Einführung in die Technologie der Seltenerde -Industrie
·Seltene Erde is kein metallisches Element, sondern ein kollektiver Begriff für 15 Seltenerdelemente undYttriumUndSkandium. Daher haben die 17 Seltenerdelemente und ihre verschiedenen Verbindungen verschiedene Verwendungen, die von Chloriden mit einer Reinheit von 46% bis zu einzelnen Seltenerdoxiden reichen undSeltene erdmetallemit einer Reinheit von 99,9999%. Mit der Zugabe verwandter Verbindungen und Gemische gibt es unzählige Produkte für Seltenerd. Also,Seltene ErdeDie Technologie ist auch vielfältig auf der Grundlage der Unterschiede dieser 17 Elemente. Aufgrund der Tatsache, dass Seltenerdelemente jedoch in Cerium unterteilt werden können undYttriumGruppen, die auf Mineralmerkmalen basieren, sind ebenfalls relativ einheitlich. Ausgehend vom anfänglichen Erzabbau werden die Trennmethoden, Schmelzprozesse, Extraktionsmethoden und Reinigungsprozesse von Seltenen erden nacheinander eingeführt.
Mineralverarbeitung von Seltenen Erden
· Die Mineralverarbeitung ist ein mechanischer Verarbeitungsprozess, der die Unterschiede in den physikalischen und chemischen Eigenschaften zwischen verschiedenen Mineralien verwendet, aus denen das Erz besteht, unterschiedliche Benutzungsmethoden, Prozesse und Geräte verwendet, um nützliche Mineralien im Erz zu bereichern, schädliche Verunreinigungen zu entfernen und sie von Gang -Mineralien zu trennen.
·ImSeltene ErdeErze weltweit abgebaut, der Inhalt vonSeltenerdoxideist nur ein paar Prozent und einige noch niedriger. Um die Produktionsanforderungen des Schmelzens zu erfüllen,Seltene ErdeMineralien werden durch die Wohltakte vor dem Schmieren von Gangue -Mineralien und anderen nützlichen Mineralien getrennt, um den Gehalt an Seltenen Erdoxiden zu erhöhen und Seltenerdkonzentrate zu erhalten, die den Anforderungen der Metallurgie von Seltenerd erfüllen können. Die Wohltätigkeit von Seltenerderzen nimmt im Allgemeinen Flotationsmethode an, die häufig durch mehrere Schwerpunkte und magnetische Trennung ergänzt werden, um einen Wohltätigkeitsprozessfluss zu bilden.
DerSeltene ErdeDie Ablagerung in der Baiyunebo -Mine in der inneren Mongolei ist eine Carbonat -Gesteinsablagerung von Eisendolomit, die hauptNiobUndSeltene ErdeMineralien).
Das extrahierte Erz enthält etwa 30% Eisen und etwa 5% Seltenerdoxide. Nachdem das große Erz in der Mine zerquetscht wird, wird es mit dem Zug in die Wohltätigkeitsanlage von Baotou Iron and Steel Group Company transportiert. Die Aufgabe der Wohltätigkeitsanlage besteht darin, zu erhöhenFe2o3von 33% auf über 55%, zuerst Mahlen und Einstufung einer konischen Kugelmühle und dann ein primäres Eisenkonzentrat von 62-65% Fe2O3 (Eisenoxid) unter Verwendung eines zylindrischen magnetischen Separators. Die Tailings unterziehen weiterFe2o3(Eisenoxid). Seltenerde ist in Flotationsschaum angereichert, mit einer Klasse von 10-15%. Das Konzentrat kann unter Verwendung eines Schüttentabellens ausgewählt werden, um ein grobes Konzentrat mit einem REO -Gehalt von 30%zu erzeugen. Nach der Aufberufung durch Nutzungsausrüstung kann ein Seltenerd mit einem REO -Gehalt von über 60% beobachtet werden.
