Kynning á tækni í iðnaði sjaldgæfra jarðefna
·Sjaldgæf jarðefni iEr ekki málmkenndur frumefni, heldur samheiti yfir 15 sjaldgæf jarðefni.yttríumogskandínÞess vegna hafa 17 sjaldgæfu jarðmálmefnin og hin ýmsu efnasambönd þeirra mismunandi notkun, allt frá klóríðum með 46% hreinleika til einstakra sjaldgæfra jarðmálmaoxíða og ...sjaldgæf jarðmálmarmeð hreinleika upp á 99,9999%. Með viðbættu skyldum efnasamböndum og blöndum verða til ótal sjaldgæfar jarðefnisafurðir. Svo,sjaldgæf jarðefniTæknin er einnig fjölbreytt út frá mismuninum á þessum 17 frumefnum. Hins vegar, vegna þess að sjaldgæf jarðefni má skipta í seríum ogyttríumFlokkar byggð á eiginleikum steinefna, eru námuvinnslu-, bræðingar- og aðskilnaðarferli sjaldgæfra jarðefna einnig tiltölulega samræmd. Frá upphaflegri málmgrýtisnámu verða aðskilnaðaraðferðir, bræðsluferli, útdráttaraðferðir og hreinsunarferli sjaldgæfra jarðefna kynnt hvert af öðru.
Vinnsla sjaldgæfra jarðefna
· Steinefnavinnsla er vélræn vinnsluaðferð sem nýtir sér mismunandi eðlis- og efnafræðilega eiginleika hinna ýmsu steinefna sem mynda málmgrýti, notar mismunandi vinnsluaðferðir, ferli og búnað til að auðga gagnleg steinefni í málmgrýtinu, fjarlægja skaðleg óhreinindi og aðskilja þau frá gangsteinefnum.
·Ísjaldgæf jarðefnimálmgrýti sem er námugröft um allan heim, innihaldsjaldgæf jarðefnaoxíðer aðeins nokkur prósent, og sum jafnvel lægri. Til að uppfylla framleiðsluþarfir bræðslunnar,sjaldgæf jarðefniSteinefni eru aðskilin frá gangsteinum og öðrum gagnlegum steinefnum með vinnslu fyrir bræðslu, til að auka innihald sjaldgæfra jarðefnaoxíða og fá sjaldgæft jarðefnaþykkni sem getur uppfyllt kröfur sjaldgæfra jarðefna málmvinnslu. Við vinnslu sjaldgæfra jarðefna málmgrýtis er almennt notuð flotunaraðferð, oft bætt við margar samsetningar þyngdarafls og segulmagnaðrar aðskilnaðar til að mynda vinnsluflæði.
Hinnsjaldgæf jarðefniNámskeiðið í Baiyunebo-námunni í Innri-Mongólíu er karbónatgrjótnámskeið úr járndólómíti, aðallega samsett úr sjaldgæfum jarðmálmum í járngrýti (auk flúorkolefnis, seríumgrýtis og mónazíts eru einnig nokkrir...níóbíumogsjaldgæf jarðefnisteinefni).
Málmgrýtið sem unnið er inniheldur um 30% járn og um 5% sjaldgæf jarðefnaoxíð. Eftir að stóra málmgrýtið hefur verið mulið í námunni er það flutt með lest til vinnslustöðvar Baotou Iron and Steel Group Company. Verkefni vinnslustöðvarinnar er að aukaFe2O3úr 33% í yfir 55%, fyrst malað og flokkað á keilulaga kúlukvörn og síðan valið aðaljárnþykkni sem er 62-65% Fe2O3 (járnoxíð) með sívalningslaga segulskilju. Úrgangurinn heldur áfram að flæða og aðskiljast með segli til að fá fram auka járnþykkni sem inniheldur meira en 45%Fe2O3(járnoxíð). Sjaldgæf jarðmálmefni eru auðguð með flotfroðu, með gæðum á bilinu 10-15%. Þykknið má velja með hristiborði til að framleiða gróft þykkni með REO-innihaldi upp á 30%. Eftir endurvinnslu með búnaði er hægt að fá sjaldgæft jarðmálmþykkni með REO-innihaldi yfir 60%.
