Ievads retzemju rūpniecības tehnoloģijā
·retzemju is nav metālisks elements, bet kolektīvs termins 15 retzemju elementiem unitrijsunskandijs.Tāpēc 17 retzemju elementi un to dažādie savienojumi tiek izmantoti dažādi, sākot no hlorīdiem ar tīrības pakāpi 46% līdz atsevišķiem retzemju oksīdiem unretzemju metāliar tīrību 99,9999%.Pievienojot radniecīgus savienojumus un maisījumus, ir neskaitāmi retzemju produkti.Tātad,retzemju zemetehnoloģija ir arī daudzveidīga, pamatojoties uz šo 17 elementu atšķirībām.Taču sakarā ar to, ka retzemju elementus var iedalīt cērija unitrijsGrupas, kuru pamatā ir minerālu raksturlielumi, arī retzemju minerālu ieguves, kausēšanas un atdalīšanas procesi ir samērā vienoti.Sākot no sākotnējās rūdas ieguves, pa vienam tiks ieviestas retzemju metālu atdalīšanas metodes, kausēšanas procesi, ieguves metodes un attīrīšanas procesi.
Retzemju metālu minerālu apstrāde
· Minerālu apstrāde ir mehānisks apstrādes process, kurā tiek izmantotas dažādu minerālu, kas veido rūdu, fizikālās un ķīmiskās īpašību atšķirības, tiek izmantotas dažādas bagātināšanas metodes, procesi un iekārtas, lai bagātinātu rūdas derīgos minerālus, noņemtu kaitīgos piemaisījumus un atdalītu tos. no gangu minerāliem.
·Iekšretzemju zemevisā pasaulē iegūtās rūdas, satursretzemju oksīdiir tikai daži procenti, un daži pat zemāki.Lai izpildītu kausēšanas ražošanas prasības,retzemju zememinerālus pirms kausēšanas atdala no sēņu minerāliem un citiem derīgiem minerāliem ar baterijām, lai palielinātu retzemju oksīdu saturu un iegūtu retzemju koncentrātus, kas atbilst retzemju metalurģijas prasībām.Retzemju rūdu bagātināšanā parasti izmanto flotācijas metodi, ko bieži papildina vairākas gravitācijas un magnētiskās atdalīšanas kombinācijas, lai izveidotu bagātināšanas procesa plūsmu.
Theretzemju zemeatradne Baiyunebo raktuvēs Iekšējā Mongolijā ir karbonāta iežu tipa dzelzs dolomīta atradne, kas galvenokārt sastāv no pavadošiem retzemju minerāliem dzelzsrūdā (papildus fluoroglekļa cērija rūdai un monazītam ir arī vairākasniobijsunretzemju zememinerāli).
Ekstrahētā rūda satur apmēram 30% dzelzs un aptuveni 5% retzemju oksīdu. Pēc lielās rūdas sasmalcināšanas raktuvēs tā ar vilcienu tiek transportēta uz Baotou Iron and Steel Group Company bagātināšanas rūpnīcu.Ražošanas rūpnīcas uzdevums ir palielinātFe2O3no 33% līdz vairāk nekā 55%, vispirms slīpēšana un šķirošana uz koniskām lodīšu dzirnavām un pēc tam izvēloties primāro dzelzs koncentrātu ar 62–65% Fe2O3 (dzelzs oksīds), izmantojot cilindrisku magnētisko separatoru.Sārtām turpinās flotācija un magnētiskā atdalīšana, lai iegūtu sekundāru dzelzs koncentrātu, kas satur vairāk nekā 45 %Fe2O3(dzelzs oksīds).Retzeme ir bagātināta ar flotācijas putām ar 10-15% pakāpi.Koncentrātu var izvēlēties, izmantojot kratīšanas galdu, lai iegūtu rupju koncentrātu ar REO saturu 30%.Pēc atkārtotas apstrādes ar bagātināšanas iekārtām var iegūt retzemju koncentrātu ar REO saturu virs 60%.
Retzemju koncentrāta sadalīšanas metode
·Retzemekoncentrātos esošie elementi parasti pastāv nešķīstošu karbonātu, fluorīdu, fosfātu, oksīdu vai silikātu veidā.Retzemju elementi ir jāpārvērš savienojumos, kas šķīst ūdenī vai neorganiskās skābēs, veicot dažādas ķīmiskas izmaiņas, un pēc tam tiem jāveic tādi procesi kā šķīdināšana, atdalīšana, attīrīšana, koncentrēšana vai kalcinēšana, lai iegūtu dažādus maisījumus.retzemju zemesavienojumi, piemēram, jaukti retzemju hlorīdi, ko var izmantot kā produktus vai izejvielas atsevišķu retzemju elementu atdalīšanai.Šo procesu saucretzemju zemekoncentrāta sadalīšanās, kas pazīstama arī kā pirmapstrāde.
