Enkonduko al Teknologio de Rara Tero en la Industrio
·Rara tero mine estas metala elemento, sed kolektiva termino por 15 raraj teraj elementoj kajitriokajskandioTial, la 17 rarateraj elementoj kaj iliaj diversaj kombinaĵoj havas diversajn uzojn, intervalante de kloridoj kun pureco de 46% ĝis unuopaj rarateraj oksidoj kajraraj teraj metalojkun pureco de 99,9999%. Kun la aldono de rilataj kombinaĵoj kaj miksaĵoj, ekzistas sennombraj rarateraj produktoj. Do,rara teroteknologio ankaŭ estas diversa surbaze de la diferencoj de ĉi tiuj 17 elementoj. Tamen, pro la fakto, ke raraj teraj elementoj povas esti dividitaj en cerion kajitriogrupoj bazitaj sur mineralaj karakterizaĵoj, la minado, fandado kaj apartigprocezoj de rarateraj mineraloj ankaŭ estas relative unuecaj. Komencante de la komenca ercminado, la apartigmetodoj, fandadoprocezoj, ekstraktaj metodoj kaj purigaj procezoj de raraj teroj estos prezentitaj unu post unu.
Minerala prilaborado de raraj teroj
Mineralprilaborado estas mekanika prilabora procezo, kiu utiligas la diferencojn en fizikaj kaj kemiaj ecoj inter diversaj mineraloj, kiuj konsistigas la ercon, utiligas malsamajn utiligajn metodojn, procezojn kaj ekipaĵon por riĉigi utilajn mineralojn en la erco, forigi damaĝajn malpuraĵojn kaj apartigi ilin de gangaj mineraloj.
·En larara teroercoj minataj tutmonde, la enhavo derarateraj oksidojestas nur kelkaj procentoj, kaj kelkaj eĉ pli malaltaj. Por plenumi la produktadajn postulojn de fandado,rara teroMineraloj estas apartigitaj de gangaj mineraloj kaj aliaj utilaj mineraloj per utiligo antaŭ fandado, por pliigi la enhavon de rarateraj oksidoj kaj akiri raraterajn koncentraĵojn, kiuj povas plenumi la postulojn de raratera metalurgio. La utiligo de rarateraj ercoj ĝenerale uzas flotacian metodon, ofte kompletigitan per multoblaj kombinaĵoj de gravito kaj magneta apartigo por formi utiligan procezfluon.
Larara terodeponejo en la minejo Baiyunebo en Interna Mongolio estas karbonata rok-tipa deponejo de fera dolomito, ĉefe konsistanta el akompanantaj raraj teraj mineraloj en fererco (aldone al fluorokarbona ceria erco kaj monazito, ekzistas ankaŭ plurajniobiokajrara teromineraloj).
La ekstraktita erco enhavas ĉirkaŭ 30% da fero kaj ĉirkaŭ 5% da rarateraj oksidoj. Post dispremado de la granda erco en la minejo, ĝi estas transportata per trajno al la utiliga fabriko de la Baotou Fero kaj Ŝtalo-Grupo-Kompanio. La tasko de la utiliga fabriko estas pliigiFe2O3de 33% ĝis pli ol 55%, unue muelante kaj gradigante sur konusa pilmuelilo, kaj poste elektante primaran ferkoncentraĵon de 62-65% Fe2O3 (fera oksido) uzante cilindran magnetan apartigilon. La minrestaĵoj daŭre spertas flosadon kaj magnetan apartigon por akiri sekundaran ferkoncentraĵon enhavantan pli ol 45%Fe2O3(fera oksido). Rara tero estas riĉigita en flosada ŝaŭmo, kun grado de 10-15%. La koncentraĵo povas esti elektita per skuta tablo por produkti krudan koncentraĵon kun REO-enhavo de 30%. Post reciklado per utiliga ekipaĵo, rara tero-koncentraĵo kun REO-enhavo de pli ol 60% povas esti akirita.
Malkompona metodo de raratera koncentraĵo
·Rara teroelementoj en koncentratoj ĝenerale ekzistas en la formo de nesolveblaj karbonatoj, fluoridoj, fosfatoj, oksidoj aŭ silikatoj. Rarateraj elementoj devas esti konvertitaj en kombinaĵojn solveblajn en akvo aŭ neorganikaj acidoj per diversaj kemiaj ŝanĝoj, kaj poste sperti procezojn kiel dissolvo, apartigo, purigo, koncentriĝo aŭ kalciniĝo por produkti diversajn miksitajnrara terokombinaĵoj kiel miksitaj rarateraj kloridoj, kiuj povas esti uzataj kiel produktoj aŭ krudmaterialoj por apartigi unuopajn raraterajn elementojn. Ĉi tiu procezo nomiĝasrara terokoncentraĵa malkomponiĝo, ankaŭ konata kiel antaŭtraktado.
