آشنایی با فناوری نادر صنعت زمین
·زمین نادر منS یک عنصر فلزی نیست ، بلکه یک اصطلاح جمعی برای 15 عنصر زمین نادر ویدتیموترسواییبشر بنابراین ، 17 عنصر خاکی نادر و ترکیبات مختلف آنها کاربردهای مختلفی دارند ، از کلریدها با خلوص 46 ٪ تا اکسیدهای زمین نادر منفرد وفلزات نادر زمینبا خلوص 99.9999 ٪. با افزودن ترکیبات و مخلوط های مرتبط ، محصولات بی شماری از زمین بی شماری وجود دارد. بنابراین ،زمین نادرفناوری همچنین بر اساس تفاوت این 17 عنصر متنوع است. با این حال ، با توجه به این واقعیت که عناصر نادر زمین را می توان به سریم ویدتیمگروه های مبتنی بر مشخصات معدنی ، فرآیندهای معدن ، ذوب و جداسازی مواد معدنی نادر زمین نیز نسبتاً متحد هستند. با شروع از معدن سنگ معدن اولیه ، روش های جداسازی ، فرآیندهای ذوب ، روش های استخراج و فرآیندهای تصفیه زمین های نادر یک به یک معرفی می شوند.
پردازش معدنی زمین های نادر
· پردازش مواد معدنی یک فرآیند پردازش مکانیکی است که از تفاوت در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بین مواد معدنی مختلفی که سنگ معدن را تشکیل می دهند ، استفاده می کند ، از روش ها ، فرآیندهای مختلف سودآوری و تجهیزات برای غنی سازی مواد معدنی مفید در سنگ معدن ، حذف ناخالصی های مضر و جدا کردن آنها از مواد معدنی باند استفاده می کند.
· درزمین نادرسنگ معدن در سراسر جهان ، محتوای آناکسیدهای نادر زمینفقط چند درصد و برخی حتی پایین تر است. به منظور برآورده کردن نیازهای تولید ذوب ،زمین نادرمواد معدنی از مواد معدنی باند و سایر مواد معدنی مفید قبل از ذوب جدا می شوند ، به منظور افزایش محتوای اکسیدهای نادر زمین و به دست آوردن کنسانتره های نادر زمین که می توانند نیازهای متالورژی زمین نادر را برآورده کنند. سودآوری سنگهای خاکی نادر به طور کلی روش شناور را اتخاذ می کند ، که اغلب توسط ترکیبات متعدد گرانش و جداسازی مغناطیسی تکمیل می شود تا یک روند فرایند سودآوری ایجاد شود.
درزمین نادرسپرده در معدن Baiyunebo در مغولستان داخلی یک رسوب نوع سنگ کربنات از دولومیت آهن است ، که عمدتاً از مواد معدنی خاکی نادر همراه در سنگ آهن تشکیل شده است (علاوه بر سنگ معدن فلوروکربن و مونازیت ، چندین مورد نیز وجود داردنیوبیوموتزمین نادرمواد معدنی).
سنگ معدن استخراج شده حاوی حدود 30 ٪ آهن و حدود 5 ٪ اکسیدهای زمین نادر است. پس از خرد کردن سنگ معدن بزرگ در معدن ، با قطار به کارخانه سودآوری شرکت گروه آهن و فولاد باوتو منتقل می شود. وظیفه کارخانه سودآوری افزایش استFE2O3از 33 ٪ تا بیش از 55 ٪ ، ابتدا سنگ زنی و درجه بندی بر روی یک آسیاب توپ مخروطی و سپس انتخاب کنسانتره اصلی آهن 62-65 ٪ Fe2O3 ((اکسید آهن) با استفاده از جداکننده مغناطیسی استوانه ای. برای به دست آوردن یک کنسانتره آهن ثانویه حاوی بیش از 45 ٪ ، دلهره ها همچنان به صورت شناور و جداسازی مغناطیسی ادامه می دهندFE2O3(اکسید آهن). زمین نادر در فوم شناور با درجه 10-15 ٪ غنی شده است. کنسانتره را می توان با استفاده از یک جدول لرزش انتخاب کرد تا یک کنسانتره درشت با میزان REO 30 ٪ تولید شود. پس از پردازش مجدد توسط تجهیزات سودآوری ، یک کنسانتره نادر زمین با محتوای REO بیش از 60 ٪ می توان به دست آورد.
