Introduzione à a tecnulugia di l'industria di e terre rare
·Terra rara iÙn hè micca un elementu metallicu, ma un termine cullettivu per 15 elementi di terre rare èittriuèscandiuDunque, i 17 elementi di terre rare è i so vari cumposti anu diversi usi, chì vanu da i cloruri cù una purezza di 46% à i singoli ossidi di terre rare èmetalli di terre rarecù una purezza di 99,9999%. Cù l'aghjunta di cumposti è miscele cunnessi, ci sò innumerevuli prudutti di terre rare. Cusì,terra raraA tecnulugia hè ancu diversa basata annantu à e differenze di sti 17 elementi. Tuttavia, per via di u fattu chì l'elementi di terre rare ponu esse divisi in ceriu èittriuI gruppi basati nantu à e caratteristiche minerali, i prucessi di minera, fusione è separazione di i minerali di terre rare sò ancu relativamente unificati. Partendu da l'estrazione iniziale di u minerale, i metudi di separazione, i prucessi di fusione, i metudi d'estrazione è i prucessi di purificazione di e terre rare seranu introdutti unu per unu.
Trasfurmazione minerale di terre rare
·U trattamentu di i minerali hè un prucessu di trattamentu meccanicu chì utilizza e differenze di proprietà fisiche è chimiche trà i vari minerali chì custituiscenu u minerale, utilizza diversi metudi, prucessi è attrezzature di beneficiazione per arricchisce i minerali utili in u minerale, rimuovere l'impurità dannose è separarli da i minerali di ganga.
·In uterra raraminerali estratti in u mondu sanu, u cuntenutu diossidi di terre rarehè solu uni pochi per centu, è alcuni ancu più bassi. Per risponde à i requisiti di pruduzzione di a fusione,terra raraI minerali sò separati da i minerali di ganga è altri minerali utili per mezu di a rinfurzazione prima di a fusione, per aumentà u cuntenutu di l'ossidi di terre rare è ottene concentrati di terre rare chì ponu risponde à i requisiti di a metallurgia di terre rare. A rinfurzazione di i minerali di terre rare adotta generalmente u metudu di flottazione, spessu supplementatu da parechje cumminazzioni di gravità è separazione magnetica per furmà un flussu di prucessu di rinfurzazione.
Uterra raraU depositu in a Mina di Baiyunebo in Mongolia Interna hè un depositu di tipu roccia carbonatica di dolomite di ferru, cumpostu principalmente da minerali di terre rare accumpagnanti in u minerale di ferru (in più di u minerale di ceriu fluorocarbonicu è a monazite, ci sò ancu parechjiniobiuèterra raraminerali).
U minerale estrattu cuntene circa 30% di ferru è circa 5% d'ossidi di terre rare. Dopu avè macinatu u grande minerale in a minera, hè trasportatu per trenu à l'impianto di beneficiazione di a Baotou Iron and Steel Group Company. U compitu di l'impianto di beneficiazione hè di aumentàFe2O3da 33% à più di 55%, prima macinazione è classificazione nantu à un mulinu à palle cunicu, è dopu selezziunà un concentratu di ferru primariu di 62-65% Fe2O3 (ossidu di ferru) aduprendu un separatore magneticu cilindricu. I residui cuntinueghjanu à esse sottumessi à flottazione è separazione magnetica per ottene un concentratu di ferru secundariu chì cuntene più di 45%Fe2O3(ossidu di ferru). A terra rara hè arricchita in schiuma di flottazione, cù una graduazione di 10-15%. U concentratu pò esse sceltu aduprendu una tavola scuzzulante per pruduce un concentratu grossu cù un cuntenutu REO di 30%. Dopu esse statu rielaboratu da l'attrezzatura di beneficiazione, si pò ottene un concentratu di terra rara cù un cuntenutu REO di più di 60%.
Metudu di decomposizione di concentratu di terre rare
·Terra raraL'elementi in i concentrati esistenu generalmente in forma di carbonati, fluoruri, fosfati, ossidi o silicati insolubili. L'elementi di terre rare devenu esse cunvertiti in cumposti solubili in acqua o acidi inorganici per mezu di diversi cambiamenti chimichi, è dopu sottumessi à prucessi cum'è a dissoluzione, a separazione, a purificazione, a cuncentrazione o a calcinazione per pruduce diversi mischi.terra raracumposti cum'è i cloruri di terre rare mischiate, chì ponu esse aduprati cum'è prudutti o materie prime per separà elementi singuli di terre rare. Stu prucessu hè chjamatuterra raradecomposizione di u cuncentratu, cunnisciuta ancu cum'è pretrattamentu.
