Introducció a la tecnologia de la indústria de les terres rares
·Terres rares iNo és un element metàl·lic, sinó un terme col·lectiu per a 15 elements de terres rares iittriiescandi.Per tant, els 17 elements de terres rares i els seus diversos compostos tenen diversos usos, que van des de clorurs amb una puresa del 46% fins a òxids individuals de terres rares imetalls de terres raresamb una puresa del 99,9999%.Amb l'addició de compostos i mescles relacionats, hi ha innombrables productes de terres rares.Tan,terra estranyaLa tecnologia també és diversa en funció de les diferències d'aquests 17 elements.Tanmateix, a causa del fet que els elements de terres rares es poden dividir en ceri iittrigrups basats en les característiques dels minerals, els processos d'extracció, fosa i separació de minerals de terres rares també estan relativament unificats.A partir de l'extracció inicial del mineral, s'introduiran un a un els mètodes de separació, els processos de fosa, els mètodes d'extracció i els processos de purificació de terres rares.
Processament de minerals de terres rares
·El processament de minerals és un procés de processament mecànic que utilitza les diferències de propietats físiques i químiques entre diversos minerals que componen el mineral, utilitza diferents mètodes de benefici, processos i equips per enriquir minerals útils en el mineral, eliminar impureses nocives i separar-los. dels minerals de la ganga.
·En elterra estranyaminerals extrets a tot el món, el contingut deòxids de terres raresés només un poc per cent, i alguns fins i tot inferiors.Per tal de satisfer els requisits de producció de fosa,terra estranyaels minerals es separen dels minerals de ganga i altres minerals útils mitjançant la beneficiació abans de la fosa, per tal d'augmentar el contingut d'òxids de terres rares i obtenir concentrats de terres rares que puguin complir els requisits de la metal·lúrgia de terres rares.El benefici dels minerals de terres rares generalment adopta el mètode de flotació, sovint complementat amb múltiples combinacions de gravetat i separació magnètica per formar un flux de procés de benefici.
Elterra estranyaEl jaciment de la mina Baiyunebo a Mongòlia Interior és un jaciment de roca carbonatada de dolomita de ferro, compost principalment per minerals de terres rares que s'acompanyen en mineral de ferro (a més del mineral de ceri de fluorocarboni i la monazita, també hi ha diversosniobiiterra estranyaminerals).
El mineral extret conté aproximadament un 30% de ferro i un 5% d'òxids de terres rares. Després de triturar el gran mineral a la mina, es transporta amb tren a la planta de benefici de Baotou Iron and Steel Group Company.La tasca de la planta beneficiadora és augmentarFe2O3del 33% a més del 55%, primer mòlta i classificació en un molí de boles cònics, i després seleccionant un concentrat de ferro primari del 62-65% de Fe2O3 (òxid de ferro) utilitzant un separador magnètic cilíndric.Els residus segueixen experimentant flotació i separació magnètica per obtenir un concentrat secundari de ferro que conté més del 45%Fe2O3(òxid de ferro).Les terres rares estan enriquides en escuma de flotació, amb un grau del 10-15%.El concentrat es pot seleccionar mitjançant una taula d'agitació per produir un concentrat gruixut amb un contingut de REO del 30%.Després de ser reprocessat per equips de benefici, es pot obtenir un concentrat de terres rares amb un contingut de REO superior al 60%.
Mètode de descomposició del concentrat de terres rares
·Terra estranyaEls elements dels concentrats generalment existeixen en forma de carbonats, fluorurs, fosfats, òxids o silicats insolubles.Els elements de terres rares s'han de convertir en compostos solubles en aigua o àcids inorgànics mitjançant diversos canvis químics, i després sotmetre's a processos com ara la dissolució, la separació, la purificació, la concentració o la calcinació per produir diverses barreges.terra estranyacompostos com ara clorurs de terres rares mixtes, que es poden utilitzar com a productes o matèries primeres per separar elements individuals de terres rares.Aquest procés s'anomenaterra estranyadescomposició del concentrat, també conegut com a pretractament.
