Introduksjon til Rare Earth Industry Technology
·Sjeldne jordarter ier ikke et metallisk grunnstoff, men en samlebetegnelse for 15 sjeldne jordartselementer ogyttriumogskandium.Derfor har de 17 sjeldne jordartelementene og deres forskjellige forbindelser forskjellige bruksområder, alt fra klorider med en renhet på 46 % til enkeltstående sjeldne jordartsmetalloksider ogsjeldne jordmetallermed en renhet på 99,9999 %.Med tilsetning av beslektede forbindelser og blandinger finnes det utallige sjeldne jordartsprodukter.Så,sjelden jordteknologien er også mangfoldig basert på forskjellene mellom disse 17 elementene.Men på grunn av det faktum at sjeldne jordartselementer kan deles inn i cerium ogyttriumgrupper basert på mineralkarakteristikker, gruvedrift, smelting og separasjonsprosesser av sjeldne jordmetaller er også relativt enhetlige.Fra den første malmutvinningen vil separasjonsmetodene, smelteprosessene, utvinningsmetodene og renseprosessene av sjeldne jordarter bli introdusert én etter én.
Mineralbehandling av sjeldne jordarter
·Mineralbehandling er en mekanisk prosesseringsprosess som utnytter forskjellene i fysiske og kjemiske egenskaper mellom ulike mineraler som utgjør malmen, benytter ulike beneficiationsmetoder, prosesser og utstyr for å berike nyttige mineraler i malmen, fjerne skadelige urenheter og separere dem. fra gangmineraler.
·Isjelden jordmalm utvunnet over hele verden, innholdet isjeldne jordartsoksiderer bare noen få prosent, og noen enda lavere.For å møte produksjonskravene til smelting,sjelden jordmineraler separeres fra gangmineraler og andre nyttige mineraler gjennom beneficiering før smelting, for å øke innholdet av sjeldne jordartsmetalloksider og oppnå sjeldne jordartsmetallkonsentrater som kan oppfylle kravene til sjeldne jordartsmetallurgi.Utvinningen av sjeldne jordmalmer vedtar vanligvis flotasjonsmetoden, ofte supplert med flere kombinasjoner av tyngdekraft og magnetisk separasjon for å danne en flytende prosessflyt.
Desjelden jordforekomst i Baiyunebo-gruven i indre Mongolia er en karbonatbergart av jerndolomitt, hovedsakelig sammensatt av medfølgende sjeldne jordartsmetaller i jernmalm (i tillegg til fluorkarbonceriummalm og monazitt, er det også flereniobogsjelden jordmineraler).
Den utvunnede malmen inneholder ca. 30 % jern og ca. 5 % oksider av sjeldne jordarter. Etter å ha knust den store malmen i gruven, blir den fraktet med tog til anskaffelsesanlegget til Baotou Iron and Steel Group Company.Beneficiasjonsanleggets oppgave er å økeFe2O3fra 33 % til over 55 %, først maling og sortering på en konisk kulemølle, og deretter velge et primært jernkonsentrat på 62-65 % Fe2O3 (jernoksid) ved bruk av en sylindrisk magnetisk separator.Avgangsmassene fortsetter å gjennomgå flotasjon og magnetisk separasjon for å oppnå et sekundært jernkonsentrat som inneholder mer enn 45 %Fe2O3(jernoksid).Sjeldne jordarter er beriket med flotasjonsskum, med en karakter på 10-15%.Konsentratet kan velges ved hjelp av et ristebord for å produsere et grovt konsentrat med et REO-innhold på 30 %.Etter å ha blitt reprosessert av bearbeidingsutstyr, kan et sjeldne jordartsmetallkonsentrat med et REO-innhold på over 60 % oppnås.
Dekomponeringsmetode for sjeldne jordartsmetallkonsentrater
·Sjelden jordelementer i konsentrater eksisterer vanligvis i form av uløselige karbonater, fluorider, fosfater, oksider eller silikater.Sjeldne jordartselementer må omdannes til forbindelser som er løselige i vann eller uorganiske syrer gjennom forskjellige kjemiske endringer, og deretter gjennomgå prosesser som oppløsning, separering, rensing, konsentrering eller kalsinering for å produsere forskjellige blandedesjelden jordforbindelser som blandede sjeldne jordartsmetaller, som kan brukes som produkter eller råmaterialer for å separere enkelt sjeldne jordartsmetaller.Denne prosessen kallessjelden jordnedbrytning av konsentrat, også kjent som forbehandling.