·Ci sò parechji metudi per decomponeterra raraI cuncentrati, chì ponu esse generalmente divisi in trè categurie: metudu acidicu, metudu alcalinu è decomposizione per clorurazione. A decomposizione acida pò esse ulteriormente divisa in decomposizione di l'acidu cloridricu, decomposizione di l'acidu sulfuricu è decomposizione di l'acidu fluoridricu. A decomposizione alcalina pò esse ulteriormente divisa in decomposizione di l'idrossidu di sodiu, fusione di l'idrossidu di sodiu o metudi di torrefazione di soda. U flussu di prucessu adattatu hè generalmente sceltu secondu i principii di u tipu di cuncentratu, e caratteristiche di u gradu, u pianu di u produttu, a cunvenienza per u recuperu è l'utilizazione cumpleta di l'elementi di terre non rare, u benefiziu per l'igiene di u travagliu è a prutezzione di l'ambiente, è a razionalità ecunomica.
·Ancu s'è guasi 200 minerali d'elementi rari è dispersi sò stati scuperti, ùn sò stati arricchiti in dipositi indipendenti cù l'estrazione industriale per via di a so rarità. Finu à avà, solu rari minerali indipendentigermaniu, seleniu, ètelluriuI dipositi sò stati scuperti, ma a scala di i dipositi ùn hè micca assai grande.
Fusione di terre rare
·Ci sò dui metudi perterra rarafusione, idrometallurgia è pirometallurgia.
·Tuttu u prucessu di l'idrometallurgia di e terre rare è di a metallurgia chimica di i metalli hè principalmente in suluzione è solvente, cum'è a decomposizione di u concentratu di terre rare, a separazione è l'estrazione diossidi di terre rare, cumposti è metalli di terre rare singuli, chì utilizanu prucessi di separazione chimica cum'è a precipitazione, a cristallizazione, a riduzzione di l'ossidazione, l'estrazione di solventi è u scambiu ionicu. U metudu u più cumunimenti utilizatu hè l'estrazione di solventi organici, chì hè un prucessu universale per a separazione industriale di elementi di terre rare singuli di alta purezza. U prucessu di idrometallurgia hè cumplessu è a purità di u pruduttu hè alta. Stu metudu hà una vasta gamma di applicazioni in a pruduzzione di prudutti finiti.
U prucessu pirometallurgicu hè simplice è hà una alta produttività.Terra raraA pirometallurgia include principalmente a pruduzzione dileghe di terre rareper metudu di riduzione silicotermica, a pruduzzione di metalli o leghe di terre rare per metudu d'elettrolisi di sali fusi, è a pruduzzione dileghe di terre rareper metudu di riduzione termica di metalli ecc.
A caratteristica cumuna di a pirometallurgia hè a pruduzzione in cundizioni di alta temperatura.
Prucessu di pruduzzione di terre rare
·Terra raracarbonatu ècloruru di terra rarasò i dui principali prudutti primari in uterra raraindustria. In generale, ci sò attualmente dui prucessi principali per a pruduzzione di sti dui prudutti. Un prucessu hè u prucessu di torrefazione di l'acidu sulfuricu cuncintratu, è l'altru prucessu hè chjamatu prucessu di soda caustica, abbreviatu cum'è prucessu di soda caustica.
·In più d'esse prisente in diversi minerali di terre rare, una parte significativa dielementi di terre rarein natura coesistenu cù minerali di roccia apatite è fosfatica. E riserve totali di minerale di fosfaticu mundiale sò circa 100 miliardi di tunnellate, cù una mediaterra raracuntenutu di 0,5 ‰. Si stima chì a quantità tutale diterra raraassuciatu à u minerale di fosfatu in u mondu hè di 50 milioni di tunnellate. In risposta à e caratteristiche di bassuterra raracuntenutu è statutu di presenza particulare in e mine, diversi prucessi di ricuperazione sò stati studiati sia à livellu naziunale sia internaziunale, chì ponu esse divisi in metudi umidi è termichi. In i metudi umidi, ponu esse divisi in metudu di l'acidu nitricu, metudu di l'acidu cloridricu è metudu di l'acidu sulfuricu secondu i diversi acidi di decomposizione. Ci sò diversi modi per ricuperà terre rare da prucessi chimichi di fosforu, tutti strettamente ligati à i metudi di trasfurmazione di u minerale di fosfatu. Durante u prucessu di pruduzzione termica, uterra raraU tassu di ricuperazione pò ghjunghje à u 60%.