·Ir daudzas sadalīšanas metodesretzemju zemekoncentrāti, kurus kopumā var iedalīt trīs kategorijās: skābes metode, sārmu metode un hlorēšanas sadalīšanās.Skābes sadalīšanos var sīkāk iedalīt sālsskābes sadalīšanā, sērskābes sadalīšanā un fluorūdeņražskābes sadalīšanā.Sārmu sadalīšanos var sīkāk iedalīt nātrija hidroksīda sadalīšanās, nātrija hidroksīda kausēšanas vai sodas grauzdēšanas metodēs.Atbilstošā procesa plūsma parasti tiek izvēlēta, pamatojoties uz koncentrāta veida principiem, kvalitātes īpašībām, produkta plānu, ērtību reģenerācijai un neretzemju elementu visaptverošai izmantošanai, ieguvumu darba higiēnai un vides aizsardzībai, kā arī ekonomisko racionalitāti.
·Lai gan ir atklāti gandrīz 200 retu un izkliedētu elementu minerāli, to retuma dēļ tie nav bagātināti par neatkarīgām atradnēm ar rūpniecisko ieguvi.Pagaidām tikai reti neatkarīgigermānija, selēns, untelūrsatradnes ir atklātas, taču atradņu mērogs nav īpaši liels.
Retzemju metālu kausēšana
· Ir divas metodesretzemju zemekausēšana, hidrometalurģija un pirometalurģija.
· Viss retzemju hidrometalurģijas un metālu ķīmiskās metalurģijas process galvenokārt notiek šķīdumā un šķīdinātājā, piemēram, retzemju koncentrāta sadalīšanās, atdalīšana un ekstrakcija.retzemju oksīdi, savienojumi un atsevišķi retzemju metāli, kuros tiek izmantoti ķīmiski atdalīšanas procesi, piemēram, nogulsnēšana, kristalizācija, oksidēšana-reducēšana, ekstrakcija ar šķīdinātāju un jonu apmaiņa.Visbiežāk izmantotā metode ir ekstrakcija ar organisko šķīdinātāju, kas ir universāls process augstas tīrības pakāpes atsevišķu retzemju elementu rūpnieciskai atdalīšanai.Hidrometalurģijas process ir sarežģīts, un produkta tīrība ir augsta.Šai metodei ir plašs pielietojums gatavo produktu ražošanā.
Pirometalurģiskais process ir vienkāršs un ar augstu produktivitāti.Retzemepirometalurģija galvenokārt ietver ražošanuretzemju sakausējumiar silikotermiskās reducēšanas metodi, retzemju metālu vai sakausējumu ražošana ar kausēta sāls elektrolīzes metodi unretzemju sakausējumiar metāla termiskās samazināšanas metodi utt.
Pirometalurģijas kopējā iezīme ir ražošana augstas temperatūras apstākļos.
Retzemju zemes ražošanas process
·Retzemekarbonāts unretzemju hlorīdsir divi galvenie primārie produktiretzemju zemenozare.Vispārīgi runājot, pašlaik šo divu produktu ražošanai ir divi galvenie procesi.Viens process ir koncentrētas sērskābes grauzdēšanas process, bet otru procesu sauc par kaustiskās sodas procesu, saīsināti kā kaustiskās sodas process.
·Papildus tam, ka tas atrodas dažādos retzemju minerālos, ievērojama daļa noretzemju elementidabā pastāv līdzās apatīta un fosfāta iežu minerāliem.Kopējās pasaules fosfātu rūdas rezerves ir aptuveni 100 miljardi tonnu, ar vidējoretzemju zemesaturs 0,5 ‰.Tiek lēsts, ka kopējā summaretzemju zemear fosfātu rūdu saistītais pasaulē ir 50 miljoni tonnu.Reaģējot uz zemas īpašībasretzemju zemesaturs un īpašais sastopamības statuss raktuvēs, gan vietējā, gan starptautiskā mērogā pētīti dažādi reģenerācijas procesi, kurus var iedalīt mitrās un termiskās metodēs.Mitrās metodēs tos var iedalīt slāpekļskābes metodē, sālsskābes metodē un sērskābes metodē atbilstoši dažādām sadalīšanās skābēm.Ir dažādi veidi, kā iegūt retzemju metālus no fosfora ķīmiskajiem procesiem, un tie visi ir cieši saistīti ar fosfātu rūdas apstrādes metodēm.Termiskās ražošanas procesā,retzemju zemeatgūšanas līmenis var sasniegt 60%.
