Introduzione à a tecnulugia di l'industria di e terre rare
·Terra rara iÙn hè micca un elementu metallicu, ma un termu cullettivu per 15 elementi di terra rara èittriuèscandiu.Dunque, i 17 elementi di terra rara è i so diversi composti anu varii usi, chì varieghja da i cloruri cù una purità di 46% à l'ossidi di terra rara è unichi.metalli di terra raracù una purezza di 99,9999%.Cù l'aghjunzione di cumposti è mischii rilativi, ci sò innumerevoli prudutti di terra rara.Allora,terra raraa tecnulugia hè ancu diversa basatu nantu à e differenze di sti 17 elementi.Tuttavia, per via di u fattu chì l'elementi di a terra rara pò esse divisu in cerium èittriugruppi basati nantu à e caratteristiche minerali, i prucessi minieri, smelting, è siparazioni di minerali di terra rara sò ancu relativamente unificati.Partendu da a minera iniziale di minerale, i metudi di separazione, i prucessi di fusione, i metudi di estrazione è i prucessi di purificazione di e terre rare seranu introduttu unu per unu.
Trattamentu minerale di e terre rare
· U processu minerale hè un prucessu di trasfurmazioni meccanicu chì utilizeghja e differenze in e proprietà fisiche è chimiche trà i vari minerali chì custituiscenu u minerale, utilizza diversi metudi di beneficenza, prucessi è equipaghji per arricchisce minerali utili in u minerale, sguassate impurità dannosi è separà. da i minerali di gangue.
·In uterra raraminerali minatu in u mondu sanu, u cuntenutu diossidi di terra rarahè solu un pocu per centu, è certi ancu più bassu.Per risponde à i bisogni di produzzione di fusione,terra rarai minerali sò siparati da i minerali di gangue è altri minerali utili per u beneficu prima di smelting, in modu di aumentà u cuntenutu di ossidi di terra rara è uttene concentrati di terra rara chì ponu risponde à i bisogni di a metallurgia di a terra rara.U beneficu di i minerali di terra rara generalmente adopta u metudu di flotazione, spessu supplementatu da parechje cumminazzioni di gravità è separazione magnetica per furmà un flussu di prucessu di benefici.
Uterra raraDepositu in a Minera Baiyunebo in Mongolia Interna hè un depositu di roccia carbonata di dolomita di ferru, cumpostu principalmente di minerali di terra rara in minerale di ferru (in più di u minerale di cerium fluorocarbonu è di monazite, ci sò ancu parechjeniobiumèterra raraminerali).
U minerale extracted cuntene circa 30% di ferru è circa 5% oxides di terra rara.Dopu sfracicà u grande minerale in a minera, hè trasportatu in trenu à a pianta di beneficenza di Baotou Iron and Steel Group Company.U compitu di a pianta benefica hè di aumentàFe2O3da 33% à più di 55%, prima macinazione è classificazione nantu à un mulinu à sfera cunica, è dopu selezziunate un cuncentratu di ferru primariu di 62-65% Fe2O3 (oxidu di ferru) utilizendu un separatore magneticu cilindrico.I tailings cuntinueghjanu à sottumette a flottazione è a separazione magnetica per ottene un concentratu di ferru secundariu chì cuntene più di 45%Fe2O3(ossidu di ferru).A terra rara hè arricchita in scuma di flotazione, cù un gradu di 10-15%.U cuncentratu pò esse sceltu usendu una tavola agitante per pruduce un concentratu grossu cù un cuntenutu REO di 30%.Dopu esse riprocessatu da l'equipaggiu di benefiziu, pò esse ottenutu un concentratu di terra rara cun un cuntenutu REO di più di 60%.
Metudu di descomposizione di cuncentrazione di terra rara
·Terra raraelementi in cuncentrati sò generalmente in forma di carbonati insolubili, fluoruri, fosfati, ossidi o silicati.L'elementi di a terra rara deve esse cunvertiti in composti solubili in l'acqua o à l'acidu inorganicu attraversu varii cambiamenti chimichi, è dopu sottumessi à prucessi cum'è dissoluzione, separazione, purificazione, cuncentrazione o calcinazione per pruduce varii mischi.terra raracumposti cum'è chloruri di terra rara misti, chì ponu esse usatu cum'è prudutti o materie prime per separà elementi di terra rara.Stu prucessu hè chjamatuterra raradescomposizione cuncentrata, canusciutu macari comu pre-trattamentu.