· Det er mange metoder for nedbrytningsjelden jordkonsentrater, som generelt kan deles inn i tre kategorier: syremetode, alkalimetode og kloreringsdekomponering.Syrespaltning kan videre deles inn i saltsyredekomponering, svovelsyrenedbrytning og flussyrenedbrytning.Alkali-dekomponering kan videre deles inn i natriumhydroksidnedbrytning, natriumhydroksidsmelting eller sodabrenningsmetoder.Den passende prosessflyten velges vanligvis basert på prinsippene for konsentrattype, karakteregenskaper, produktplan, bekvemmelighet for gjenvinning og omfattende utnyttelse av ikke-sjeldne jordartsmetaller, fordeler for arbeidshygiene og miljøvern, og økonomisk rasjonalitet.
·Selv om nesten 200 sjeldne og spredte elementmineraler er oppdaget, har de ikke blitt anriket til uavhengige forekomster med industriell gruvedrift på grunn av deres sjeldenhet.Så langt, bare sjeldne uavhengigegermanium, selen, ogtellurdet er oppdaget forekomster, men omfanget av forekomstene er ikke særlig stort.
Smelting av sjeldne jordarter
· Det er to metoder forsjelden jordsmelting, hydrometallurgi og pyrometallurgi.
· Hele prosessen med hydrometallurgi av sjeldne jordarter og metallkjemisk metallurgi er for det meste i løsning og løsemiddel, slik som dekomponering av sjeldne jordartsmetallkonsentrater, separasjon og utvinning avsjeldne jordartsoksider, forbindelser og enkeltstående sjeldne jordmetaller, som bruker kjemiske separasjonsprosesser som utfelling, krystallisering, oksidasjonsreduksjon, løsningsmiddelekstraksjon og ionebytting.Den mest brukte metoden er ekstraksjon av organisk løsningsmiddel, som er en universell prosess for industriell separasjon av sjeldne jordelementer med høy renhet.Hydrometallurgiprosessen er kompleks og produktrenheten er høy.Denne metoden har et bredt spekter av bruksområder for å produsere ferdige produkter.
Den pyrometallurgiske prosessen er enkel og har høy produktivitet.Sjelden jordpyrometallurgi omfatter hovedsakelig produksjon avlegeringer av sjeldne jordarterved silikotermisk reduksjonsmetode, produksjon av sjeldne jordmetaller eller legeringer ved elektrolysemetode med smeltet salt, og produksjon avlegeringer av sjeldne jordarterved metall termisk reduksjonsmetode etc.
Den vanlige egenskapen til pyrometallurgi er produksjon under høye temperaturforhold.
Produksjonsprosess for sjeldne jordarter
·Sjelden jordkarbonat ogsjeldne jordartsmetallerer de to hovedproduktene isjelden jordindustri.Generelt sett er det for tiden to hovedprosesser for å produsere disse to produktene.Den ene prosessen er brenneprosessen med konsentrert svovelsyre, og den andre prosessen kalles kaustisk soda-prosessen, forkortet til kaustisk soda-prosessen.
·I tillegg til å være tilstede i ulike sjeldne jordmineraler, er en betydelig del avsjeldne jordartselementeri naturen sameksisterer med apatitt- og fosfatsteinmineraler.De totale reservene av verdens fosfatmalm er omtrent 100 milliarder tonn, med et gjennomsnittsjelden jordinnhold på 0,5 ‰.Det er anslått at det totale beløpet påsjelden jordassosiert med fosfatmalm i verden er 50 millioner tonn.Som svar på egenskapene til lavsjelden jordinnhold og spesiell forekomststatus i gruver, ulike utvinningsprosesser er studert både nasjonalt og internasjonalt, som kan deles inn i våte og termiske metoder.I våte metoder kan de deles inn i salpetersyremetoden, saltsyremetoden og svovelsyremetoden i henhold til de forskjellige nedbrytningssyrene.Det finnes ulike måter å utvinne sjeldne jordarter fra fosforkjemiske prosesser, som alle er nært knyttet til prosesseringsmetodene for fosfatmalm.Under den termiske produksjonsprosessen vilsjelden jordutvinningsgraden kan nå 60 %.
