабляць з дапамогай гэтага метаду.Акісляльна-аднаўленчы патэнцыял стсамарый,еўрапій,,тулія,ітэрбійа кальцый толькі часткова зніжаерэдказямельныфтор.Як правіла, падрыхтоўка гэтых металаў заснавана на прынцыпах высокага ціску пары гэтых металаў і нізкага ціску парыметалічны лантанс.Аксіды гэтых чатырохрэдказямельныя элементызмешаны з фрагментамі вметалічны лантанs і сціскаюць у блокі, і аднаўляюць у вакуумнай печы.лантанбольш актыўны, пакульсамарый,еўрапій,,тулія,ітэрбійзводзяцца да золата палантані збіраюцца пры кандэнсацыі, што дазваляе лёгка аддзяліць ад дзындры.
Час публікацыі: 7 лістапада 2023 г