Niðurbrotsaðferð fyrir sjaldgæft jarðþykkni
·Sjaldgæf jarðefniFrumefni í þykkni eru almennt til staðar í formi óleysanlegra karbónata, flúoríða, fosfata, oxíða eða sílikata. Sjaldgæf jarðmálmefni verða að breytast í efnasambönd sem eru leysanleg í vatni eða ólífrænum sýrum með ýmsum efnabreytingum og síðan gangast undir ferli eins og upplausn, aðskilnað, hreinsun, þéttingu eða brennslu til að framleiða ýmsar blöndur.sjaldgæf jarðefniefnasambönd eins og blandaðar sjaldgæfar jarðmálmklóríð, sem hægt er að nota sem vörur eða hráefni til að aðskilja einstök sjaldgæf jarðmálmefni. Þetta ferli kallastsjaldgæf jarðefniNiðurbrot þykknis, einnig þekkt sem forvinnsla.
· Það eru margar aðferðir til að brjóta niðursjaldgæf jarðefniþykkni, sem almennt má skipta í þrjá flokka: sýruaðferð, basaaðferð og klórniðurbrot. Niðurbrot sýru má enn fremur skipta í saltsýruniðurbrot, brennisteinssýruniðurbrot og flúorsýruniðurbrot. Niðurbrot basa má enn fremur skipta í natríumhýdroxíðniðurbrot, natríumhýdroxíðbræðslu eða sódabrennsluaðferðir. Viðeigandi ferli er almennt valið út frá meginreglum um gerð þykknis, eiginleika gæða, vöruáætlanagerð, þæginda við endurheimt og alhliða nýtingu á sjaldgæfum jarðefnum, ávinningi fyrir vinnuhreinlæti og umhverfisvernd og efnahagslega skynsemi.
·Þótt næstum 200 sjaldgæf og dreifð frumefnissteindir hafi fundist, hafa þær ekki verið auðgaðar í sjálfstæðar jarðlög með iðnaðarnámu vegna sjaldgæfni þeirra. Hingað til hafa aðeins sjaldgæfar sjálfstæðar...germaníum, selenogtellúrNálægðarsvæði hafa fundist, en umfang þeirra er ekki mjög stórt.
Bræðsla sjaldgæfra jarðefna
· Það eru tvær aðferðir til aðsjaldgæf jarðefnibræðsla, vatnsmálmvinnsla og pýrómálmvinnsla.
· Allt ferlið við vatnsmálmvinnslu sjaldgæfra jarðmálma og efnamálmvinnslu málma fer að mestu leyti fram í lausn og leysi, svo sem niðurbrot sjaldgæfra jarðmálmaþykknis, aðskilnaður og útdráttursjaldgæf jarðefnaoxíð, efnasambönd og einstök sjaldgæf jarðmálmar, sem nota efnafræðilegar aðskilnaðaraðferðir eins og úrfellingu, kristöllun, oxun-afoxun, leysiefnaútdrátt og jónaskipti. Algengasta aðferðin er lífræn leysiefnaútdráttur, sem er alhliða ferli fyrir iðnaðaraðskilnað á einstökum sjaldgæfum jarðmálmum með mikla hreinleika. Vatnsmálmvinnsluferlið er flókið og hreinleiki afurðarinnar er mikill. Þessi aðferð hefur fjölbreytt notkunarsvið við framleiðslu á fullunnum vörum.
Pýmortunarferlið er einfalt og hefur mikla afköst.Sjaldgæf jarðefniPýmortunarvinnsla felur aðallega í sér framleiðslu ásjaldgæfar jarðmálmblöndurmeð kísilhitaðri afoxunaraðferð, framleiðslu sjaldgæfra jarðmálma eða málmblöndu með rafgreiningu á bráðnu salti og framleiðslu ásjaldgæfar jarðmálmblöndurmeð varmaafoxunaraðferð málms o.s.frv.
