Nadir Toprak Endüstrisi Teknolojisine Giriş
·Nadir toprak benmetalik bir element değil, 15 nadir toprak elementi için kullanılan toplu bir terimdir veitriyumVeskandiyumBu nedenle, 17 nadir toprak elementi ve bunların çeşitli bileşiklerinin, %46 saflıktaki klorürlerden tek nadir toprak oksitlerine kadar çeşitli kullanımları vardır.nadir toprak metalleri%99,9999 saflıkta. İlgili bileşiklerin ve karışımların eklenmesiyle, sayısız nadir toprak ürünü vardır. Yani,nadir toprakteknoloji de bu 17 elementin farklılıklarına göre çeşitlilik göstermektedir. Ancak nadir toprak elementlerinin seryum veitriyummineral özelliklerine dayalı gruplar, nadir toprak minerallerinin madenciliği, eritme ve ayırma süreçleri de nispeten birleşiktir. İlk cevher madenciliğinden başlayarak, nadir toprakların ayırma yöntemleri, eritme süreçleri, çıkarma yöntemleri ve saflaştırma süreçleri tek tek tanıtılacaktır.
Nadir toprak elementlerinin mineral işlenmesi
·Mineral işleme, cevheri oluşturan çeşitli mineraller arasındaki fiziksel ve kimyasal özelliklerdeki farklılıklardan yararlanılarak, cevherdeki yararlı mineralleri zenginleştirmek, zararlı kirlilikleri gidermek ve bunları cevher minerallerinden ayırmak için farklı zenginleştirme yöntemleri, süreçleri ve ekipmanları kullanan mekanik bir işleme sürecidir.
·İçindenadir toprakdünya çapında çıkarılan cevherlerin içeriğinadir toprak oksitlerisadece birkaç yüzdedir ve bazıları daha da düşüktür. Eritme işleminin üretim gereksinimlerini karşılamak için,nadir toprakNadir toprak oksitlerinin içeriğini artırmak ve nadir toprak metalurjisinin gereksinimlerini karşılayabilen nadir toprak konsantreleri elde etmek için, mineraller eritmeden önce zenginleştirme yoluyla gang minerallerinden ve diğer yararlı minerallerden ayrılır. Nadir toprak cevherlerinin zenginleştirilmesi genellikle flotasyon yöntemini benimser ve genellikle bir zenginleştirme süreci akışı oluşturmak için yerçekimi ve manyetik ayırmanın birden fazla kombinasyonu ile desteklenir.
Thenadir toprakİç Moğolistan'daki Baiyunebo Madeni'ndeki yatak, esas olarak demir cevherindeki nadir toprak minerallerinden oluşan karbonat kaya tipi bir demir dolomit yatağıdır (florokarbon seryum cevheri ve monazite ek olarak, ayrıca birkaç tane daha vardır)niyobyumVenadir toprakmineraller).
Çıkarılan cevher yaklaşık %30 demir ve yaklaşık %5 nadir toprak oksitleri içerir. Büyük cevher madende kırıldıktan sonra trenle Baotou Iron and Steel Group Company'nin zenginleştirme tesisine taşınır. Zenginleştirme tesisinin görevi,Fe2O3%33'ten %55'in üzerine kadar, önce konik bilyalı değirmende öğütme ve sınıflandırma, ardından %62-65 Fe2O3'lük birincil demir konsantresi seçme (demir oksit) silindirik bir manyetik ayırıcı kullanılarak. Atıklar, %45'ten fazla demir içeren ikincil bir demir konsantresi elde etmek için flotasyon ve manyetik ayırma işlemine tabi tutulmaya devam eder.Fe2O3(demir oksit). Nadir toprak, %10-15'lik bir dereceyle flotasyon köpüğünde zenginleştirilir. Konsantre, %30 REO içeriğine sahip kaba bir konsantre üretmek için bir sallama masası kullanılarak seçilebilir. Zenginleştirme ekipmanı tarafından yeniden işlendikten sonra, %60'ın üzerinde REO içeriğine sahip nadir toprak konsantresi elde edilebilir.
