Introdução à tecnologia da indústria de terras raras
·Terra rara inão é um elemento metálico, mas um termo coletivo para 15 elementos de terras raras eítrioeescândio. Portanto, os 17 elementos de terras raras e seus vários compostos têm vários usos, variando de cloretos com pureza de 46% a óxidos de terras raras e únicas emetais de terras rarascom uma pureza de 99,9999%. Com a adição de compostos e misturas relacionadas, existem inúmeros produtos de terras raras. Então,Terra raraA tecnologia também é diversa com base nas diferenças desses 17 elementos. No entanto, devido ao fato de que os elementos de terras raras podem ser divididas em cério eítrioGrupos baseados nas características minerais, nos processos de mineração, fundição e separação de minerais de terras raras também são relativamente unificadas. A partir da mineração inicial de minério, os métodos de separação, processos de fundição, métodos de extração e processos de purificação de terras raras serão introduzidas um por um.
Processamento mineral de terras raras
· O processamento mineral é um processo de processamento mecânico que utiliza as diferenças nas propriedades físicas e químicas entre vários minerais que compõem o minério, utilizam diferentes métodos, processos, processos e equipamentos para enriquecer minerais úteis no minério, remover impurezas prejudiciais e separá -las dos minerais de gangues.
·NoTerra raraminérios extraídos em todo o mundo, o conteúdo deóxidos de terras rarasé apenas alguns por cento e outros ainda mais baixos. Para atender aos requisitos de produção de fundição,Terra raraOs minerais são separados dos minerais gangues e de outros minerais úteis através da beneficiação antes da fundição, a fim de aumentar o conteúdo de óxidos de terras raras e obter concentrados de terras raras que podem atender aos requisitos da metalurgia da Terra Rara. O beneficiário de minérios de terras raras geralmente adota o método de flutuação, geralmente complementado por múltiplas combinações de gravidade e separação magnética para formar um fluxo do processo de benéficos.
OTerra raraO depósito na mina de Baiyunebo na Mongólia Interior é um depósito de dolomita de ferro carbonato, composto principalmente por minerais de terras raras que acompanham em minério de ferro (além de minério de cério de fluorocarbono e monazita, também existem váriosnióbioeTerra raraminerais).
O minério extraído contém cerca de 30% de ferro e cerca de 5% de óxidos de terras raras. Depois de esmagar o minério grande na mina, ele é transportado de trem para a planta de beneficiamento da Baotou Iron and Steel Group Company. A tarefa da planta de beneficiamento é aumentarFe2o3De 33% a mais de 55%, primeiro moagem e classificação em um moinho de bolas cônicas e, em seguida, selecionando um concentrado de ferro primário de 62-65% Fe2O3 (óxido de ferro) usando um separador magnético cilíndrico. Os rejeitos continuam a sofrer flotação e separação magnética para obter um concentrado secundário de ferro contendo mais de 45%Fe2o3(óxido de ferro). A Terra Rara é enriquecida em espuma de flutuação, com um grau de 10 a 15%. O concentrado pode ser selecionado usando uma mesa de agitação para produzir um concentrado grosseiro com um teor de REO de 30%. Depois de ser reprocessado por equipamentos de beneficiamento, pode -se obter um concentrado de terra raro com um teor de REO superior a 60%.
Método de decomposição de concentrado de terra rara
·Terra raraOs elementos nos concentrados geralmente existem na forma de carbonatos insolúveis, fluoretos, fosfatos, óxidos ou silicatos. Os elementos de terras raras devem ser convertidas em compostos solúveis em água ou ácidos inorgânicos através de várias mudanças químicas e, em seguida, sofrem processos como dissolução, separação, purificação, concentração ou calcinação para produzir vários misturadosTerra raraCompostos como cloretos de terras raras mistas, que podem ser usadas como produtos ou matérias -primas para separar elementos de terras raras únicas. Este processo é chamadoTerra raraDecomposição concentrada, também conhecida como pré-tratamento.