Zersetzungsmethode des Seltenerd -Konzentrats
·Seltene ErdeElemente in Konzentraten existieren im Allgemeinen in Form von unlöslichen Carbonaten, Fluoriden, Phosphaten, Oxiden oder Silikaten. Seltenerdelemente müssen durch verschiedene chemische Veränderungen in mit Wasser oder Anorganialsäuren lösliche Verbindungen umgewandelt werden und werden dann Prozesse wie Auflösung, Trennung, Reinigung, Konzentration oder Kalzinierung durchgeführt, um verschiedene gemischte Mischung zu erzeugenSeltene ErdeVerbindungen wie Chloride mit gemischten Seltenen erd, die als Produkte oder Rohstoffe zur Trennung von einzelnen Seltenerdelementen verwendet werden können. Dieser Prozess wird genanntSeltene ErdeKonzentrat-Zersetzung, auch als Vorbehandlung bekannt.
· Es gibt viele Methoden zum ZersetzenSeltene ErdeKonzentrate, die im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt werden können: Säuremethode, Alkali -Methode und Chlorierungszersetzung. Die Säure -Zersetzung kann weiter in Salzsäure -Zersetzung, Schwefelsäure -Zersetzung und Hydrofluorsäure -Zersetzung unterteilt werden. Die Alkali -Zersetzung kann weiter in Natriumhydroxid -Zersetzung, Natriumhydroxidschmelzen oder Soda -Bratenverfahren unterteilt werden. Der entsprechende Prozessfluss wird im Allgemeinen auf der Grundlage der Prinzipien des Konzentratstyps, der Klassenmerkmale, des Produktplans, der Bequemlichkeit für die Genesung und umfassenden Nutzung von Elementen ohne Seltene Erde, Nutzen für Arbeitshygiene und Umweltschutz sowie wirtschaftliche Rationalität ausgewählt.
· Obwohl fast 200 seltene und dispergierte Element -Mineralien entdeckt wurden, wurden sie aufgrund ihrer Seltenheit nicht in unabhängige Einlagen mit Industrieabbau angereichert. Bisher nur seltene unabhängigeGermanium, Selen, UndTellurEs wurden Einlagen entdeckt, aber das Ausmaß der Einlagen ist nicht sehr groß.
Schmelzen von Seltenen Erden
· Es gibt zwei Methoden fürSeltene ErdeSchmelzen, Hydrometallurgie und Pyrometallurgie.
· Der gesamte Prozess der Hydrometallurgie von Seltener erd und metallchemischer Metallurgie ist hauptsächlich in Lösung und Lösungsmittel, wie die Zersetzung von Seltenerdkonzentrat, Trennung und Extraktion vonSeltenerdoxide, Verbindungen und einzelne Metalle mit Seltenerd, die chemische Trennungsprozesse wie Niederschlag, Kristallisation, Oxidationsreduktion, Lösungsmittelextraktion und Ionenaustausch verwenden. Die am häufigsten verwendete Methode ist die organische Lösungsmittelextraktion, die ein universeller Prozess zur industriellen Trennung von einzelnen Seltenerdelementen mit hoher Purity ist. Der Hydrometallurgieprozess ist komplex und die Produktreinheit hoch. Diese Methode hat eine breite Palette von Anwendungen bei der Herstellung fertiger Produkte.
Der pyrometallurgische Prozess ist einfach und hat eine hohe Produktivität.Seltene ErdePyrometallurgie enthält hauptsächlich die Produktion vonSeltene Erdenlegierungennach Silikothermenreduktionsmethode, der Produktion von Seltenerdmetallen oder Legierungen durch geschmolzenes Salzelektrolyseverfahren und die Produktion vonSeltene Erdenlegierungennach Metall -Wärme -Reduktionsmethode usw.
Das gemeinsame Merkmal der Pyrometallurgie ist die Produktion unter hohen Temperaturbedingungen.