روش تجزیه کنسانتره نادر زمین
·زمین نادرعناصر در کنسانتره به طور کلی به صورت کربناتهای نامحلول ، فلوئوریدها ، فسفات ها ، اکسیدها یا سیلیکات ها وجود دارند. عناصر نادر زمین باید از طریق تغییرات شیمیایی مختلف به ترکیبات محلول در آب یا اسیدهای معدنی تبدیل شوند و سپس تحت فرآیندی مانند انحلال ، جداسازی ، تصفیه ، غلظت یا محاسبه قرار بگیرند تا مختلفی از آن ایجاد کنندزمین نادرترکیباتی مانند کلریدهای خاکی نادر مخلوط ، که می توانند به عنوان محصولات یا مواد اولیه برای جدا کردن عناصر یک خاکی نادر استفاده شوند. این روند نامیده می شودزمین نادرتجزیه متمرکز ، همچنین به عنوان قبل از درمان شناخته می شود.
روشهای زیادی برای تجزیه وجود داردزمین نادرکنسانتره ، که به طور کلی می توانند به سه دسته تقسیم شوند: روش اسید ، روش قلیایی و تجزیه کلر. تجزیه اسید را می توان بیشتر به تجزیه اسید هیدروکلریک ، تجزیه اسید سولفوریک و تجزیه اسید هیدروفلوئوریک تقسیم کرد. تجزیه قلیایی ها را می توان بیشتر به تجزیه هیدروکسید سدیم ، ذوب هیدروکسید سدیم یا روش های کباب سودا تقسیم کرد. جریان فرآیند مناسب به طور کلی بر اساس اصول نوع تمرکز ، ویژگی های درجه ، برنامه محصول ، راحتی برای بهبود و استفاده جامع از عناصر غیر نادر زمین ، سود برای بهداشت کار و حفاظت از محیط زیست و عقلانیت اقتصادی انتخاب می شود.
· اگرچه نزدیک به 200 ماده معدنی عناصر نادر و پراکنده کشف شده اند ، اما به دلیل نادر بودن آنها به ذخایر مستقل با معدن صنعتی غنی نشده اند. تاکنون ، فقط مستقل نادر استژرمانیوم, سلنیوموتتلوریمسپرده ها کشف شده اند ، اما مقیاس سپرده ها خیلی بزرگ نیست.
ذوب زمین های نادر
· دو روش برایزمین نادرذوب ، هیدرومتالورژی و پیرومتالورژی.
· کل فرآیند هیدرومتری زمین نادر زمین و متالورژی شیمیایی فلزی بیشتر در محلول و حلال است ، مانند تجزیه کنسانتره زمین نادر ، جداسازی و استخراج ازاکسیدهای نادر زمین، ترکیبات ، و فلزات خاکی نادر ، که از فرآیندهای جداسازی شیمیایی مانند بارش ، تبلور ، اکسیداسیون-کاهش ، استخراج حلال و تبادل یونی استفاده می کنند. متداول ترین روش استخراج حلال ارگانیک است که یک فرآیند جهانی برای جداسازی صنعتی عناصر زمین نادر با خسارت بالا است. فرآیند هیدرومتالورژی پیچیده است و خلوص محصول زیاد است. این روش طیف گسترده ای از برنامه ها را در تولید محصولات نهایی دارد.