Nepārtraukti izmantojot fosfātu iežu resursus un pārejot uz zemas kvalitātes fosfātu iežu izstrādi, sērskābes slapjā procesa fosforskābes process ir kļuvis par galveno metodi fosfātu ķīmiskajā rūpniecībā un fosfātu atgūšanā.retzemju elementisērskābes mitrajā procesā fosforskābe ir kļuvusi par pētniecības karsto punktu.Sērskābes slapjā procesa fosforskābes ražošanas procesā retzemju metālu bagātināšanas ar fosforskābi kontrolēšanas procesam un pēc tam retzemju metālu ekstrakcijai ar organisko šķīdinātāju izmantošanu ir vairāk priekšrocību nekā agrāk izstrādātām metodēm.
Retzemju ieguves process
Sērskābes šķīdība
Cerijsgrupa (nešķīst sulfātu kompleksa sāļos) –lantāns, cērijs, prazeodīms, neodīms, un prometijs;
Terbijsgrupa (nedaudz šķīst sulfātu kompleksa sāļos) -samārijs, eiropijs, gadolīnijs, terbijs, disprozijs, unholmijs;
Ekstrakcijas atdalīšana
Gaismaretzemju zeme(P204 ekstrakcija ar vāju skābumu) –lantāns,cērijs, prazeodīms,neodīms, un prometijs;
Vidēji retzemju zeme (P204 ekstrakcija ar zemu skābumu) -samārijs,eiropijs,gadolīnijs,terbijs,disprozijs;
Smagsretzemju zemeelementi(skābes ekstrakcija P204) -holmijs,
Ievads ekstrakcijas procesā
Atdalīšanas procesāretzemju elementi,17 elementu ārkārtīgi līdzīgo fizikālo un ķīmisko īpašību, kā arī to pavadošo piemaisījumu pārpilnības dēļretzemju elementi, ekstrakcijas process ir salīdzinoši sarežģīts un plaši izmantots.
Ir trīs veidu ekstrakcijas procesi: pakāpeniska metode, jonu apmaiņa un ekstrakcija ar šķīdinātāju.
Soli pa solim metode
Atdalīšanas un attīrīšanas metodi, izmantojot savienojumu šķīdības atšķirību šķīdinātājos, sauc par soli pa solim.Noitrijs(Y) līdzlutēcijs(Lu), viena atdalīšana starp visu dabā sastopamoretzemju elementi, tostarp rādiju, ko atklāja Kirī pāris,
Tie visi tiek atdalīti, izmantojot šo metodi.Šīs metodes darbības procedūra ir salīdzinoši sarežģīta, un visu retzemju elementu vienreizēja atdalīšana ilga vairāk nekā 100 gadus, ar vienu atdalīšanu un atkārtotu darbību sasniedzot 20 000 reižu.Ķīmijas darbiniekiem viņu darbs
Izturība ir salīdzinoši augsta, un process ir salīdzinoši sarežģīts.Tāpēc, izmantojot šo metodi, nevar ražot vienu retzemju lielos daudzumos.
Jonu apmaiņa
Retzemju elementu izpētes darbu kavēja nespēja radīt vienuretzemju elementslielos daudzumos, izmantojot soli pa solim metodes.Lai analizēturetzemju elementiko satur kodola skaldīšanas produkti un atdala retzemju elementus no urāna un torija, veiksmīgi tika pētīta jonu apmaiņas hromatogrāfija (jonu apmaiņas hromatogrāfija), ko pēc tam izmantojaretzemju elementss.Jonu apmaiņas metodes priekšrocība ir tā, ka vienā operācijā var atdalīt vairākus elementus.Un tas var arī iegūt augstas tīrības pakāpes produktus.Tomēr trūkums ir tāds, ka to nevar apstrādāt nepārtraukti, ar ilgu darbības ciklu un augstām izmaksām sveķu reģenerācijai un apmaiņai.Tāpēc šī kādreiz galvenā metode lielu retzemju metālu daudzuma atdalīšanai ir izņemta no galvenās atdalīšanas metodes un aizstāta ar šķīdinātāja ekstrakcijas metodi.Tomēr, ņemot vērā jonu apmaiņas hromatogrāfijas izcilās īpašības augstas tīrības pakāpes atsevišķu retzemju produktu iegūšanai, šobrīd, lai ražotu īpaši augstas tīrības pakāpes atsevišķus produktus un atdalītu dažus smagos retzemju elementus, ir nepieciešams izmantot arī jonu apmaiņas hromatogrāfiju. atdalīt un ražot retzemju produktu.