Produktionsprozess für Seltene Erden
·Seltene ErdeCarbonat undSeltenerdchloridsind die beiden wichtigsten Hauptprodukte in derSeltene ErdeIndustrie. Im Allgemeinen gibt es derzeit zwei Hauptprozesse für die Herstellung dieser beiden Produkte. Ein Prozess ist der konzentrierte Schwefelsäurebratenprozess, und das andere Prozess wird als ätzender Soda -Prozess bezeichnet, der als ätzender Soda -Prozess abgekürzt wird.
· Neben der Anwesenheit in verschiedenen Mineralien in Seltenen Erden, einem bedeutenden Teil vonSeltenerdelementeIn der Natur koexistieren Sie mit Apatit- und Phosphat -Gesteinsmineralien. Die Gesamtreserven des Weltphosphaterzes betragen ungefähr 100 Milliarden Tonnen mit einem DurchschnittSeltene ErdeInhalt von 0,5 ‰. Es wird geschätzt, dass die Gesamtmenge vonSeltene ErdeMit Phosphaterz in der Welt besteht 50 Millionen Tonnen. Als Reaktion auf die Eigenschaften von niedrigSeltene ErdeInhalt und besonderen Vorkommensstatus in Minen wurden verschiedene Wiederherstellungsprozesse sowohl im Inland als auch international untersucht, was in nasse und thermische Methoden unterteilt werden kann. Bei Wet -Methoden können sie in Salpetersäureverfahren, Salzsäureverfahren und Schwefelsäuremethoden unterteilt werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um Seltene Erden aus chemischen Phosphorprozessen wiederzugewinnen, die alle eng mit den Verarbeitungsmethoden des Phosphaterzes zusammenhängen. Während des thermischen Produktionsprozesses dieSeltene ErdeDie Erholungsrate kann 60%erreichen.
Mit der kontinuierlichen Nutzung von Phosphatgesteinsressourcen und der Verschiebung zur Entwicklung von Phosphatgestein mit niedrigem Qualität, dem Phosphorsäur-Prozess des Schwefelsäure-Nassenprozesses ist zum MainstreamSeltenerdelementeBei Schwefelsäure ist Phosphorsäure zu einem Forschungs -Hotspot geworden. Im Produktionsprozess von Schwefelsäure -Nassprozess -Phosphorsäure ist der Prozess der Kontrolle der Anreicherung von Seltenen in Phosphorsäure und die Verwendung der organischen Lösungsmittelextraktion zur Extraktion von Seltenen erden mehr Vorteile als früh entwickelte Methoden.
Extraktionsprozess für seltene Erden
Schwefelsäurelöslichkeit
TerbiumGruppe (leicht löslich in Sulfatkomplexsalzen) -Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dyprosium, UndHolmium;
YttriumGruppe (löslich in sulfatkomplexen Salzen) -Yttrium, Erbium, Thulium, Ytterbium,Lutetium, UndSkandium.
Extraktionstrennung
LichtSeltene Erde(P204 Schwache Säureextraktion) -LanthanAnwesendCer, PraseodymAnwesendNeodymund Promethium;
Mittlere Seltene Erde (P204 Niedrige Säureextraktion)-SamariumAnwesendEuropiumAnwesendGadoliniumAnwesendTerbiumAnwesendDyprosium;
SchwerSeltene ErdeElemente(Säureextraktion in P204) -HolmiumAnwesend
Einführung in den Extraktionsprozess
Bei der TrennungSeltenerdelemente, Elemente,Aufgrund der äußerst ähnlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften von 17 Elementen sowie der Häufigkeit begleitender Verunreinigungen inSeltenerdelementeDer Extraktionsprozess ist relativ komplex und häufig verwendet.
Es gibt drei Arten von Extraktionsprozessen: Schritt-für-Schritt-Methode, Ionenaustausch und Lösungsmittelextraktion.