Cù l'utilizazione cuntinua di e risorse di roccia fosfatica è u cambiamentu versu u sviluppu di roccia fosfatica di bassa qualità, u prucessu umitu di l'acidu sulfuricu à l'acidu fosforicu hè diventatu u metudu principale in l'industria chimica di u fosfatu, è a ricuperazione dielementi di terre rareIn u prucessu umitu di l'acidu sulfuricu, l'acidu fosforicu hè diventatu un tema centrale di ricerca. In u prucessu di pruduzzione di l'acidu sulfuricu per prucessu umitu, u prucessu di cuntrollu di l'arricchimentu di e terre rare in l'acidu fosforicu è dopu l'usu di l'estrazione cù solvente organicu per estrae e terre rare hà più vantaghji cà i metudi sviluppati in u principiu.
Prucessu d'estrazione di terre rare
Solubilità di l'acidu sulfuricu
Ceriugruppu (insolubile in sali cumplessi di sulfatu) –lantaniu, ceriu, praseodimiu, neodimiu, è prometiu;
Terbiugruppu (ligeramente solubile in sali cumplessi di sulfatu) -samariu, europiu, gadoliniu, terbiu, disprosiu, èolmiu;
Ittriugruppu (solubile in sali cumplessi di sulfatu) –ittriu, erbiu, tuliu, itterbiu,luteziu, èscandiu.
Separazione per estrazione
Luceterra rara(Estrazione di acidità debule P204) –lantaniu,ceriu, praseodimiu,neodimiu, è prometiu;
Pesanteterra raraelementi(estrazione di acidità in P204) -olmiu,
Introduzione à u prucessu d'estrazione
In u prucessu di separazioneelementi di terre rare,per via di e proprietà fisiche è chimiche estremamente simili di 17 elementi, è ancu di l'abbundanza di impurità chì l'accumpagnanuelementi di terre rare, u prucessu d'estrazione hè relativamente cumplessu è cumunimenti adupratu.
Ci sò trè tippi di prucessi d'estrazione: u metudu passu à passu, u scambiu ionicu è l'estrazione cù solvente.
Metudu passu à passu
U metudu di separazione è purificazione chì usa a diffarenza di solubilità di i cumposti in i solventi hè chjamatu metudu passu à passu. Daittriu(Y) àluteziu(Lu), una sola separazione trà tutti quelli chì si verificanu naturalmenteelementi di terre rare, cumpresu u radiu scupertu da a coppia Curie,
Sò tutti separati cù stu metudu. A prucedura operativa di stu metudu hè relativamente cumplessa, è a sola separazione di tutti l'elementi di terre rare hà pigliatu più di 100 anni, cù una separazione è operazione ripetuta chì hà righjuntu 20000 volte. Per i travagliadori chimichi, u so travagliu
A forza hè relativamente alta è u prucessu hè relativamente cumplessu. Dunque, l'usu di stu metudu ùn pò micca pruduce una sola terra rara in grande quantità.
Scambiu ionicu
U travagliu di ricerca nantu à l'elementi di terre rare hè statu impeditu da l'incapacità di pruduce un soluelementu di terra rarain grande quantità per mezu di metudi passu à passu. Per analizà uelementi di terre rarecuntenuti in i prudutti di fissione nucleare è caccià l'elementi di terre rare da l'uraniu è u toriu, a cromatografia di scambiu ionicu (cromatografia di scambiu ionicu) hè stata studiata cù successu, chì hè stata poi aduprata per a separazione dielementu di terra raras. U vantaghju di u metudu di scambiu ionicu hè chì parechji elementi ponu esse separati in una sola operazione. È pò ancu ottene prudutti di alta purezza. Tuttavia, u svantaghju hè chì ùn pò micca esse trasfurmatu in continuu, cù un ciclu operativu longu è costi elevati per a rigenerazione è u scambiu di resina. Dunque, questu metudu principale per separà grandi quantità di terre rare hè statu ritiratu da u metudu di separazione mainstream è rimpiazzatu da u metudu di estrazione di solvente. Tuttavia, per via di e caratteristiche eccezziunali di a cromatografia di scambiu ionicu per ottene prudutti di terre rare singole di alta purezza, attualmente, per pruduce prudutti singuli di purezza ultra alta è separà alcuni elementi di terre rare pesanti, hè ancu necessariu aduprà a cromatografia di scambiu ionicu per separà è pruduce un pruduttu di terre rare.