Nadir toprak konsantresinin ayrışma yöntemi
·Nadir toprakkonsantrelerdeki elementler genellikle çözünmeyen karbonatlar, florürler, fosfatlar, oksitler veya silikatlar biçiminde bulunur. Nadir toprak elementleri çeşitli kimyasal değişimler yoluyla suda veya inorganik asitlerde çözünebilen bileşiklere dönüştürülmeli ve ardından çeşitli karışık ürünler üretmek için çözünme, ayırma, saflaştırma, konsantrasyon veya kalsinasyon gibi işlemlerden geçmelidir.nadir toprakkarışık nadir toprak klorürleri gibi, tek nadir toprak elementlerini ayırmak için ürün veya ham madde olarak kullanılabilen bileşikler. Bu işleme denirnadir toprakkonsantre ayrışması, ön işlem olarak da bilinir.
·Ayrıştırılması için birçok yöntem vardırnadir toprakkonsantreler, genellikle üç kategoriye ayrılabilir: asit yöntemi, alkali yöntemi ve klorlama ayrıştırması. Asit ayrıştırması ayrıca hidroklorik asit ayrıştırması, sülfürik asit ayrıştırması ve hidroflorik asit ayrıştırması olarak ayrılabilir. Alkali ayrıştırması ayrıca sodyum hidroksit ayrıştırması, sodyum hidroksit eritme veya soda kavurma yöntemleri olarak ayrılabilir. Uygun işlem akışı genellikle konsantre türü, sınıf özellikleri, ürün planı, nadir olmayan toprak elementlerinin geri kazanılması ve kapsamlı kullanımı için uygunluk, iş hijyeni ve çevre koruma için fayda ve ekonomik rasyonalite ilkelerine göre seçilir.
·Yaklaşık 200 nadir ve dağılmış element minerali keşfedilmiş olmasına rağmen, nadirlikleri nedeniyle endüstriyel madencilikle bağımsız yataklara zenginleştirilmemiştir. Şimdiye kadar, yalnızca nadir bağımsızgermanyum, selenyum, Vetellüryatakları keşfedildi, ancak yatakların ölçeği çok büyük değil.
Nadir toprak elementlerinin eritilmesi
·İki yöntem vardırnadir toprakeritme, hidrometalurji ve pirometalurji.
·Nadir toprak hidrometalurjisi ve metal kimyasal metalurjisinin tüm süreci çoğunlukla çözelti ve çözücü içinde gerçekleşir; örneğin nadir toprak konsantresinin ayrıştırılması, ayrılması ve çıkarılması.nadir toprak oksitleri, bileşikler ve tek nadir toprak metalleri, çökeltme, kristalleştirme, oksidasyon-redüksiyon, çözücü ekstraksiyonu ve iyon değişimi gibi kimyasal ayırma işlemlerini kullanır. En yaygın kullanılan yöntem, yüksek saflıktaki tek nadir toprak elementlerinin endüstriyel olarak ayrılması için evrensel bir işlem olan organik çözücü ekstraksiyonudur. Hidrometalurji işlemi karmaşıktır ve ürün saflığı yüksektir. Bu yöntemin, bitmiş ürünlerin üretiminde geniş bir uygulama yelpazesi vardır.
Pirometalurjik proses basit ve yüksek verimliliğe sahiptir.Nadir toprakpirometalurji esas olarak aşağıdakilerin üretimini içerir:nadir toprak alaşımlarısilikotermik indirgeme yöntemi ile, nadir toprak metallerinin veya alaşımlarının erimiş tuz elektroliz yöntemi ile üretimi venadir toprak alaşımlarıMetal termal indirgeme yöntemi vb. ile.
Pirometalurjinin ortak özelliği yüksek sıcaklık koşullarında üretim yapılmasıdır.