·Ekzistas multaj metodoj por malkomponirara terokoncentratoj, kiuj ĝenerale povas esti dividitaj en tri kategoriojn: acida metodo, alkala metodo, kaj kloriga malkomponiĝo. Acida malkomponiĝo povas esti plue dividita en kloridacidan malkomponiĝon, sulfatacidan malkomponiĝon, kaj fluoridacidan malkomponiĝon. Alkala malkomponiĝo povas esti plue dividita en natria hidroksida malkomponiĝon, natria hidroksida fandado, aŭ soda rostado. La taŭga procezfluo estas ĝenerale elektita surbaze de la principoj de koncentrataĵo, gradaj karakterizaĵoj, produkta plano, oportuno por reakiro kaj ampleksa utiligo de ne-rarateraj elementoj, avantaĝo por labora higieno kaj media protekto, kaj ekonomia racieco.
Kvankam preskaŭ 200 raraj kaj disigitaj elementaj mineraloj estis malkovritaj, ili ne estis riĉigitaj en sendependajn deponejojn per industria minado pro sia maloftaĵo. Ĝis nun, nur raraj sendependajgermaniumo, seleno, kajtelurodeponaĵoj estis malkovritaj, sed la skalo de la deponaĵoj ne estas tre granda.
Fandado de raraj teroj
·Ekzistas du metodoj porrara terofandado, hidrometalurgio kaj pirometalurgio.
·La tuta procezo de raratera hidrometalurgio kaj metala kemia metalurgio okazas plejparte en solvaĵo kaj solvilo, kiel ekzemple la malkomponiĝo de raratera koncentraĵo, apartigo kaj ekstraktado derarateraj oksidoj, kombinaĵoj, kaj unuopaj rarateraj metaloj, kiuj uzas kemiajn apartigprocezojn kiel precipitaĵo, kristaliĝo, oksidiĝo-redukto, solventa ekstraktado kaj jona interŝanĝo. La plej ofte uzata metodo estas organika solventa ekstraktado, kiu estas universala procezo por industria apartigo de altpurecaj unuopaj rarateraj elementoj. La hidrometalurgia procezo estas kompleksa kaj la pureco de la produkto estas alta. Ĉi tiu metodo havas vastan gamon da aplikoj en la produktado de finitaj produktoj.
La pirometalurgia procezo estas simpla kaj havas altan produktivecon.Rara teropirometalurgio ĉefe inkluzivas la produktadon deraraj teraj alojojper silikoterma reduktometodo, la produktado de rarateraj metaloj aŭ alojoj per fandita sala elektroliza metodo, kaj la produktado deraraj teraj alojojper metala termika redukta metodo ktp.
La komuna karakterizaĵo de pirometalurgio estas produktado sub altaj temperaturkondiĉoj.
Produktadprocezo de rara tero
·Rara terokarbonato kajrara tera kloridoestas la du ĉefaj primaraj produktoj en larara teroindustrio. Ĝenerale parolante, nuntempe ekzistas du ĉefaj procezoj por produkti ĉi tiujn du produktojn. Unu procezo estas la procezo de rostado per koncentrita sulfatacido, kaj la alia procezo nomiĝas la procezo de kaŭstika sodo, mallongigita kiel la procezo de kaŭstika sodo.
·Aldone al ĉeesto en diversaj raraj teraj mineraloj, signifa parto deraraj teraj elementojen naturo kunekzistas kun apatito kaj fosfata rokmineraloj. La totalaj rezervoj de mondaj fosfatercoj estas proksimume 100 miliardoj da tunoj, kun averaĝorara teroenhavo de 0,5 ‰. Oni taksas, ke la tuta kvanto derara teroasociita kun fosfata erco en la mondo estas 50 milionoj da tunoj. Responde al la karakterizaĵoj de malaltarara teroenhavo kaj speciala okazostato en minejoj, diversaj reakiraj procezoj estis studitaj kaj nacie kaj internacie, kiuj povas esti dividitaj en malsekajn kaj termikajn metodojn. En malsekaj metodoj, ili povas esti dividitaj en nitratacidan metodon, kloridacidan metodon kaj sulfatacidan metodon laŭ la malsamaj malkomponaj acidoj. Ekzistas diversaj manieroj reakiri rarajn terojn el fosforaj kemiaj procezoj, kiuj ĉiuj estas proksime rilataj al la prilaboraj metodoj de fosfaterco. Dum la termika produktada procezo, larara teroresaniĝa indico povas atingi 60%.