·Ci sò parechji metudi di descomponeterra raracuncentrati, chì pò esse divisu in generale in trè categurie: u metudu àcitu, u metudu alkali, è a descomposizione di clorazione.A descomposizione di l'acidu pò esse più divisu in a descomposizione di l'acidu cloridicu, a descomposizione di l'acidu sulfurico è a descomposizione di l'acidu fluoridicu.A descomposizione di l'alkali pò esse divisu in più in a descomposizione di l'idrossidu di sodiu, a fusione di l'idrossidu di sodiu, o i metudi di tostatura di soda.U flussu di prucessu adattatu hè generalmente sceltu basatu annantu à i principii di u tipu di cuncentrazione, e caratteristiche di qualità, u pianu di u produttu, a cunvenzione per a ricuperazione è l'utilizazione cumpleta di elementi di terra non rara, benefiziu per l'igiene di u travagliu è a prutezzione di l'ambiente, è a raziunalità ecunomica.
·Ancu si sò scuperti quasi 200 minerali di elementi rari è dispersi, ùn sò micca arricchiti in dipositi indipendenti cù a minera industriale per via di a so rarità.Finu a ora, solu rari indipindentigermanium, seleniu, ètelluriudipositi sò stati scuperti, ma a scala di i dipositi ùn hè micca assai grande.
Smelting di terre rare
· Ci sò dui metudi perterra rarafusione, idrometallurgia è pirometallurgia.
· U prucessu tutale di l'idrometallurgia di e terre rare è a metallurgia chimica di metalli hè soprattuttu in suluzione è solvente, cum'è a descomposizione di cuncentrazione di terra rara, a separazione è l'estrazione diossidi di terra rara, cumposti, è unicu metalli di terra rara, chì utilizanu prucessi di separazione chimica cum'è precipitazione, cristallizazione, oxidazione-riduzzione, estrazione di solventi è scambiu ionicu.U metudu più cumunimenti utilizatu hè l'estrazione di solventi organici, chì hè un prucessu universale per a separazione industriale di elementi di terra rara di alta purezza.U prucessu di idrometallurgia hè cumplessu è a purezza di u produttu hè alta.Stu metudu hà una larga gamma di applicazioni in a pruduzzioni di prudutti finiti.
U prucessu pirometallurgicu hè simplice è hà una produtividade alta.Terra rarapirometallurgia include principarmenti a pruduzzioni dileghe di terre rareper u metudu di riduzzione silicotermica, a produzzione di metalli o leghe di terre rare per u metudu di l'elettrolisi di sali fusi, è a produzzione dileghe di terre rareda u metudu di riduzzione termica di metalli etc.
A caratteristica cumuna di a pirometallurgia hè a produzzione in cundizioni d'alta temperatura.
Prucessu di produzzione di terre rare
·Terra raracarbonate èchlorur di terra rarasò i dui prudutti primari principali in uterra raraindustria.In generale, ci sò attualmente dui prucessi principali per pruduce sti dui prudutti.Un prucessu hè u prucessu di tostatura di l'acidu sulfuricu cuncentratu, è l'altru prucessu hè chjamatu prucessu di soda caustica, abbreviatu cum'è prucessu di soda caustica.
·In più di esse prisenti in parechji minerali di terra rara, una parte significativa dielementi di terra rarain natura coexistenu cù minerali di roccia apatite è fosfatatu.E riserve totali di u minerale di fosfate mundiale sò circa 100 miliardi di tunnellate, cù una mediaterra raracuntenutu di 0,5 ‰.Hè stimatu chì a quantità tutale diterra raraassuciatu à u minerale di fosfatatu in u mondu hè 50 milioni di tunnellate.In risposta à e caratteristiche di bassuterra raracuntenutu è u statutu di accadenza spiciali in i minieri, diversi prucessi di ricuperazione sò stati studiati in u paese è à l'internaziunale, chì ponu esse divisu in metudi bagnati è termali.In i metudi umidi, ponu esse divisi in u metudu di l'acidu nitricu, u metudu di l'acidu cloridicu è u metudu di l'acidu sulfuricu secondu i diversi acidi di descomposizione.Ci hè parechje manere di ricuperà e terre rare da i prucessi chimichi di fosforu, tutti chì sò strettamente ligati à i metudi di trasfurmazioni di u minerale di fosfatatu.Duranti u prucessu di pruduzzioni termale, uterra raratassu di ricuperazione pò ghjunghje sin'à 60%.