Algengt einkenni pýremölgunar er framleiðsla við hátt hitastig.
Framleiðsluferli sjaldgæfra jarðefna
·Sjaldgæf jarðefnikarbónat ogsjaldgæft jarðefnisklóríðeru tvær helstu aðalafurðirnar ísjaldgæf jarðefniiðnaður. Almennt séð eru nú tvær meginaðferðir til að framleiða þessar tvær vörur. Önnur aðferðin er ristunarferli með óblandaðri brennisteinssýru og hin aðferðin kallast vítissódaferli, skammstafað sem vítissódaferli.
·Auk þess að vera til staðar í ýmsum sjaldgæfum jarðsteindum, er verulegur hluti afsjaldgæf jarðefniÍ náttúrunni lifa þau samhliða apatíti og fosfatgrjóti. Heildarforði fosfatgrýtis í heiminum er um það bil 100 milljarðar tonna, með meðaltalisjaldgæf jarðefniinnihald upp á 0,5 ‰. Áætlað er að heildarmagnsjaldgæf jarðefnimagn fosfatmálmgrýtis í heiminum er 50 milljónir tonna. Til að bregðast við einkennum lágssjaldgæf jarðefniInnihald og staða sérstakra atvika í námum hafa verið rannsökuð ýmis endurheimtarferli bæði innanlands og á alþjóðavettvangi, sem má skipta í blautar aðferðir og hitaaðferðir. Í blautum aðferðum má skipta þeim í saltpéturssýruaðferð, saltsýruaðferð og brennisteinssýruaðferð eftir mismunandi niðurbrotssýrum. Það eru ýmsar leiðir til að endurheimta sjaldgæfar jarðmálmur úr fosfór í efnaferlum, sem allar eru nátengdar vinnsluaðferðum fosfatmálmgrýtis. Við hitaframleiðsluferlið er...sjaldgæf jarðefniEndurheimtarhlutfallið getur náð 60%.
Með stöðugri nýtingu fosfatgrjóts og þróun lággæða fosfatgrjóts hefur blautaðferð með brennisteinssýru og fosfórsýru orðið aðalaðferðin í fosfat efnaiðnaði og endurheimt...sjaldgæf jarðefniÍ blautvinnslu brennisteinssýru hefur fosfórsýra orðið rannsóknarefni. Í framleiðsluferli fosfórsýru með blautvinnslu brennisteinssýru hefur ferlið við að stjórna auðgun sjaldgæfra jarðefna með fosfórsýru og síðan nota lífræna leysiefnaútdrátt til að vinna úr sjaldgæfum jarðefnum fleiri kosti en fyrri þróaðar aðferðir.
Aðferð til að útdrátt sjaldgæfra jarðefna
Leysni brennisteinssýru
Seríumhópur (óleysanlegur í súlfatfléttusöltum) –lantan, seríum, praseódíum, neodymiumog prómetíum;
Terbíumhópur (lítillega leysanlegur í súlfatfléttusöltum) -samaríum, Evrópíum, gadólíníum, terbíum, dysprosíumogholmíum;
Yttríumhópur (leysanlegur í súlfatfléttusöltum) –yttríum, erbíum, túlíum, ytterbíum,lútesínogskandín.
Útdráttaraðskilnaður
Ljóssjaldgæf jarðefni(P204 útdráttur með veikri sýru) –lantan,seríum, praseódíum,neodymiumog prómetíum;
Miðjarðarmálmtegundir (P204 útdráttur með lágu sýrustigi) -samaríum,Evrópíum,gadólíníum,terbíum,dysprosíum;
Þungtsjaldgæf jarðefnifrumefni(sýruútdráttur í P204) -holmíum,
Kynning á útdráttarferlinu
Í aðskilnaðarferlinusjaldgæf jarðefni,vegna afar svipaðra eðlis- og efnafræðilegra eiginleika 17 frumefna, sem og mikils fylgióhreininda ísjaldgæf jarðefni, útdráttarferlið er tiltölulega flókið og algengt notað.