Med kontinuerlig utnyttelse av fosfatbergartsressurser og skiftet mot utvikling av fosfatbergart av lav kvalitet, har svovelsyrevåtprosessen fosforsyreprosessen blitt hovedmetoden i fosfatkjemisk industri, og utvinning avsjeldne jordartselementeri svovelsyre våt prosess fosforsyre har blitt et forskningshotspot.I produksjonsprosessen av svovelsyre våtprosess fosforsyre, har prosessen med å kontrollere anrikningen av sjeldne jordarter i fosforsyre og deretter bruke organisk løsningsmiddelekstraksjon for å ekstrahere sjeldne jordarter flere fordeler enn tidlig utviklede metoder.
Utvinningsprosess for sjeldne jordarter
Svovelsyre løselighet
Terbiumgruppe (litt løselig i sulfatkomplekssalter) -samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, ogholmium;
Yttriumgruppe (løselig i sulfatkomplekssalter) -yttrium, erbium, thulium, ytterbium,lutetium, ogskandium.
Ekstraksjonsseparasjon
Lyssjelden jord(P204 ekstraksjon med svak surhet) –lantan,cerium, praseodym,neodymog promethium;
Middels sjeldne jordarter (P204 lav surhetsgrad ekstraksjon)-samarium,europium,gadolinium,terbium,dysprosium;
Tungsjelden jordelementer(syreutvinning i P204) -holmium,
Introduksjon til utvinningsprosessen
I ferd med å skillesjeldne jordelementer,på grunn av de ekstremt like fysiske og kjemiske egenskapene til 17 grunnstoffer, samt overfloden av medfølgende urenheter isjeldne jordartselementer, er utvinningsprosessen relativt kompleks og ofte brukt.
Det er tre typer ekstraksjonsprosesser: trinn-for-trinn-metode, ionebytte og løsningsmiddelekstraksjon.
Steg-for-steg metode
Metoden for separasjon og rensing ved å bruke forskjellen i løselighet av forbindelser i løsemidler kalles trinn-for-trinn-metoden.Frayttrium(Y) tillutetium(Lu), en enkelt separasjon mellom alle naturlig forekommendesjeldne jordartselementer, inkludert radium oppdaget av Curie-paret,
De er alle separert ved hjelp av denne metoden.Driftsprosedyren for denne metoden er relativt kompleks, og enkeltseparasjonen av alle sjeldne jordartselementer tok over 100 år, med én separasjon og gjentatt operasjon som nådde 20000 ganger.For kjemiske arbeidere, deres arbeid
Styrken er relativt høy og prosessen er relativt kompleks.Derfor kan ikke bruk av denne metoden produsere en enkelt sjelden jordart i store mengder.
Ionbytte
Forskningsarbeidet på sjeldne jordelementer har blitt hindret av manglende evne til å produsere en enkeltsjeldne jordartselementeri store mengder gjennom steg-for-steg metoder.For å analyseresjeldne jordartselementerinneholdt i kjernefysiske fisjonsprodukter og fjerner de sjeldne jordartelementene fra uran og thorium, ble ionebytterkromatografi (ionebytterkromatografi) vellykket studert, som deretter ble brukt til separasjon avsjeldne jordartselementers.Fordelen med ionebyttemetoden er at flere elementer kan separeres i en operasjon.Og den kan også få produkter med høy renhet.Ulempen er imidlertid at den ikke kan behandles kontinuerlig, med lang driftssyklus og høye kostnader for harpiksregenerering og -utveksling.Derfor er dette når hovedmetoden for å separere store mengder sjeldne jordarter har blitt trukket tilbake fra mainstream-separasjonsmetoden og erstattet av løsningsmiddelekstraksjonsmetoden.På grunn av de enestående egenskapene til ionebytterkromatografi for å oppnå høyrente enkeltstående sjeldne jordartsprodukter, er det for øyeblikket, for å produsere enkeltprodukter med ultrahøy renhet og separere noen tunge sjeldne jordartsmetaller, også nødvendig å bruke ionebytterkromatografi å skille og produsere et sjeldne jordartprodukt.