·Hi ha molts mètodes de descomposicióterra estranyaconcentrats, que generalment es poden dividir en tres categories: mètode àcid, mètode àlcali i descomposició per cloració.La descomposició àcida es pot dividir en descomposició d'àcid clorhídric, descomposició d'àcid sulfúric i descomposició d'àcid fluorhídric.La descomposició alcalina es pot dividir encara més en descomposició d'hidròxid de sodi, fusió d'hidròxid de sodi o mètodes de torrat de soda.El flux de procés adequat es selecciona generalment en funció dels principis de tipus de concentrat, característiques de grau, pla de producte, comoditat per a la recuperació i utilització integral d'elements no de terres rares, benefici per a la higiene laboral i protecció del medi ambient i racionalitat econòmica.
·Tot i que s'han descobert prop de 200 minerals d'elements rars i dispersos, no s'han enriquit en jaciments independents amb la mineria industrial per la seva raresa.Fins ara, només rars independentsgermani, seleni, itel·luris'han descobert jaciments, però l'escala dels jaciments no és molt gran.
Fusió de terres rares
·Hi ha dos mètodes perterra estranyafosa, hidrometal·lúrgia i pirometal·lúrgia.
·Tot el procés d'hidrometal·lúrgia de terres rares i metal·lúrgia química del metall es troba principalment en solució i dissolvent, com ara la descomposició del concentrat de terres rares, la separació i l'extracció deòxids de terres rares, compostos i metalls únics de terres rares, que utilitzen processos de separació química com ara precipitació, cristal·lització, oxidació-reducció, extracció amb dissolvents i intercanvi d'ions.El mètode més utilitzat és l'extracció de dissolvents orgànics, que és un procés universal per a la separació industrial d'elements de terres rares d'alta puresa.El procés d'hidrometal·lúrgia és complex i la puresa del producte és elevada.Aquest mètode té una àmplia gamma d'aplicacions en la producció de productes acabats.
El procés pirometal·lúrgic és senzill i té una alta productivitat.Terra estranyaLa pirometal·lúrgia inclou principalment la producció dealiatges de terres raresmitjançant el mètode de reducció silicotèrmica, la producció de metalls o aliatges de terres rares mitjançant el mètode d'electròlisi de sal fosa i la producció dealiatges de terres raresmitjançant mètode de reducció tèrmica metàl·lica, etc.
La característica comuna de la pirometal·lúrgia és la producció en condicions d'alta temperatura.
Procés de producció de terres rares
·Terra estranyacarbonat iclorur de terres raressón els dos principals productes primaris de laterra estranyaindústria.En general, actualment hi ha dos processos principals per produir aquests dos productes.Un procés és el procés de torrat d'àcid sulfúric concentrat, i l'altre procés s'anomena procés de sosa càustica, abreujat com a procés de sosa càustica.
·A més d'estar present en diversos minerals de terres rares, una part important deelements de terres raresa la natura conviuen amb minerals de roca apatita i fosfat.Les reserves totals de mineral de fosfat mundial són d'aproximadament 100.000 milions de tones, amb una mitjanaterra estranyacontingut de 0,5 ‰.S'estima que la quantitat total deterra estranyaassociat amb el mineral de fosfat al món és de 50 milions de tones.En resposta a les característiques de baixterra estranyacontingut i estat d'ocurrència especial a les mines, s'han estudiat diversos processos de recuperació tant a nivell nacional com internacional, que es poden dividir en mètodes humits i tèrmics.En els mètodes humits, es poden dividir en mètode àcid nítric, mètode àcid clorhídric i mètode àcid sulfúric segons els diferents àcids de descomposició.Hi ha diverses maneres de recuperar terres rares dels processos químics del fòsfor, totes elles estretament relacionades amb els mètodes de processament del mineral de fosfat.Durant el procés de producció tèrmica, elterra estranyala taxa de recuperació pot arribar al 60%.