Það eru þrjár gerðir af útdráttarferlum: skref-fyrir-skref aðferð, jónaskipti og leysiefnaútdráttur.
Skref-fyrir-skref aðferð
Aðferðin við aðskilnað og hreinsun sem notar mismun á leysni efnasambanda í leysum kallast skref-fyrir-skref aðferð.yttríum(J) tillútesín(Lu), ein aðskilnaður milli allra náttúrulegra hlutasjaldgæf jarðefni, þar á meðal radíum sem Curie-hjónin uppgötvuðu,
Þau eru öll aðskilin með þessari aðferð. Vinnuferlið við þessa aðferð er tiltölulega flókið og það tók yfir 100 ár að aðskilja öll sjaldgæf jarðefni í einu lagi, og tók eina aðskilnað og endurtekna aðgerð 20.000 sinnum. Fyrir efnafræðinga er vinna þeirra
Styrkurinn er tiltölulega mikill og ferlið er tiltölulega flókið. Þess vegna er ekki hægt að framleiða eina sjaldgæfa jarðmálm í miklu magni með þessari aðferð.
Jónaskipti
Rannsóknir á sjaldgæfum jarðefnum hafa verið hindraðar af því að ekki hefur tekist að framleiða eitt einasta...sjaldgæft jarðefnií miklu magni með skref-fyrir-skref aðferðum. Til að greinasjaldgæf jarðefnisem eru í kjarnaklofnunarafurðum og fjarlægja sjaldgæf jarðefni úr úrani og þóríum, var jónskiptaskiljun (jónskiptaskiljun) rannsökuð með góðum árangri, sem síðan var notuð til aðskilnaðarsjaldgæft jarðefnis. Kosturinn við jónaskiptaaðferðina er að hægt er að aðskilja mörg frumefni í einni aðgerð. Og hún getur einnig fengið hágæða vörur. Ókosturinn er hins vegar sá að ekki er hægt að vinna hana samfellt, með löngum rekstrarferli og miklum kostnaði við endurnýjun og skipti á plastefnum. Þess vegna hefur þessi aðalaðferð til að aðskilja mikið magn af sjaldgæfum jarðefnum verið hætt í almennri aðskilnaðaraðferð og skipt út fyrir leysiefnaútdráttaraðferð. Hins vegar, vegna framúrskarandi eiginleika jónaskiptaskiljunar við að fá hágæða vörur úr einstökum sjaldgæfum jarðefnum, er nú nauðsynlegt að nota jónaskiptaskiljun til að aðskilja og framleiða sjaldgæfa jarðefni til að framleiða einstakar vörur með afar hágæða hreinleika og aðskilja sum þung sjaldgæf jarðefni.
Útdráttur leysiefnis
Aðferðin þar sem lífræn leysiefni eru notuð til að vinna út og aðskilja útdregna efnið úr óblandanlegri vatnslausn er kölluð vökva-vökvaútdráttur með lífrænum leysiefnum, skammstafað sem leysiefnaútdráttur. Þetta er massaflutningsferli sem flytur efni úr einu vökvafasa í annað. Leysiefnaútdráttaraðferðin hefur áður verið notuð í jarðefnafræði, lífrænni efnafræði, lyfjaefnafræði og greiningarefnafræði. Hins vegar, á síðustu fjörutíu árum, vegna þróunar kjarnorkuvísinda og tækni, sem og þarfar fyrir framleiðslu á ofurhreinum efnum og sjaldgæfum frumefnum, hefur leysiefnaútdráttur náð miklum framförum í atvinnugreinum eins og kjarnorkueldsneytisiðnaði og sjaldgæfum málmvinnslu. Kína hefur náð háu rannsóknarstigi í útdráttarkenningum, myndun og notkun nýrra útdráttarefna og útdráttarferli fyrir aðskilnað sjaldgæfra jarðefna. Í samanburði við aðskilnaðaraðferðir eins og stigvaxandi úrkomu, stigvaxandi kristöllun og jónaskipti hefur leysiefnaútdráttur fjölda kosta eins og góð aðskilnaðaráhrif, mikla framleiðslugetu, þægindi fyrir hraða og samfellda framleiðslu og auðvelda sjálfvirka stjórnun. Þess vegna hefur það smám saman orðið aðal aðferðin til að aðskilja mikið magn af ...sjaldgæf jarðefnis.