Cù l'utilizazione cuntinuu di e risorse di roccia di fosfate è u cambiamentu versu u sviluppu di roccia di fosfatatu di bassa qualità, u prucessu di l'acidu fosforicu di l'acidu sulfuricu hè diventatu u metudu mainstream in l'industria chimica di fosfati, è a ricuperazione di l'acidu sulfuricu.elementi di terra rarain l'acidu sulfuricu prucessu umitu l'acidu fosforicu hè diventatu un hotspot di ricerca.In u prucessu di pruduzzione di l'acidu sulfuricu, u prucessu umitu di l'acidu fosforicu, u prucessu di cuntrullà l'arricchimentu di e terre rare in l'acidu fosforicu è dopu aduprà l'estrazione di solventi organici per estrae e terre rare hà più vantaghji chè i metudi sviluppati prima.
Prucessu di estrazzione di terre rare
Solubilità di l'acidu sulfuricu
Ceriumgruppu (insolubile in sali cumplessi di sulfate) -lantanu, cerium, praseodimiu, neodimiu, è prumeziu;
Terbiugruppu (ligeramente solubile in sali cumplessi di sulfate) -samariu, europiu, gadoliniu, terbiu, disprosio, èolmiu;
Yttriumgruppu (soluble in sulfate complex sales) -ittriu, erbiu, thulium, itterbiu,luteziu, èscandiu.
A separazione di l'estrazione
Luceterra rara(P204 estrazione di acidità debule) -lantanu,cerium, praseodimiu,neodimiu, è prumeziu;
Pesanteterra raraelementi(estrazione di acidità in P204) -olmiu,
Introduzione à u prucessu di estrazione
In u prucessu di separàelementi di terra rara,per via di e proprietà fisiche è chimiche estremamente simili di 17 elementi, è ancu per l'abbundanza di impurità accumpagnate inelementi di terra rara, u prucessu di estrazzione hè relativamente cumplessu è cumunimenti usatu.
Ci sò trè tippi di prucessi di estrazione: u metudu passu à passu, u scambiu di ioni è l'estrazione di solventi.
Metudu passu à passu
U metudu di separazione è purificazione cù a diffarenza di solubilità di cumposti in solventi hè chjamatu u metudu passu à passu.Daittriu(Y) àluteziu(Lu), una sola separazione trà tutti i naturalielementi di terra rara, cumpresu u radiu scupertu da a coppia Curie,
Sò tutti separati cù stu metudu.U prucedimentu di u funziunamentu di stu metudu hè relativamente cumplessu, è a siparazione unica di tutti l'elementi di a terra rara hà pigliatu più di 100 anni, cù una separazione è operazione ripetuta righjunghji 20000 volte.Per i travagliadori chimichi, u so travagliu
A forza hè relativamente alta è u prucessu hè relativamente cumplessu.Dunque, utilizendu stu metudu ùn pò micca pruduce una sola terra rara in grande quantità.
Scambiu di ioni
U travagliu di ricerca nantu à l'elementi di a terra rara hè stata impedita da l'incapacità di pruduce una solaelementu di terra rarain grande quantità à traversu metudi passu-da-passu.Per analizà uelementi di terra raracuntenuti in i prudutti di fissione nucleari è caccià l'elementi di a terra rara da l'uraniu è u toriu, a cromatografia di scambiu di ioni (cromatografia di scambiu di ioni) hè stata studiata cù successu, chì hè stata allora utilizata per a separazione dielementu di terra raras.U vantaghju di u metudu di scambiu di ioni hè chì parechji elementi ponu esse separati in una operazione.È pò ancu ottene prudutti d'alta purezza.In ogni casu, u svantaghju hè chì ùn pò micca esse processatu in modu continuu, cù un ciculu di u funziunamentu longu è i costi elevati per a regenerazione è u scambiu di resina.Per quessa, questu una volta u metudu principale per separà una grande quantità di terre rare hè statu ritiratu da u metudu di separazione mainstream è rimpiazzatu da u metudu di estrazione di solventi.Tuttavia, per via di e caratteristiche eccezziunale di a cromatografia di scambiu di ioni in l'ottenimentu di prudutti di terra rara di alta purezza, attualmente, per pruduce prudutti unichi di purezza ultra-alta è separà alcuni elementi di terra rara pesante, hè ancu necessariu d'utilizà cromatografia di scambiu di ioni. per separà è pruduce un pruduttu di terra rara.