Amb la utilització contínua dels recursos de roca de fosfat i el canvi cap al desenvolupament de la roca de fosfat de baixa qualitat, el procés d'àcid fosfòric del procés humit d'àcid sulfúric s'ha convertit en el mètode principal a la indústria química del fosfat i la recuperació deelements de terres raresen el procés humit d'àcid sulfúric, l'àcid fosfòric s'ha convertit en un punt d'investigació.En el procés de producció d'àcid sulfúric, àcid fosfòric de procés humit, el procés de controlar l'enriquiment de terres rares en àcid fosfòric i després utilitzar l'extracció de dissolvents orgànics per extreure terres rares té més avantatges que els mètodes desenvolupats primerencs.
Procés d'extracció de terres rares
Solubilitat de l'àcid sulfúric
Cerigrup (insoluble en sals complexos de sulfat) -lantà, ceri, praseodimi, neodimi, i prometi;
Terbigrup (lleugerament soluble en sals complexes de sulfat) -samari, europi, gadolini, terbi, disprosi, iholmi;
Separació d'extracció
Llumterra estranya(P204 extracció d'acidesa feble) -lantà,ceri, praseodimi,neodimi, i prometi;
Pesantterra estranyaelements(extracció d'acidesa en P204) -holmi,
Introducció al procés d'extracció
En procés de separacióelements de terres rares,a causa de les propietats físiques i químiques extremadament similars de 17 elements, així com l'abundància d'impureses que l'acompanyen enelements de terres rares, el procés d'extracció és relativament complex i d'ús habitual.
Hi ha tres tipus de processos d'extracció: mètode pas a pas, intercanvi iònic i extracció amb dissolvent.
Mètode pas a pas
El mètode de separació i purificació que utilitza la diferència de solubilitat dels compostos en dissolvents s'anomena mètode pas a pas.Des deittri(Y) aluteci(Lu), una única separació entre tots els que es produeixen de manera naturalelements de terres rares, inclòs el radi descobert per la parella Curie,
Tots es separen mitjançant aquest mètode.El procediment operatiu d'aquest mètode és relativament complex i la separació única de tots els elements de terres rares va trigar més de 100 anys, amb una separació i operació repetida que va arribar a 20.000 vegades.Per als treballadors químics, la seva feina
La força és relativament alta i el procés és relativament complex.Per tant, amb aquest mètode no es pot produir una sola terra rara en grans quantitats.
Intercanvi iònic
El treball de recerca sobre elements de terres rares s'ha vist obstaculitzat per la incapacitat de produir-ne un únicelement de terres raresen grans quantitats mitjançant mètodes pas a pas.Per analitzar elelements de terres rarescontinguts en productes de fissió nuclear i eliminar els elements de terres rares de l'urani i el tori, es va estudiar amb èxit la cromatografia d'intercanvi iònic (cromatografia d'intercanvi iònic), que després es va utilitzar per a la separació deelement de terres raress.L'avantatge del mètode d'intercanvi iònic és que es poden separar diversos elements en una sola operació.I també pot obtenir productes d'alta puresa.No obstant això, l'inconvenient és que no es pot processar contínuament, amb un cicle de funcionament llarg i uns costos elevats de regeneració i intercanvi de resines.Per tant, aquest cop el mètode principal per separar grans quantitats de terres rares s'ha retirat del mètode de separació principal i s'ha substituït pel mètode d'extracció amb dissolvents.Tanmateix, a causa de les característiques destacades de la cromatografia d'intercanvi iònic en l'obtenció de productes únics de terres rares d'alta puresa, actualment, per produir productes únics de puresa ultra alta i separar alguns elements pesats de terres rares, també és necessari utilitzar la cromatografia d'intercanvi iònic. separar i produir un producte de terres rares.