· Existem muitos métodos para decomporTerra raraConcentrados, que geralmente podem ser divididos em três categorias: método ácido, método alcalino e decomposição da cloração. A decomposição ácida pode ser dividida ainda mais em decomposição do ácido clorídrico, decomposição do ácido sulfúrico e decomposição do ácido hidrofluórico. A decomposição alcalina pode ser dividida em decomposição de hidróxido de sódio, fusão de hidróxido de sódio ou métodos de torrefação de refrigerante. O fluxo de processo apropriado é geralmente selecionado com base nos princípios do tipo concentrado, características de grau, plano de produto, conveniência para a recuperação e utilização abrangente de elementos de terras não raras, benefício para a higiene do trabalho e proteção ambiental e racionalidade econômica.
· Embora quase 200 minerais de elementos raros e dispersos tenham sido descobertos, eles não foram enriquecidos em depósitos independentes com mineração industrial devido à sua raridade. Até agora, apenas raro independentegermânio, selênio, etelúrioOs depósitos foram descobertos, mas a escala dos depósitos não é muito grande.
Fundição de terras raras
· Existem dois métodos paraTerra rarafundição, hidrometalurgia e pirometalurgia.
· Todo o processo de hidrometalurgia de terras raras e metalurgia química de metal está principalmente em solução e solvente, como a decomposição de concentrado de terra rara, separação e extração deóxidos de terras raras, compostos e metais de terras raras únicas, que usam processos de separação química, como precipitação, cristalização, redução de oxidação, extração de solventes e troca de íons. O método mais usado é a extração de solvente orgânica, que é um processo universal para a separação industrial de elementos de terras raras únicas de alta pureza. O processo de hidrometalurgia é complexo e a pureza do produto é alta. Este método possui uma ampla gama de aplicações na produção de produtos acabados.
O processo pirometalúrgico é simples e possui alta produtividade.Terra raraA pirometalurgia inclui principalmente a produção deligas de terras raraspelo método de redução de silicotérmica, a produção de metais de terras raras ou ligas pelo método de eletrólise de sal fundido e a produção deligas de terras raraspor método de redução térmica de metal etc.
A característica comum da pirometalurgia é a produção em condições de alta temperatura.
Processo de produção de terras raras
·Terra raracarbonato ecloreto de terras rarassão os dois principais produtos principais noTerra raraindústria. De um modo geral, atualmente existem dois processos principais para produzir esses dois produtos. Um processo é o processo de torrefação de ácido sulfúrico concentrado, e o outro processo é chamado de processo de refrigerante cáustico, abreviado como o processo de refrigerante cáustico.
· Além de estar presente em vários minerais de terras raras, uma parte significativa deelementos de terras rarasNa natureza, coexistem com minerais de apatita e fosfato. As reservas totais de minério de fosfato mundial são aproximadamente 100 bilhões de toneladas, com uma médiaTerra raraConteúdo de 0,5 ‰. Estima -se que a quantidade total deTerra raraAssociado ao minério de fosfato no mundo é de 50 milhões de toneladas. Em resposta às características de baixoTerra raraO conteúdo e o status de ocorrência especial nas minas, vários processos de recuperação foram estudados, tanto nacional quanto internacionalmente, que podem ser divididos em métodos úmidos e térmicos. Nos métodos úmidos, eles podem ser divididos no método do ácido nítrico, método do ácido clorídrico e método de ácido sulfúrico de acordo com os diferentes ácidos decompositivos. Existem várias maneiras de recuperar terras raras de processos químicos de fósforo, todos intimamente relacionados aos métodos de processamento de minério de fosfato. Durante o processo de produção térmica, oTerra raraA taxa de recuperação pode atingir 60%.