Nadir toprak üretim süreci
·Nadir toprakkarbonat venadir toprak klorüriki ana birincil üründürnadir toprakendüstri. Genel olarak konuşursak, şu anda bu iki ürünü üretmek için iki ana işlem vardır. Bir işlem konsantre sülfürik asit kavurma işlemidir ve diğer işlem kostik soda işlemi olarak adlandırılır, kostik soda işlemi olarak kısaltılır.
· Çeşitli nadir toprak minerallerinde bulunmasının yanı sıra, önemli bir kısmınadir toprak elementleridoğada apatit ve fosfat kaya mineralleriyle birlikte bulunur. Dünya fosfat cevherinin toplam rezervi yaklaşık 100 milyar tondur ve ortalamanadir toprak0,5 ‰ içeriğine sahiptir. Toplam miktarının tahmin edildiğinadir toprakdünyada fosfat cevheri ile ilişkili olan 50 milyon tondur. Düşük özelliklere yanıt olaraknadir toprakiçerik ve madenlerdeki özel oluşum durumu, hem yurtiçinde hem de uluslararası alanda çeşitli geri kazanım süreçleri incelendi ve bunlar ıslak ve termal yöntemler olarak ikiye ayrılabilir. Islak yöntemlerde, farklı ayrışma asitlerine göre nitrik asit yöntemi, hidroklorik asit yöntemi ve sülfürik asit yöntemi olarak ikiye ayrılabilirler. Fosfor kimyasal işlemlerinden nadir toprak elementlerini geri kazanmanın çeşitli yolları vardır ve bunların hepsi fosfat cevherinin işleme yöntemleriyle yakından ilişkilidir. Termal üretim süreci sırasında,nadir toprakİyileşme oranı %60'lara kadar çıkabilmektedir.
Fosfat kaya kaynaklarının sürekli kullanımı ve düşük kaliteli fosfat kayasının geliştirilmesine doğru kayma ile birlikte, sülfürik asit ıslak proses fosforik asit prosesi fosfat kimya endüstrisinde ana akım yöntem haline gelmiş ve geri kazanımınadir toprak elementleriSülfürik asit ıslak proses fosforik asit bir araştırma merkezi haline gelmiştir. Sülfürik asit ıslak proses fosforik asit üretim sürecinde, fosforik asitte nadir toprak elementlerinin zenginleştirilmesinin kontrol edilmesi ve ardından nadir toprak elementlerini çıkarmak için organik çözücü ekstraksiyonunun kullanılması, erken geliştirilen yöntemlerden daha fazla avantaja sahiptir.
Nadir toprak çıkarma süreci
Sülfürik asit çözünürlüğü
seryumgrup (sülfat kompleks tuzlarında çözünmez) –lantan, seryum, praseodimyum, neodimyumve prometyum;
Terbiyumgrup (sülfat kompleks tuzlarında az çözünür) -samaryum, evropiyum, gadolinyum, terbiyum, disporsiyum, Veholmiyum;
İtriyumgrup (sülfat kompleks tuzlarında çözünür) –itriyum, erbiyum, tülyum, iterbiyum,lutesyum, Veskandiyum.
Çıkarma ayırma
Işıknadir toprak(P204 zayıf asitlik ekstraksiyonu) –lantan,seryum, praseodimyum,neodimyumve prometyum;
Orta nadir toprak (P204 düşük asitli ekstraksiyon)-samaryum,evropiyum,gadolinyum,terbiyum,disporsiyum;
Ağırnadir toprakelementler(P2O4'te asitlik ekstraksiyonu) -holmiyum,
Çıkarma İşlemine Giriş
Ayrılma sürecindenadir toprak elementleri,17 elementin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin birbirine son derece benzemesi ve bunlara eşlik eden çok sayıda safsızlığın bulunması nedeniylenadir toprak elementleri, çıkarma işlemi nispeten karmaşıktır ve yaygın olarak kullanılır.