Hreinsun sjaldgæfra jarðefna
Framleiðsluhráefni
Sjaldgæfar jarðmálmareru almennt skipt í blandaða sjaldgæfa jarðmálma og stakasjaldgæf jarðmálmarSamsetning blönduðssjaldgæf jarðmálmarer svipað og upprunalega samsetning sjaldgæfra jarðmálma í málmgrýtinu, og stakur málmur er málmur sem er aðskilinn og hreinsaður frá hverjum sjaldgæfum jarðmálmi. Það er erfitt að draga úrsjaldgæft jarðoxíðs (nema fyrir oxíð afsamaríum,Evrópíum,, túlíum,ytterbíum) í einn málm með almennum málmvinnsluaðferðum, vegna mikils myndunarhita og mikils stöðugleika. Þess vegna eru algengustu hráefnin til framleiðslu ásjaldgæf jarðmálmarnú til dags eru klóríð þeirra og flúoríð.
Rafgreining á bráðnu salti
Fjöldaframleiðsla á blönduðumsjaldgæf jarðmálmarÍ iðnaði er almennt notuð rafgreiningaraðferð með bráðnu salti. Það eru tvær aðferðir við rafgreiningu: klóríðrafgreining og oxíðrafgreining. Undirbúningsaðferðin fyrir einasjaldgæf jarðmálmarbreytilegt eftir frumefni.samaríum,Evrópíum,,túlíum,ytterbíumHenta ekki til rafgreiningar vegna mikils gufuþrýstings og eru í staðinn framleidd með eimingu. Önnur frumefni er hægt að framleiða með rafgreiningu eða varmaðri málmgreiningu.
Rafgreining klóríðs er algengasta aðferðin til að framleiða málma, sérstaklega blandaða sjaldgæfa jarðmálma. Ferlið er einfalt, hagkvæmt og krefst lágmarksfjárfestingar. Hins vegar er stærsti gallinn losun klórgass, sem mengar umhverfið. Rafgreining oxíðs losar ekki skaðleg lofttegundir, en kostnaðurinn er örlítið hærri. Almennt eru dýrar einangrunaraðferðir...sjaldgæfar jarðmálmareins ogneodymiumogpraseódíumeru framleidd með oxíðrafgreiningu.
Rafgreiningaraðferðin með lofttæmislækkun getur aðeins útbúið almenna iðnaðargráðusjaldgæf jarðmálmarAð undirbúasjaldgæf jarðmálmarMeð litlum óhreinindum og miklum hreinleika er almennt notuð lofttæmislækkunaraðferð. Þessi aðferð getur framleitt allar einstakar sjaldgæfar jarðmálmar, ensamaríum,Evrópíum,,túlíum,ytterbíumEkki er hægt að framleiða með þessari aðferð. Redox-mátturinnsamaríum,Evrópíum,,túlíum,ytterbíumog kalsíum dregur aðeins að hluta til úrsjaldgæf jarðefniflúoríð. Almennt byggist undirbúningur þessara málma á meginreglunum um háan gufuþrýsting þessara málma og lágan gufuþrýstinglantanmálmurs. Oxíð þessara fjögurrasjaldgæfar jarðmálmareru blandaðar saman við brota aflantanmálmurog þjappað í blokkir og minnkað í lofttæmisofni.Lantaner virkari, á meðansamaríum,Evrópíum,,túlíum,ytterbíumeru breytt í gull meðlantanog safnast saman við þéttingu, sem gerir það auðvelt að aðskilja það frá gjallinu.
Birtingartími: 7. nóvember 2023