فرآیند پیرومتالورژیک ساده است و از بهره وری بالایی برخوردار است.زمین نادرpyrometallurgy عمدتا شامل تولید استآلیاژهای نادر زمینبا روش کاهش سیلیکوترمیک ، تولید فلزات نادر زمین یا آلیاژها با روش الکترولیز نمک مذاب و تولیدآلیاژهای نادر زمینبا روش کاهش حرارتی فلزی و غیره
ویژگی مشترک پیرومتالورژی تولید در شرایط درجه حرارت بالا است.
فرآیند تولید نادر زمین
·زمین نادرکربنات وکلرید زمین نادردو محصول اصلی اصلی درزمین نادرصنعت به طور کلی ، در حال حاضر دو فرآیند اصلی برای تولید این دو محصول وجود دارد. یک فرآیند فرآیند کباب کردن اسید سولفوریک غلیظ است و فرآیند دیگر فرآیند سودا سوز آور نامیده می شود که به طور خلاصه به عنوان فرآیند سودا سوز آور است.
· علاوه بر حضور در مواد معدنی مختلف زمین نادر ، بخش قابل توجهی ازعناصر نادر زمیندر طبیعت با مواد معدنی سنگ آپاتیت و فسفات همزیستی است. کل ذخایر سنگ معدن فسفات جهان تقریباً 100 میلیارد تن است که میانگین آن استزمین نادرمحتوای 0.5. تخمین زده می شود که مقدار کلزمین نادرهمراه با سنگ معدن فسفات در جهان 50 میلیون تن است. در پاسخ به ویژگی های کمزمین نادرمحتوا و وضعیت خاص در معادن ، فرآیندهای مختلف بازیابی هم در داخل کشور و هم در سطح بین المللی مورد مطالعه قرار گرفته است ، که می تواند به روش های مرطوب و حرارتی تقسیم شود. در روش های مرطوب ، آنها را می توان به روش اسید نیتریک ، روش هیدروکلریک اسید و روش اسید سولفوریک با توجه به اسیدهای مختلف تجزیه تقسیم کرد. روش های مختلفی برای بازیابی زمین های نادر از فرآیندهای شیمیایی فسفر وجود دارد که همه آنها از نزدیک با روش های پردازش سنگ معدن فسفات مرتبط هستند. در طی فرآیند تولید حرارتی ،زمین نادرنرخ بازیابی می تواند به 60 ٪ برسد.
با استفاده مداوم از منابع سنگی فسفات و تغییر به سمت توسعه سنگ فسفات با کیفیت پایین ، فرآیند اسید فسفریک فسفریک اسید سولفوریک به روش اصلی در صنعت شیمیایی فسفات و بازیابی شده تبدیل شده استعناصر نادر زمیندر اسید سولفوریک فرآیند مرطوب اسید فسفریک به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده است. در فرآیند تولید اسید مرطوب اسید سولفوریک اسید فسفریک ، فرآیند کنترل غنی سازی زمین های نادر در اسید فسفریک و سپس استفاده از استخراج حلال آلی برای استخراج زمین های نادر مزایای بیشتری نسبت به روشهای اولیه توسعه یافته دارد.
فرآیند استخراج زمین نادر
حلالیت اسید سولفوریک
سریمگروه (نامحلول در نمکهای پیچیده سولفات) -لانتان, سریم ، پراسودیمیم, نیودیمیم، و پروتیوم ؛
جدایی استخراج
سبکزمین نادر(P204 استخراج اسیدیته ضعیف) -لانتانباسریم ، پراسودیمیمبانیودیمیم، و پروتیوم ؛
آشنایی با روند استخراج
در فرایند جدا کردنعناصر نادر زمین ،با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بسیار مشابه 17 عنصر و همچنین فراوانی ناخالصی های همراه درعناصر نادر زمین، فرآیند استخراج نسبتاً پیچیده و معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد.
سه نوع فرآیند استخراج وجود دارد: روش گام به گام ، تبادل یون و استخراج حلال.