Com a utilização contínua dos recursos rochosos de fosfato e a mudança para o desenvolvimento de rochas fosfato de baixa qualidade, o processo de ácido fosfórico do ácido sulfúrico se tornou o método mainstream na indústria química de fosfato e a recuperação deelementos de terras rarasNo ácido sulfúrico, o ácido fosfórico do processo se tornou um ponto de pesquisa de pesquisa. No processo de produção de ácido fosfórico do processo úmido do ácido sulfúrico, o processo de controle do enriquecimento de terras raras no ácido fosfórico e depois usando a extração de solvente orgânica para extrair terras raras tem mais vantagens do que os métodos desenvolvidos precoces.
Processo de extração de terras raras
Solubilidade do ácido sulfúrico
CérioGrupo (insolúvel em sais complexos de sulfato) -lantânio, cério, praseodímio, neodímio, e promethium;
TérbioGrupo (ligeiramente solúvel em sais complexos de sulfato) -samário, Europium, Gadolínio, térbio, Disprósio, eHolmium;
ÍtrioGrupo (solúvel em sais complexos de sulfato) -ítrio, erbium, túlio, itérbio,Lutetium, eescândio.
Separação de extração
LuzTerra rara(P204 Extração de acidez fraca) -lantânio, Assim,cério, praseodímio, Assim,neodímio, e promethium;
Terra rara média (extração de baixa acidez P204)-samário, Assim,Europium, Assim,Gadolínio, Assim,térbio, Assim,Disprósio;
PesadoTerra raraelementos(Extração de acidez em P204) -Holmium, Assim,
Introdução ao processo de extração
No processo de separaçãoelementos de terras raras,Devido às propriedades físicas e químicas extremamente semelhantes de 17 elementos, bem como à abundância de impurezas que acompanham emelementos de terras raras, o processo de extração é relativamente complexo e comumente usado.
Existem três tipos de processos de extração: método passo a passo, troca de íons e extração de solventes.
Método passo a passo
O método de separação e purificação usando a diferença na solubilidade dos compostos em solventes é chamado de método passo a passo. Deítrio(Y) paraLutetium(LU), uma única separação entre todos os que ocorrem naturalmenteelementos de terras raras, incluindo Radium descoberto pelo casal Curie,
Todos eles são separados usando esse método. O procedimento operacional desse método é relativamente complexo, e a única separação de todos os elementos de terras raras levou mais de 100 anos, com uma separação e uma operação repetida atingindo 20000 vezes. Para trabalhadores químicos, seu trabalho
A força é relativamente alta e o processo é relativamente complexo. Portanto, o uso desse método não pode produzir uma única terra rara em grandes quantidades.
Troca iônica
O trabalho de pesquisa sobre elementos de terras raras foi prejudicado pela incapacidade de produzir um únicoElemento de Terra RaraEm grandes quantidades através de métodos passo a passo. Para analisar oelementos de terras rarasContido em produtos de fissão nuclear e remover os elementos da Terra Rara do urânio e o tório, a cromatografia de troca iônica (cromatografia de troca iônica) foi estudada com sucesso, que foi então usada para a separação deElemento de Terra Raras. A vantagem do método de troca iônica é que vários elementos podem ser separados em uma operação. E também pode obter produtos de alta pureza. No entanto, a desvantagem é que ela não pode ser processada continuamente, com um longo ciclo operacional e altos custos para regeneração e troca de resina. Portanto, isso, uma vez que o principal método para separar grandes quantidades de terras raras foi aposentado do método de separação convencional e substituído pelo método de extração de solvente. No entanto, devido às excelentes características da cromatografia de troca iônica na obtenção de produtos de terras raras únicas de alta pureza, atualmente, a fim de produzir produtos únicos de pureza ultra-alta e separar alguns elementos pesados de terras raras, também é necessário usar cromatografia de troca iônica para separar e produzir um produto de terras raras.