Schritt-für-Schritt-Methode
Die Methode zur Trennung und Reinigung unter Verwendung der Differenz der Löslichkeit von Verbindungen in Lösungsmitteln wird als schrittweise Methode bezeichnet. AusYttrium(Y) zuLutetium(Lu) eine einzige Trennung zwischen allen natürlich vorkommendenSeltenerdelemente, einschließlich Radium, das vom Curie -Paar entdeckt wurde,
Sie werden alle mit dieser Methode getrennt. Das Betriebsverfahren dieser Methode ist relativ komplex, und die einzelne Trennung aller Seltenerdelemente dauerte über 100 Jahre, wobei eine Trennung und ein wiederholter Betrieb das 20000 -fache erreichten. Für Chemiearbeiter ihre Arbeit
Die Stärke ist relativ hoch und der Prozess ist relativ komplex. Daher kann die Verwendung dieser Methode keine einzige seltene Erde in großen Mengen erzeugen.
Ionenaustausch
Die Forschungsarbeiten an Elementen von Seltenen erd wurden durch die Unfähigkeit, eine einzelne zu produzieren, behindertSeltenerdelementin großen Mengen durch schrittweise Methoden. Um die zu analysierenSeltenerdelementeIn Kernspaltprodukten enthalten und die Seltenerdelemente aus Uran und Thorium entfernen, wurde erfolgreich untersuchtSeltenerdelementS. Der Vorteil der Ionenaustauschmethode besteht darin, dass mehrere Elemente in einer Operation getrennt werden können. Und es kann auch hohe Purity-Produkte erhalten. Der Nachteil ist jedoch, dass es nicht kontinuierlich verarbeitet werden kann, mit einem langen Betriebszyklus und hohen Kosten für die Regeneration und den Austausch von Harz. Daher wurde dies einmal die Hauptmethode zur Trennung großer Mengen von Seltenen erden aus der Mainstream -Trennmethode zurückgezogen und durch Lösungsmittelextraktionsmethode ersetzt. Aufgrund der herausragenden Eigenschaften der Ionenaustauschchromatographie bei der Erlangung hochreiner einzelnen Seltenerdprodukte ist es derzeit zur Herstellung von einzelnen Produkten mit ultrahohen Reinheit und der Trennung einiger schwerer Seltener-Erdelemente erforderlich, um eine Ionenaustauschchromatographie zu verwenden, um ein Seltenerd-Produkt zu trennen und zu produzieren.
Lösungsmittelextraktion
Die Methode zur Verwendung von organischen Lösungsmitteln zum Extrahieren und Trennen der extrahierten Substanz von einer nicht mischbaren wässrigen Lösung wird als organische Lösungsmittel-Flüssigkeits-Flüssigkeits-Extraktion bezeichnet, die als Lösungsmittelextraktion abgekürzt wird. Es ist ein Massenübertragungsprozess, der Substanzen von einer flüssigen Phase in eine andere überträgt. Die Lösungsmittelextraktionsmethode wurde früher in petrochemischer, organischer Chemie, pharmazeutischer Chemie und analytischer Chemie angewendet. In den letzten vierzig Jahren aufgrund der Entwicklung von Atom -Energy Science and Technology sowie der Notwendigkeit der Produktion von Ultrapur -Substanzen und seltenen Elementen hat die Lösungsmittelextraktion in Branchen wie der Kernbrennstoffindustrie und der seltenen Metallurgie große Fortschritte erzielt. China hat ein hohes Maß an Forschung in der Extraktionstheorie, der Synthese und Anwendung neuer Extraktanten und dem Extraktionsprozess für die Trennung von Seltenerdelemen erreicht. Im Vergleich zu Trennungsmethoden wie abgestufter Niederschlag, abgestufter Kristallisation und Ionenaustausch hat die Lösungsmittelextraktion eine Reihe von Vorteilen wie einen guten Trennungseffekt, große Produktionskapazität, Komfort für die schnelle und kontinuierliche Produktion und leicht zu erreichen automatische Kontrolle. Daher ist es allmählich die Hauptmethode zur Trennung großer Mengen von gewordenSeltene Erdes.