Kun la kontinua utiligo de fosfatrokaj resursoj kaj la ŝanĝo al la disvolviĝo de malaltkvalita fosfatroko, la malseka procezo per sulfata acido kaj la fosforacida procezo fariĝis la ĉefa metodo en la fosfata kemia industrio, kaj la reakiro de...raraj teraj elementojEn la malseka procezo de sulfata acido, fosforacido fariĝis esplora temo. En la produktada procezo de sulfata acido, fosforacido per malseka procezo, la procezo de kontrolado de la riĉigo de raraj teroj en fosforacido kaj poste uzado de organika solventa ekstraktado por ekstrakti rarajn terojn havas pli da avantaĝoj ol frue evoluigitaj metodoj.
Procezo de ekstrakto de rara tero
Solvebleco de sulfata acido
Ceriogrupo (nesolvebla en sulfataj kompleksaj saloj) –lantano, cerio, prazeodimo, neodimo, kaj prometio;
Terbiogrupo (iom solvebla en sulfataj kompleksaj saloj) -samario, eŭropio, gadolinio, terbio, disprosio, kajholmio;
Itriogrupo (solvebla en sulfataj kompleksaj saloj) –itrio, erbio, tulio, iterbio,lutecio, kajskandio.
Ekstrakta apartigo
Lumorara tero(P204 malforta acideca ekstraktado) –lantano,cerio, prazeodimo,neodimo, kaj prometio;
Enkonduko al Ekstrakta Procezo
En la procezo de apartigoraraj teraj elementoj,pro la ekstreme similaj fizikaj kaj kemiaj ecoj de 17 elementoj, same kiel la abundo de akompanantaj malpuraĵoj enraraj teraj elementoj, la ekstraktadprocezo estas relative kompleksa kaj ofte uzata.
Ekzistas tri tipoj de ekstraktaj procezoj: paŝon post paŝo, jona interŝanĝo kaj solventa ekstraktado.
Paŝon post paŝo metodo
La metodo de apartigo kaj purigo uzanta la diferencon en solvebleco de kombinaĵoj en solviloj nomiĝas la paŝo-post-paŝa metodo. Deitrio(J) allutecio(Lu), ununura apartigo inter ĉio nature okazantararaj teraj elementoj, inkluzive de radiumo malkovrita de la Curie-paro,
Ili ĉiuj estas apartigitaj per ĉi tiu metodo. La funkciiga proceduro de ĉi tiu metodo estas relative kompleksa, kaj la ununura apartigo de ĉiuj raraj teraj elementoj daŭris pli ol 100 jarojn, kun unu apartigo kaj ripetata operacio atinganta 20000 fojojn. Por kemiaj laboristoj, ilia laboro
La forto estas relative alta kaj la procezo estas relative kompleksa. Tial, per ĉi tiu metodo oni ne povas produkti eĉ unu raran teron en grandaj kvantoj.
Jona interŝanĝo
La esplorado pri raraj teraj elementoj estis malhelpita de la nekapablo produkti unuopanrara tera elementoen grandaj kvantoj per paŝo-post-paŝaj metodoj. Por analizi lararaj teraj elementojenhavita en nukleaj fisiaj produktoj kaj forigi la rarajn terelementojn el uranio kaj torio, oni sukcese studis jonan interŝanĝan kromatografion (jona interŝanĝa kromatografio), kiu poste estis uzata por la apartigo derara tera elementos. La avantaĝo de la jona interŝanĝa metodo estas, ke pluraj elementoj povas esti apartigitaj en unu operacio. Kaj ĝi ankaŭ povas akiri altpurecajn produktojn. Tamen, la malavantaĝo estas, ke ĝi ne povas esti prilaborita kontinue, kun longa funkciada ciklo kaj altaj kostoj por rezina regenerado kaj interŝanĝo. Tial, ĉi tiu iam ĉefa metodo por apartigi grandajn kvantojn de raraj teroj estis forigita de la ĉefa apartiga metodo kaj anstataŭigita per solventa ekstrakta metodo. Tamen, pro la elstaraj karakterizaĵoj de jona interŝanĝa kromatografio por akiri altpurecajn unuopajn raraterajn produktojn, nuntempe, por produkti ultra-altpurecajn unuopajn produktojn kaj apartigi iujn pezajn raraterajn elementojn, necesas ankaŭ uzi jonan interŝanĝan kromatografion por apartigi kaj produkti rarateran produkton.