Extração de solvente
O método de uso de solventes orgânicos para extrair e separar a substância extraída de uma solução aquosa imiscível é chamada de extração de líquido líquido orgânico de solvente, abreviado como extração de solvente. É um processo de transferência de massa que transfere substâncias de uma fase líquida para outra. O método de extração de solvente foi aplicado anteriormente em química petroquímica, orgânica, química farmacêutica e química analítica. No entanto, nos últimos quarenta anos, devido ao desenvolvimento da ciência e tecnologia da energia atômica, bem como à necessidade de produção de substâncias ultrapura e elementos raros, a extração de solventes fez um grande progresso em indústrias como a indústria de combustíveis nucleares e a metalurgia rara. A China alcançou um alto nível de pesquisa na teoria da extração, a síntese e a aplicação de novos extratantes e o processo de extração para a separação de elementos de terras raras. Comparado com métodos de separação, como precipitação graduada, cristalização graduada e troca de íons, a extração de solventes possui uma série de vantagens, como um bom efeito de separação, grande capacidade de produção, conveniência para produção rápida e contínua e controle automático fácil de obter. Portanto, tornou -se gradualmente o principal método para separar grandes quantidades deTerra raras.
Purificação de terras raras
Matérias -primas de produção
Metais de terras rarassão geralmente divididos em metais de terras raras mistas e solteirasmetais de terras raras. A composição de mistometais de terras rarasé semelhante à composição original de terras raras no minério, e um único metal é um metal separado e refinado de cada terra rara. É difícil reduziróxido de terras rarass (exceto os óxidos desamário, Assim,Europium,, túlio, Assim,itérbio) em um único metal usando métodos metalúrgicos gerais, devido ao seu alto calor de formação e alta estabilidade. Portanto, as matérias -primas comumente usadas para a produção demetais de terras rarasAtualmente, são seus cloretos e fluoretos.
Eletrólise de sal fundido
A produção em massa de mistometais de terras rarasNa indústria, geralmente usa o método de eletrólise de sal fundido. Existem dois métodos de eletrólise: eletrólise de cloreto e eletrólise de óxido. O método de preparação de um únicometais de terras rarasvaria dependendo do elemento.samário, Assim,Europium,,túlio, Assim,itérbionão são adequados para a preparação eletrolítica devido à sua alta pressão de vapor e, em vez disso, são preparados usando o método de destilação de redução. Outros elementos podem ser preparados por eletrólise ou método de redução térmica de metal.
A eletrólise de cloreto é o método mais comum para a produção de metais, especialmente para metais de terras raras mistas. O processo é simples, econômico e requer investimento mínimo. No entanto, a maior desvantagem é o lançamento de gás de cloro, que polui o meio ambiente. A eletrólise de óxido não libera gases nocivos, mas o custo é um pouco maior. Geralmente, um único preço únicoterras rarascomoneodímioepraseodímiosão produzidos usando eletrólise de óxido.
O método de eletrólise de redução de vácuo pode preparar apenas grau industrial geralmetais de terras raras. Para se prepararmetais de terras rarasCom baixa impurezas e alta pureza, geralmente é usado o método de redução térmica a vácuo. Este método pode produzir todos os metais de terras raras únicas, massamário, Assim,Europium,,túlio, Assim,itérbionão pode ser produzido usando esse método. O potencial redox desamário, Assim,Europium,,túlio, Assim,itérbioe cálcio reduz apenas parcialmenteTerra rarafluoreto. Geralmente, a preparação desses metais é baseada nos princípios de alta pressão de vapor desses metais e baixa pressão de vapor demetal lantanums. Os óxidos desses quatroterras rarassão misturados com fragmentos demetal lantanumS e comprimido em blocos e reduzido em um forno a vácuo.Lantânioé mais ativo, enquantosamário, Assim,Europium,,túlio, Assim,itérbiosão reduzidos a ouro porlantânioe coletado na condensação, facilitando a separação da escória.
Hora de postagem: Nov-07-2023