Extracció amb dissolvents
El mètode d'utilitzar dissolvents orgànics per extreure i separar la substància extreta d'una solució aquosa immiscible s'anomena extracció líquid-líquid amb dissolvent orgànic, abreujat com extracció amb dissolvent.És un procés de transferència de massa que transfereix substàncies d'una fase líquida a una altra.El mètode d'extracció de dissolvents s'ha aplicat anteriorment en petroquímica, química orgànica, química farmacèutica i química analítica.Tanmateix, en els últims quaranta anys, a causa del desenvolupament de la ciència i la tecnologia de l'energia atòmica, així com la necessitat de la producció de substàncies ultrapures i elements rars, l'extracció de dissolvents ha avançat molt en indústries com la indústria del combustible nuclear i la metal·lúrgia rara. .La Xina ha assolit un alt nivell d'investigació en teoria de l'extracció, la síntesi i aplicació de nous extractants i el procés d'extracció per a la separació d'elements de terres rares.En comparació amb els mètodes de separació com ara la precipitació graduada, la cristal·lització graduada i l'intercanvi d'ions, l'extracció amb dissolvents té una sèrie d'avantatges com ara un bon efecte de separació, gran capacitat de producció, comoditat per a una producció ràpida i contínua i un control automàtic fàcil d'aconseguir.Per tant, s'ha convertit gradualment en el mètode principal per separar grans quantitats deterra estranyas.
Purificació de terres rares
Matèries primeres de producció
Metalls de terres raresgeneralment es divideixen en metalls de terres rares mixtes i únicsmetalls de terres rares.La composició de la barrejametalls de terres raresés similar a la composició original de terres rares del mineral, i un sol metall és un metall separat i refinat de cada terra rara.És difícil de reduiròxid de terres raress (excepte els òxids desamari,europi,, tuli,iterbi) en un sol metall mitjançant mètodes metal·lúrgics generals, a causa de la seva elevada calor de formació i gran estabilitat.Per tant, les matèries primeres d'ús habitual per a la producció demetalls de terres raresavui en dia són els seus clorurs i fluorurs.
Electròlisi de sal fosa
La producció massiva de mixtesmetalls de terres raresa la indústria s'utilitza generalment el mètode d'electròlisi de sal fosa.Hi ha dos mètodes d'electròlisi: electròlisi de clorur i electròlisi d'òxids.El mètode de preparació d'un solmetalls de terres raresvaria segons l'element.samari,europi,,tuli,iterbino són aptes per a la preparació electrolítica a causa de la seva alta pressió de vapor i, en canvi, es preparen mitjançant el mètode de destil·lació per reducció.Altres elements es poden preparar per electròlisi o mètode de reducció tèrmica metàl·lica.
L'electròlisi de clorur és el mètode més comú per produir metalls, especialment per a metalls de terres rares mixtes.El procés és senzill, rendible i requereix una inversió mínima.No obstant això, el major inconvenient és l'alliberament de gas clor, que contamina el medi ambient.L'electròlisi d'òxid no allibera gasos nocius, però el cost és lleugerament superior.En general, solter d'alt preuterres rarestal comneodimiipraseodimies produeixen mitjançant electròlisi d'òxids.
El mètode d'electròlisi de reducció al buit només pot preparar un grau industrial generalmetalls de terres rares.Prepararmetalls de terres raresAmb baixes impureses i alta puresa, s'utilitza generalment el mètode de reducció tèrmica al buit.Aquest mètode pot produir tots els metalls de terres rares, peròsamari,europi,,tuli,iterbino es pot produir amb aquest mètode.El potencial redox desamari,europi,,tuli,iterbii el calci només es redueix parcialmentterra estranyafluorur.En general, la preparació d'aquests metalls es basa en els principis d'alta pressió de vapor d'aquests metalls i baixa pressió de vapor demetall de lantàs.Els òxids d'aquests quatreterres rareses barregen amb fragments demetall de lantàs i comprimit en blocs, i reduït en un forn de buit.Lantàés més actiu, mentresamari,europi,,tuli,iterbies redueixen a or perlantài es recullen per condensació, facilitant la separació de l'escòria.
Hora de publicació: 07-nov-2023