Üç tip ekstraksiyon yöntemi vardır: adım adım yöntem, iyon değişimi ve çözücü ekstraksiyonu.
Adım adım yöntem
Bileşiklerin çözücülerdeki çözünürlük farkından yararlanılarak ayırma ve saflaştırma yöntemine adım adım yöntem denir.itriyum(Y)'yelutesyum(Lu), doğal olarak oluşan tüm canlılar arasında tek bir ayrımnadir toprak elementleriCurie çifti tarafından keşfedilen radyum da dahil olmak üzere,
Hepsi bu yöntem kullanılarak ayrılır. Bu yöntemin çalışma prosedürü nispeten karmaşıktır ve tüm nadir toprak elementlerinin tek bir şekilde ayrılması 100 yıldan fazla sürdü, bir ayırma ve tekrarlanan işlem 20000 defaya ulaştı. Kimyasal işçiler için, işleri
Mukavemet nispeten yüksektir ve süreç nispeten karmaşıktır. Bu nedenle, bu yöntemi kullanarak büyük miktarlarda tek bir nadir toprak üretilemez.
İyon değişimi
Nadir toprak elementleri üzerindeki araştırma çalışmaları, tek bir element üretilememesi nedeniyle engellenmiştir.nadir toprak elementibüyük miktarlarda adım adım yöntemlerle analiz etmek için.nadir toprak elementlerinükleer fisyon ürünlerinde bulunan ve uranyum ve toryumdan nadir toprak elementlerini uzaklaştıran iyon değişim kromatografisi (iyon değişim kromatografisi) başarıyla incelendi ve daha sonra bu elementlerin ayrılması için kullanıldı.nadir toprak elementis. İyon değişim yönteminin avantajı, birden fazla elementin tek bir işlemde ayrılabilmesidir. Ayrıca yüksek saflıkta ürünler de elde edilebilir. Ancak dezavantajı, sürekli işlenememesi, uzun bir çalışma döngüsü ve reçine rejenerasyonu ve değişimi için yüksek maliyetler olmasıdır. Bu nedenle, bir zamanlar büyük miktarda nadir toprak elementlerini ayırmanın ana yöntemi olan bu yöntem, ana akım ayırma yönteminden emekliye ayrılmış ve çözücü ekstraksiyon yöntemi ile değiştirilmiştir. Ancak, iyon değişim kromatografisinin yüksek saflıkta tek nadir toprak ürünleri elde etmedeki olağanüstü özellikleri nedeniyle, şu anda, ultra yüksek saflıkta tek ürünler üretmek ve bazı ağır nadir toprak elementlerini ayırmak için, nadir toprak ürünü ayırmak ve üretmek için iyon değişim kromatografisini kullanmak da gereklidir.
Çözücü ekstraksiyonu
Organik çözücüler kullanarak, karıştırılamayan sulu bir çözeltiden çıkarılan maddeyi çıkarma ve ayırma yöntemine organik çözücü sıvı-sıvı çıkarma denir ve çözücü çıkarma olarak kısaltılır. Maddeleri bir sıvı fazdan diğerine aktaran bir kütle transfer işlemidir. Çözücü çıkarma yöntemi daha önce petrokimya, organik kimya, farmasötik kimya ve analitik kimyada uygulanmıştır. Ancak son kırk yılda, atom enerjisi bilimi ve teknolojisinin gelişmesi ve ultra saf maddelerin ve nadir elementlerin üretimine duyulan ihtiyaç nedeniyle, çözücü çıkarma nükleer yakıt endüstrisi ve nadir metalurji gibi endüstrilerde büyük ilerleme kaydetmiştir. Çin, çıkarma teorisi, yeni ekstraktantların sentezi ve uygulaması ve nadir toprak elementlerinin ayrılması için çıkarma işlemi konusunda yüksek düzeyde araştırma yapmıştır. Kademeli çökeltme, kademeli kristalleştirme ve iyon değişimi gibi ayırma yöntemleriyle karşılaştırıldığında, çözücü çıkarma iyi ayırma etkisi, büyük üretim kapasitesi, hızlı ve sürekli üretim için uygunluk ve otomatik kontrolün kolay elde edilmesi gibi bir dizi avantaja sahiptir. Bu nedenle, büyük miktarlardaki maddeleri ayırmanın ana yöntemi haline gelmiştir.nadir topraks.