روش گام به گام
روش جداسازی و تصفیه با استفاده از تفاوت در حلالیت ترکیبات در حلالها ، روش گام به گام نامیده می شود. ازیدتیم(y) بهلوتوم(لو) ، یک جدایی واحد بین همه طبیعی که در حال وقوع استعناصر نادر زمین، از جمله رادیوم کشف شده توسط زوج کوری ،
همه آنها با استفاده از این روش از هم جدا می شوند. روش عملیاتی این روش نسبتاً پیچیده است ، و جدایی منفرد تمام عناصر نادر زمین بیش از 100 سال طول کشید ، با یک جدایی و عملکرد مکرر به 20000 بار رسید. برای کارگران شیمیایی ، کار آنها
قدرت نسبتاً زیاد است و روند نسبتاً پیچیده است. بنابراین ، استفاده از این روش نمی تواند یک زمین نادر را در مقادیر زیادی تولید کند.
مبادله یون
کار تحقیق در مورد عناصر نادر زمین از عدم توانایی در تولید یک واحد جلوگیری شده استعنصر زمین نادردر مقادیر زیاد از طریق روشهای گام به گام. به منظور تجزیه و تحلیلعناصر نادر زمینموجود در محصولات شکافت هسته ای و حذف عناصر نادر زمین از اورانیوم و توریم ، کروماتوگرافی تبادل یونی (کروماتوگرافی تبادل یونی) با موفقیت مورد بررسی قرار گرفت ، که سپس برای جداسازی استفاده شدعنصر زمین نادرs. مزیت روش تبادل یونی این است که می توان چندین عنصر را در یک عمل از هم جدا کرد. و همچنین می تواند محصولات با خلوص بالا را بدست آورد. با این حال ، نقطه ضعف این است که نمی توان آن را به طور مداوم پردازش کرد ، با یک چرخه عملیاتی طولانی و هزینه های زیاد برای بازسازی و مبادله رزین. بنابراین ، این روش اصلی برای جدا کردن مقادیر زیادی از زمین های نادر از روش جداسازی جریان اصلی بازنشسته شده و با روش استخراج حلال جایگزین می شود. با این حال ، با توجه به ویژگی های برجسته کروماتوگرافی تبادل یون در به دست آوردن محصولات با خلوص بالای زمین با خلوص بالا ، در حال حاضر ، به منظور تولید محصولات مجرد با خلوص فوق العاده بالا و جدا کردن برخی از عناصر سنگین زمین سنگین ، همچنین لازم است از کروماتوگرافی تبادل یونی برای جدا کردن و تولید یک محصول نادر زمین استفاده کنید.
استخراج حلال
روش استفاده از حلالهای آلی برای استخراج و جدا کردن ماده استخراج شده از محلول آبی غیرقابل نفوذ ، استخراج مایع مایع حلال آلی نامیده می شود ، که به طور خلاصه به عنوان استخراج حلال است. این یک فرآیند انتقال انبوه است که مواد را از یک فاز مایع به مرحله دیگر منتقل می کند. روش استخراج حلال در اوایل در پتروشیمی ، شیمی آلی ، شیمی دارویی و شیمی تحلیلی اعمال شده است. با این حال ، در چهل سال گذشته ، به دلیل توسعه علوم و فناوری انرژی اتمی و همچنین نیاز به تولید مواد ماوراء بنفش و عناصر نادر ، استخراج حلال پیشرفت بزرگی در صنایعی مانند صنعت سوخت هسته ای و متالورژی نادر داشته است. چین در تئوری استخراج ، سنتز و کاربرد استخراج کننده های جدید و فرآیند استخراج برای جداسازی عنصر زمین نادر ، به سطح بالایی از تحقیقات رسیده است. در مقایسه با روش های جداسازی مانند بارش درجه بندی شده ، تبلور درجه بندی شده و تبادل یونی ، استخراج حلال دارای یک سری مزایا مانند اثر جداسازی خوب ، ظرفیت تولید بزرگ ، راحتی برای تولید سریع و مداوم و دستیابی آسان به کنترل خودکار است. بنابراین ، به تدریج به روش اصلی برای جدا کردن مقادیر زیادی تبدیل شده استزمین نادرs.