Løsemiddelekstraksjon
Metoden for å bruke organiske løsningsmidler for å ekstrahere og separere det ekstraherte stoffet fra en ublandbar vandig løsning kalles organisk løsningsmiddel væske-væskeekstraksjon, forkortet som løsningsmiddelekstraksjon.Det er en masseoverføringsprosess som overfører stoffer fra en væskefase til en annen.Løsemiddelekstraksjonsmetoden har blitt brukt tidligere innen petrokjemisk, organisk kjemi, farmasøytisk kjemi og analytisk kjemi.Men i løpet av de siste førti årene, på grunn av utviklingen av atomenergivitenskap og -teknologi, samt behovet for produksjon av ultrarene stoffer og sjeldne elementer, har løsemiddelutvinning gjort store fremskritt i bransjer som kjernebrenselindustri og sjelden metallurgi .Kina har oppnådd et høyt nivå av forskning innen ekstraksjonsteori, syntese og anvendelse av nye ekstraksjonsmidler, og utvinningsprosessen for separasjon av sjeldne jordartsmetaller.Sammenlignet med separasjonsmetoder som gradert utfelling, gradert krystallisering og ionebytting, har løsningsmiddelekstraksjon en rekke fordeler som god separasjonseffekt, stor produksjonskapasitet, bekvemmelighet for rask og kontinuerlig produksjon og lett å oppnå automatisk kontroll.Derfor har det etter hvert blitt hovedmetoden for å separere store mengdersjelden jords.
Rensing av sjeldne jordarter
Produksjon av råvarer
Sjeldne jordartsmetallerer generelt delt inn i blandede sjeldne jordmetaller og enkeltmetallersjeldne jordmetaller.Sammensetningen av blandetsjeldne jordmetallerer lik den opprinnelige sjeldne jordartssammensetningen i malmen, og et enkelt metall er et metall skilt og raffinert fra hver sjeldne jordart.Det er vanskelig å reduseresjeldne jordarter oksids (unntatt oksider avsamarium,europium,, thulium,ytterbium) til et enkelt metall ved bruk av generelle metallurgiske metoder, på grunn av deres høye formasjonsvarme og høye stabilitet.Derfor er de ofte brukte råvarene for produksjon avsjeldne jordmetalleri dag er deres klorider og fluorider.
Elektrolyse av smeltet salt
Masseproduksjon av blandetsjeldne jordmetalleri industrien bruker generelt elektrolysemetoden med smeltet salt.Det er to metoder for elektrolyse: kloridelektrolyse og oksidelektrolyse.Forberedelsesmetoden til en enkeltsjeldne jordmetallervarierer avhengig av element.samarium,europium,,thulium,ytterbiumer ikke egnet for elektrolytisk fremstilling på grunn av deres høye damptrykk, og er i stedet tilberedt ved hjelp av reduksjonsdestillasjonsmetoden.Andre elementer kan fremstilles ved elektrolyse eller termisk metallreduksjonsmetode.
Kloridelektrolyse er den vanligste metoden for å produsere metaller, spesielt for blandede sjeldne jordmetaller.Prosessen er enkel, kostnadseffektiv og krever minimale investeringer.Den største ulempen er imidlertid utslipp av klorgass, som forurenser miljøet.Oksydelektrolyse frigjør ikke skadelige gasser, men kostnadene er litt høyere.Generelt, høyt priset singelsjeldne jordartersom for eksempelneodymogpraseodymproduseres ved hjelp av oksidelektrolyse.
Vakuumreduksjonselektrolysemetoden kan bare forberede generell industriell kvalitetsjeldne jordmetaller.Å forberedesjeldne jordmetallermed lave urenheter og høy renhet, er vakuum termisk reduksjonsmetode vanligvis brukt.Denne metoden kan produsere alle enkeltstående sjeldne jordmetaller, mensamarium,europium,,thulium,ytterbiumkan ikke produseres med denne metoden.Redokspotensialet tilsamarium,europium,,thulium,ytterbiumog kalsium reduseres bare delvissjelden jordfluor.Generelt er fremstillingen av disse metallene basert på prinsippene om høyt damptrykk av disse metallene og lavt damptrykk avlantan metalls.Oksydene til disse firesjeldne jordarterer blandet med fragmenter avlantan metalls og komprimert til blokker, og redusert i en vakuumovn.Lantaner mer aktiv, menssamarium,europium,,thulium,ytterbiumreduseres til gull vedlantanog samles ved kondens, noe som gjør det enkelt å skille fra slagg.
Innleggstid: Nov-07-2023