Nadir toprak saflaştırması
Üretim hammaddeleri
Nadir toprak metallerigenellikle karışık nadir toprak metalleri ve tekli metaller olarak ayrılırlarnadir toprak metalleriKarışık kompozisyonnadir toprak metallericevherdeki orijinal nadir toprak bileşimine benzer ve tek bir metal, her nadir topraktan ayrılmış ve rafine edilmiş bir metaldir. Azaltılması zordurnadir toprak oksits (oksitler hariç)samaryum,evropiyum,, tülyum,iterbiyum) genel metalurjik yöntemler kullanılarak tek bir metale dönüştürülür, çünkü yüksek oluşum ısıları ve yüksek kararlılıkları vardır. Bu nedenle, yaygın olarak kullanılan hammaddelernadir toprak metalleriGünümüzde ise klorürler ve florürler bulunmaktadır.
Erimiş tuz elektrolizi
Karma ürünlerin seri üretiminadir toprak metalleriendüstride genellikle erimiş tuz elektroliz yöntemi kullanılır. İki elektroliz yöntemi vardır: klorür elektrolizi ve oksit elektrolizi. Tek bir hazırlama yönteminadir toprak metalleriElemente göre değişir.samaryum,evropiyum,,tülyum,iterbiyumyüksek buhar basınçları nedeniyle elektrolitik hazırlama için uygun değildir ve bunun yerine indirgeme damıtma yöntemi kullanılarak hazırlanır. Diğer elementler elektroliz veya metal termal indirgeme yöntemi ile hazırlanabilir.
Klorür elektrolizi, özellikle karışık nadir toprak metalleri için metal üretmenin en yaygın yöntemidir. İşlem basit, uygun maliyetlidir ve minimum yatırım gerektirir. Ancak en büyük dezavantajı, çevreyi kirleten klor gazının salınmasıdır. Oksit elektrolizi zararlı gazlar salmaz, ancak maliyeti biraz daha yüksektir. Genellikle, yüksek fiyatlı teknadir toprak elementleriörneğinneodimyumVepraseodimyumoksit elektrolizi kullanılarak üretilir.
Vakum azaltma elektroliz yöntemi yalnızca genel endüstriyel sınıf hazırlayabilirnadir toprak metalleriHazırlamak içinnadir toprak metalleridüşük safsızlıklar ve yüksek saflıkta, vakum termal indirgeme yöntemi genellikle kullanılır. Bu yöntem tüm tek nadir toprak metallerini üretebilir, ancaksamaryum,evropiyum,,tülyum,iterbiyumBu yöntem kullanılarak üretilemez. Redoks potansiyelisamaryum,evropiyum,,tülyum,iterbiyumve kalsiyum sadece kısmen azaltırnadir toprakflorür. Genellikle, bu metallerin hazırlanması, bu metallerin yüksek buhar basıncı ve florürlerin düşük buhar basıncı prensiplerine dayanmaktadır.lantan metalis. Bu dört oksitinnadir toprak elementleriparçalarıyla karışmışlantan metalive bloklar halinde sıkıştırılıp vakumlu fırında küçültülür.Lantanyumdaha aktifken,samaryum,evropiyum,,tülyum,iterbiyumaltına indirgenmiştirlantanve yoğunlaşma ile toplanarak cüruftan ayrılması kolaylaşır.
Gönderi zamanı: 07-Kas-2023