Šķīdinātāja ekstrakcija
Organisko šķīdinātāju izmantošanas metodi, lai ekstrahētu un atdalītu ekstrahētu vielu no nesajaucama ūdens šķīduma, sauc par organiskā šķīdinātāja šķidruma-šķidruma ekstrakciju, saīsināti kā ekstrakcija ar šķīdinātāju.Tas ir masas pārneses process, kurā vielas tiek pārnestas no vienas šķidrās fāzes uz otru.Šķīdinātāja ekstrakcijas metode agrāk tika izmantota naftas ķīmijā, organiskajā ķīmijā, farmaceitiskajā ķīmijā un analītiskajā ķīmijā.Tomēr pēdējo četrdesmit gadu laikā atomenerģijas zinātnes un tehnoloģiju attīstības, kā arī īpaši tīru vielu un retu elementu ražošanas nepieciešamības dēļ šķīdinātāju ekstrakcija ir guvusi lielu progresu tādās nozarēs kā kodoldegvielas rūpniecība un reta metalurģija. .Ķīna ir sasniegusi augstu pētījumu līmeni ekstrakcijas teorijā, jaunu ekstraktoru sintēzē un pielietošanā, kā arī retzemju elementu atdalīšanas ieguves procesā.Salīdzinājumā ar atdalīšanas metodēm, piemēram, pakāpenisku nogulsnēšanos, pakāpenisku kristalizāciju un jonu apmaiņu, šķīdinātāja ekstrakcijai ir vairākas priekšrocības, piemēram, labs atdalīšanas efekts, liela ražošanas jauda, ērtība ātrai un nepārtrauktai ražošanai un viegli sasniedzama automātiska kontrole.Tāpēc tā pakāpeniski ir kļuvusi par galveno metodi lielu daudzumu atdalīšanairetzemju zemes.
Retzemju attīrīšana
Ražošanas izejvielas
Retzemju metāliparasti tiek iedalīti jauktos retzemju metālos un atsevišķiretzemju metāli.Sastāvs jauktsretzemju metāliir līdzīgs sākotnējam retzemju sastāvam rūdā, un viens metāls ir metāls, kas atdalīts un attīrīts no katras retzemju zemes.To ir grūti samazinātretzemju oksīdss (izņemot oksīdussamārijs,eiropijs,, tūlijs,iterbijs) vienā metālā, izmantojot vispārējās metalurģijas metodes, to augstā veidošanās siltuma un augstās stabilitātes dēļ.Tāpēc parasti izmanto izejvielas ražošanairetzemju metālimūsdienās ir to hlorīdi un fluorīdi.
Izkausētā sāls elektrolīze
Jaukta masveida ražošanaretzemju metālirūpniecībā parasti izmanto kausētā sāls elektrolīzes metodi.Ir divas elektrolīzes metodes: hlorīda elektrolīze un oksīda elektrolīze.Viena gatavošanas metoderetzemju metālimainās atkarībā no elementa.samārijs,eiropijs,,tūlijs,iterbijsnav piemēroti elektrolītiskajai sagatavošanai to augstā tvaika spiediena dēļ, un tā vietā tiek gatavoti, izmantojot reducēšanas destilācijas metodi.Citus elementus var sagatavot ar elektrolīzes vai metāla termiskās reducēšanas metodi.
Hlorīda elektrolīze ir visizplatītākā metālu, īpaši jauktu retzemju metālu, ražošanas metode.Process ir vienkāršs, rentabls un prasa minimālus ieguldījumus.Tomēr lielākais trūkums ir hlora gāzes izdalīšanās, kas piesārņo vidi.Oksīda elektrolīze neizdala kaitīgas gāzes, bet izmaksas ir nedaudz augstākas.Parasti augstas cenas singlsretzemju zemespiemēram,neodīmsunprazeodīmstiek ražoti, izmantojot oksīda elektrolīzi.
Vakuuma samazināšanas elektrolīzes metode var sagatavot tikai vispārēju rūpniecisku pakāpiretzemju metāli.Sagatavotretzemju metāliar zemu piemaisījumu un augstu tīrības pakāpi parasti izmanto vakuuma termiskās samazināšanas metodi.Ar šo metodi var iegūt visus atsevišķus retzemju metālus, betsamārijs,eiropijs,,tūlijs,iterbijsnevar ražot, izmantojot šo metodi.Redox potenciālssamārijs,eiropijs,,tūlijs,iterbijsun kalcijs tikai daļēji samazinaretzemju zemefluors.Parasti šo metālu sagatavošana balstās uz šo metālu augsta tvaika spiediena un zema tvaika spiediena principiem.lantāns metālss.Šo četru oksīdiretzemju zemestiek sajaukti ar fragmentiemlantāns metālss un saspiests blokos, un samazināts vakuuma krāsnī.Lantānsir aktīvāks, kamērsamārijs,eiropijs,,tūlijs,iterbijstiek samazināti līdz zeltam parlantānsun tiek savākts uz kondensāta, padarot to viegli atdalāmu no izdedžiem.
Izlikšanas laiks: 07.11.2023