تصفیه زمین نادر
مواد اولیه تولید
فلزات نادر زمینبه طور کلی به فلزات خاکی نادر و مجرد تقسیم می شوندفلزات نادر زمینبشر ترکیب مخلوطفلزات نادر زمینشبیه به ترکیب اصلی زمین نادر در سنگ معدن است ، و یک فلز واحد یک فلز از هم جدا شده و از هر زمین نادر جدا شده و تصفیه می شود. کاهش آن دشوار استاکسید زمین نادرS (به جز اکسیدهایساماریومبایونانی,, توولیومبایرتربیوم) به دلیل گرمای زیاد تشکیل و پایداری زیاد ، به یک فلز واحد با استفاده از روشهای متالورژی عمومی تبدیل شود. بنابراین ، مواد اولیه متداول برای تولیدفلزات نادر زمینامروزه کلریدها و فلورایدهای آنها هستند.
الکترولیز نمک مذاب
تولید انبوه مخلوطفلزات نادر زمیندر صنعت به طور کلی از روش الکترولیز نمک مذاب استفاده می کند. دو روش الکترولیز وجود دارد: الکترولیز کلرید و الکترولیز اکسید. روش آماده سازی یکفلزات نادر زمینبسته به عنصر متفاوت است.ساماریومبایونانی،توولیومبایرتربیومبه دلیل فشار زیاد بخار برای آماده سازی الکترولیتی مناسب نیستند و در عوض با استفاده از روش تقطیر کاهش آماده می شوند. سایر عناصر را می توان با استفاده از روش الکترولیز یا روش کاهش حرارتی فلز تهیه کرد.
الکترولیز کلرید متداول ترین روش برای تولید فلزات است ، به خصوص برای فلزات نادر زمین مخلوط. این فرایند ساده ، مقرون به صرفه است و به حداقل سرمایه گذاری نیاز دارد. با این حال ، بزرگترین اشکال انتشار گاز کلر است که محیط زیست را آلوده می کند. الکترولیز اکسید گازهای مضر را آزاد نمی کند ، اما هزینه کمی بیشتر است. به طور کلی ، با قیمت بالا مجردزمین های نادرمانندنیودیمیموتپراسودیمیمبا استفاده از الکترولیز اکسید تولید می شوند.
روش الکترولیز کاهش خلاء فقط می تواند درجه صنعتی عمومی را آماده کندفلزات نادر زمینبشر برای آماده سازیفلزات نادر زمینبا ناخالصی کم و خلوص بالا ، به طور کلی از روش کاهش حرارتی خلاء استفاده می شود. این روش می تواند تمام فلزات زمین نادر زمین را تولید کند ، اماساماریومبایونانی،توولیومبایرتربیومبا استفاده از این روش قابل تولید نیست. پتانسیل ردوکس ازساماریومبایونانی،توولیومبایرتربیومو کلسیم فقط تا حدی کاهش می یابدزمین نادرفلوراید به طور کلی ، تهیه این فلزات بر اساس اصول فشار بخار زیاد این فلزات و فشار بخار کم استفلز لنتانs. اکسیدهای این چهارزمین های نادربا قطعاتی ازفلز لنتانS و در بلوک ها فشرده شده و در یک کوره خلاء کاهش می یابد.لانتانفعال تر است ، در حالی کهساماریومبایونانی،توولیومبایرتربیومبه طلا توسط کاهش می یابدلانتانو در تراکم جمع آوری شده و جدا کردن از سرباره را آسان می کند.
زمان پست: نوامبر 07-2023