Estrazione di solventi
U metudu di l'usu di solventi organici per estrattà è separà a sustanza estratta da una suluzione aquosa immiscible hè chjamata estrazione liquidu-liquidu di solvente organicu, abbreviatu cum'è estrazione di solvente.Hè un prucessu di trasferimentu di massa chì trasferisce sustanzi da una fase liquida à l'altru.U metudu di estrazione di solventi hè statu appiicatu prima in petrochimica, chimica organica, chimica farmaceutica è chimica analitica.Tuttavia, in l'ultimi quarant'anni, per via di u sviluppu di a scienza è a tecnulugia di l'energia atomica, è ancu di a necessità di a produzzione di sustanzi ultrapuri è elementi rari, l'estrazione di solventi hà fattu un grande prugressu in industrii cum'è l'industria di carburante nucleare è a metallurgia rara. .Cina hà ottinutu un altu livellu di ricerca in a teoria di l'estrazione, a sintesi è l'applicazione di novi extractants, è u prucessu d'estrazione per a separazione di elementi di terra rara.In cunfrontu cù i metudi di separazione, cum'è a precipitazione graduata, a cristallizazione graduata è u scambiu di ioni, l'estrazione di solventi hà una seria di vantaghji cum'è un bonu effettu di separazione, una grande capacità di produzzione, a cunvenzione per a produzzione rapida è cuntinuu, è faciule d'ottene un cuntrollu automaticu.Per quessa, hè diventatu gradualmente u metudu principale per separà grandi quantità diterra raras.
Purificazione di terra rara
Pruduzzione di materie prime
Metalli di terra rarasò generalmente divisu in metalli terri rari mista è unicumetalli di terra rara.A cumpusizioni di mischjumetalli di terra rarahè simile à a cumpusizioni di terra rara originale in u minerale, è un metallu unicu hè un metallu separatu è raffinatu da ogni terra rara.Hè difficiuli di riduceossidu di terra raras (eccettu per l'ossidi disamariu,europiu,, thulium,itterbiu) in un unicu metallu utilizendu metudi metallurgichi generale, per via di u so altu calore di furmazione è alta stabilità.Per quessa, a materia prima cumunimenti usata per a pruduzzione dimetalli di terra raraoghje sò i so cloruri è fluoruri.
Elettrolisi di sali fusi
A pruduzzione di massa di mistumetalli di terra rarain l'industria generalmente usa u metudu d'elettrolisi di sali fusi.Ci hè dui metudi di electrolysis: electrolysis chloride è electrolysis oxide.U metudu di preparazione di una solametalli di terra raravarieghja secondu l'elementu.samariu,europiu,,thulium,itterbiuùn sò micca adattati per a preparazione elettrolitica per via di a so pressione di vapore alta, è invece sò preparati cù u metudu di distillazione di riduzzione.L'altri elementi ponu esse preparati per l'elettrolisi o u metudu di riduzzione termale di metalli.
L'elettrolisi di cloruri hè u metudu più cumuni per a produzzione di metalli, in particulare per i metalli di terra rara misti.U prucessu hè simplice, costu-efficace, è esige investimentu minimu.In ogni casu, u più grande svantaghju hè a liberazione di gas di cloru, chì contamina l'ambiente.L'elettrolisi di l'ossidu ùn libera micca gasi dannosi, ma u costu hè un pocu più altu.In generale, unicu prezzu altuterre rarecum'èneodimiuèpraseodimiusò pruduciuti cù l'elettrolisi d'ossidu.
U metudu di l'elettrolisi di riduzzione di vacuum pò solu preparà a qualità industriale generalemetalli di terra rara.Per preparàmetalli di terra raracù impurità bassu è alta purezza, u metudu di riduzzione termale di vacuum hè generalmente utilizatu.Stu metudu pò pruduce tutti i metalli terri rari unichi, masamariu,europiu,,thulium,itterbiuùn pò esse pruduciutu cù stu mètudu.U potenziale redox disamariu,europiu,,thulium,itterbiuè u calciu riduce solu parzialmenteterra rarafluorure.In generale, a preparazione di sti metalli hè basatu annantu à i principii di alta pressione di vapore di sti metalli è bassa pressione di vapore.lantanu metallus.L'ossidi di sti quattruterre raresò mischiati cù frammenti dilantanu metallus è cumpressu in blocchi, è ridutta in un furnace vacuum.Lantanuhè più attivu, mentrisamariu,europiu,,thulium,itterbiusò ridotti in oru dalantanuè cullate nantu à a cundensazione, facendu fàciule per separà da slag.
Tempu di Postu: Nov-07-2023