Seltenerdreinigung
Produktions Rohstoffe
Seltene erdmetallesind im Allgemeinen in gemischte Metalle und Single in gemischte Seltene erdSeltene erdmetalle. Die Zusammensetzung von gemischtenSeltene erdmetalleähnelt der ursprünglichen Zusammensetzung der Seltenen erd im Erz, und ein einzelnes Metall ist ein von jeder Seltener erde getrennter und raffinierter Metall. Es ist schwer zu reduzierenSeltenerdoxids (außer Oxiden vonSamariumAnwesendEuropium,, ThuliumAnwesendYtterbium) in ein einzelnes Metall mit allgemeinen metallurgischen Methoden aufgrund ihrer hohen Bildungswärme und hohen Stabilität. Daher die häufig verwendeten Rohstoffe für die Herstellung vonSeltene erdmetalleHeutzutage sind ihre Chloride und Fluoride.
Geschmolzene Salzelektrolyse
Die Massenproduktion von gemischtSeltene erdmetalleIn der Industrie verwendet im Allgemeinen die Methode für geschmolzene Salzelektrolyse. Es gibt zwei Methoden der Elektrolyse: Chloridelektrolyse und Oxidelektrolyse. Die Vorbereitungsmethode eines einzelnenSeltene erdmetallevariiert je nach Element.SamariumAnwesendEuropium,,,,ThuliumAnwesendYtterbiumsind aufgrund ihres hohen Dampfdrucks nicht für die Elektrolyt -Präparation geeignet und werden stattdessen unter Verwendung der Reduktionsdestillationsmethode hergestellt. Andere Elemente können durch Elektrolyse- oder Metallthermie -Reduktionsmethode hergestellt werden.
Die Chloridelektrolyse ist die häufigste Methode zur Herstellung von Metallen, insbesondere für Metalle mit gemischten Seltenen erd. Der Prozess ist einfach, kostengünstig und erfordert minimale Investitionen. Der größte Nachteil ist jedoch die Freisetzung von Chlorgas, die die Umwelt verschmutzt. Die Oxidelektrolyse setzt keine schädlichen Gase frei, die Kosten sind jedoch etwas höher. Im Allgemeinen lediglich hochpreisigen SingleSeltene Erdenwie zum BeispielNeodymUndPraseodymwerden unter Verwendung der Oxidelektrolyse produziert.
Das Vakuumreduktion -Elektrolyseverfahren kann nur die allgemeine industrielle Klasse vorbereitenSeltene erdmetalle. VorbereitenSeltene erdmetalleBei niedrigen Verunreinigungen und hoher Reinheit wird im Allgemeinen eine Vakuum -Wärmelreduktion angewendet. Diese Methode kann alle einzelnen Metalle mit Seltenerd erzeugen, aberSamariumAnwesendEuropium,,,,ThuliumAnwesendYtterbiumkann nicht mit dieser Methode erzeugt werden. Das Redoxpotential vonSamariumAnwesendEuropium,,,,ThuliumAnwesendYtterbiumund Kalzium reduziert sich nur teilweiseSeltene ErdeFluorid. Im Allgemeinen basiert die Herstellung dieser Metalle auf den Prinzipien des hohen Dampfdrucks dieser Metalle und des niedrigen Dampfdrucks vonLanthan -MetallS. Die Oxide dieser vierSeltene Erdenwerden mit Fragmenten von gemischtLanthan -Metalls und in Blöcken komprimiert und in einem Vakuumofen reduziert.Lanthanist doch aktiverSamariumAnwesendEuropium,,,,ThuliumAnwesendYtterbiumwerden von in Gold reduziert vonLanthanund bei Kondensation gesammelt, wodurch es leicht zu trennen kann, sich von der Schlacke zu trennen.
Postzeit: November-07-2023