Estrazione di solventi
U metudu di utilizà solventi organici per estrarre è separà a sustanza estratta da una suluzione acquosa immiscibile hè chjamatu estrazione liquidu-liquidu cù solvente organicu, abbreviata cum'è estrazione cù solvente. Hè un prucessu di trasferimentu di massa chì trasferisce sustanzi da una fase liquida à l'altra. U metudu di estrazione cù solvente hè statu applicatu prima in petrochimica, chimica organica, chimica farmaceutica è chimica analitica. Tuttavia, in l'ultimi quaranta anni, per via di u sviluppu di a scienza è a tecnulugia di l'energia atomica, è ancu di a necessità di pruduzzione di sustanzi ultrapuri è elementi rari, l'estrazione cù solvente hà fattu grandi progressi in industrie cum'è l'industria di u carburante nucleare è a metallurgia rara. A Cina hà ottenutu un altu livellu di ricerca in a teoria di l'estrazione, a sintesi è l'applicazione di novi estrattori, è u prucessu di estrazione per a separazione di l'elementi di terre rare. In paragone cù i metudi di separazione cum'è a precipitazione graduata, a cristallizazione graduata è u scambiu ionicu, l'estrazione cù solvente hà una seria di vantaghji cum'è un bon effettu di separazione, una grande capacità di pruduzzione, a cunvenienza per una pruduzzione rapida è cuntinua, è un cuntrollu automaticu faciule da ottene. Dunque, hè diventatu gradualmente u metudu principale per separà grandi quantità diterra raras.
Purificazione di terre rare
Materie prime di pruduzzione
Metalli di terre raresò generalmente divisi in metalli misti di terre rare è metalli singulimetalli di terre rareA cumpusizione di u mischjumetalli di terre rarehè simile à a cumpusizione originale di terre rare in u minerale, è un metallu unicu hè un metallu separatu è raffinatu da ogni terra rara. Hè difficiule di riduceossidu di terra raras (eccettu per l'ossidi disamariu,europiu,, tuliu,itterbiu) in un solu metallu aduprendu metudi metallurgichi generali, per via di u so altu calore di furmazione è di l'alta stabilità. Dunque, e materie prime cumunemente aduprate per a pruduzzione dimetalli di terre rareoghje ghjornu sò i so cloruri è fluoruri.
Elettrolisi di sali fusi
A pruduzzione di massa di miscelametalli di terre rareIn l'industria si usa generalmente u metudu di l'elettrolisi di i sali fusi. Ci sò dui metudi di elettrolisi: elettrolisi di cloruri è elettrolisi di l'ossidu. U metudu di preparazione di un unicumetalli di terre rarevaria secondu l'elementu.samariu,europiu,,tuliu,itterbiuùn sò micca adatti per a preparazione elettrolitica per via di a so alta pressione di vapore, è sò invece preparati cù u metudu di distillazione di riduzione. Altri elementi ponu esse preparati per elettrolisi o per metudu di riduzione termica di metalli.
L'elettrolisi di u cloruru hè u metudu u più cumunu per a pruduzzione di metalli, in particulare per i metalli misti di terre rare. U prucessu hè simplice, economicu è richiede un investimentu minimu. Tuttavia, u più grande svantaghju hè a liberazione di gasu di cloru, chì inquina l'ambiente. L'elettrolisi di l'ossidu ùn libera micca gasi dannosi, ma u costu hè ligeramente più altu. In generale, i prudutti singuli à prezzu elevatuterre rarecum'èneodimiuèpraseodimiusò pruduciuti per elettrolisi d'ossidu.
U metudu di elettrolisi di riduzione di u vacuum pò solu preparà qualità industriale generalemetalli di terre rarePer preparàmetalli di terre rarecù poche impurità è alta purezza, u metudu di riduzione termica à u vacuum hè generalmente utilizatu. Stu metudu pò pruduce tutti i metalli di terra rara, masamariu,europiu,,tuliu,itterbiuùn pò esse pruduttu cù stu metudu. U putenziale redox disamariu,europiu,,tuliu,itterbiuè u calciu si riduce solu parzialmenteterra rarafluoruru. In generale, a preparazione di sti metalli hè basata annantu à i principii di l'alta pressione di vapore di sti metalli è di a bassa pressione di vapore dilantaniu metallicus. L'ossidi di sti quattruterre raresò mischiati cù frammenti dilantaniu metallicus è cumpressi in blocchi, è ridutti in un fornu à vuoto.Lantaniuhè più attivu, mentresamariu,europiu,,tuliu,itterbiusò ridutti à oru dalantaniuè accumulatu nantu à a cundensazione, rendendu faciule a separazione da a scoria.
Data di publicazione: 7 di nuvembre di u 2023