Solventa ekstraktado
La metodo uzi organikajn solvilojn por ekstrakti kaj apartigi la ekstraktitan substancon el nemiksebla akva solvaĵo nomiĝas organika solventa likva-likva ekstraktado, mallongigita kiel solventa ekstraktado. Ĝi estas procezo de amastranslokigo, kiu transdonas substancojn de unu likva fazo al alia. La solventa ekstrakta metodo estis aplikita pli frue en petrolkemiaĵo, organika kemio, farmacia kemio kaj analiza kemio. Tamen, en la pasintaj kvardek jaroj, pro la disvolviĝo de atomenergia scienco kaj teknologio, same kiel la bezono produkti ultrapurajn substancojn kaj rarajn elementojn, solventa ekstraktado faris grandan progreson en industrioj kiel la nuklea fuelindustrio kaj rara metalurgio. Ĉinio atingis altnivelan esploradon pri ekstrakta teorio, la sintezo kaj apliko de novaj ekstraktaĵoj, kaj la ekstrakta procezo por apartigo de raraj teraj elementoj. Kompare kun apartigmetodoj kiel gradigita precipitaĵo, gradigita kristaliĝo kaj jona interŝanĝo, solventa ekstraktado havas serion da avantaĝoj kiel bona apartiga efiko, granda produktadkapacito, oportuno por rapida kaj kontinua produktado, kaj facile atingebla aŭtomata kontrolo. Tial, ĝi iom post iom fariĝis la ĉefa metodo por apartigi grandajn kvantojn derara teros.
Purigado de rara tero
Produktado de krudmaterialoj
Rarateraj metalojestas ĝenerale dividitaj en miksitajn raraterajn metalojn kaj unuopajnraraj teraj metalojLa konsisto de miksitararaj teraj metalojsimilas al la originala konsisto de rara tero en la erco, kaj unuopa metalo estas metalo apartigita kaj rafinita el ĉiu rara tero. Estas malfacile reduktirara tera oksidos (krom oksidoj desamario,eŭropio,, tulio,iterbio) en unuopan metalon uzante ĝeneralajn metalurgiajn metodojn, pro ilia alta formiĝvarmo kaj alta stabileco. Tial, la ofte uzataj krudmaterialoj por la produktado deraraj teraj metalojnuntempe estas iliaj kloridoj kaj fluoridoj.
Fandita sala elektrolizo
La amasproduktado de miksitararaj teraj metalojen industrio ĝenerale uzas la metodon de elektrolizo de fandita salo. Ekzistas du metodoj de elektrolizo: klorida elektrolizo kaj oksida elektrolizo. La preparmetodo de unuopararaj teraj metalojvarias laŭ la elemento.samario,eŭropio,,tulio,iterbione taŭgas por elektroliza preparado pro sia alta vaporpremo, kaj anstataŭe estas preparataj per redukta distilado. Aliaj elementoj povas esti preparataj per elektrolizo aŭ metala termika redukto.
Klorida elektrolizo estas la plej ofta metodo por produkti metalojn, precipe por miksitaj rarateraj metaloj. La procezo estas simpla, kostefika kaj postulas minimuman investon. Tamen, la plej granda malavantaĝo estas la liberigo de klorgaso, kiu poluas la medion. Oksida elektrolizo ne liberigas damaĝajn gasojn, sed la kosto estas iomete pli alta. Ĝenerale, multekostaj unuopaj...raraj terojkiel ekzempleneodimokajprazeodimoestas produktitaj per oksida elektrolizo.
La metodo de elektrolizo por redukto de vakuo povas prepari nur ĝeneralan industrian gradonraraj teraj metalojPrepariraraj teraj metalojkun malaltaj malpuraĵoj kaj alta pureco, oni ĝenerale uzas la metodon de vakua termika redukto. Ĉi tiu metodo povas produkti ĉiujn unuopajn rarajn terojn, sedsamario,eŭropio,,tulio,iterbione povas esti produktita per ĉi tiu metodo. La redoksa potencialo desamario,eŭropio,,tulio,iterbiokaj kalcio nur parte reduktasrara terofluorido. Ĝenerale, la preparado de ĉi tiuj metaloj baziĝas sur la principoj de alta vaporpremo de ĉi tiuj metaloj kaj malalta vaporpremo delantana metalos. La oksidoj de ĉi tiuj kvarraraj terojestas miksitaj kun fragmentoj delantana metalos kaj kunpremita en blokojn, kaj reduktita en vakua forno.Lantanoestas pli aktiva, dumsamario,eŭropio,,tulio,iterbioestas reduktitaj al oro perlantanokaj kolektita sur kondensiĝo, faciligante apartigi ĝin de skorio.
Afiŝtempo: 7-a de novembro 2023