Pengantar Teknologi Industri Jangka Bumi
·Bumi jarang ibukan unsur logam, tetapi istilah kolektif untuk 15 elemen tanah jarang danyttriumDanSkandium. Oleh karena itu, 17 elemen tanah jarang dan berbagai senyawa mereka memiliki berbagai kegunaan, mulai dari klorida dengan kemurnian 46% hingga oksida tanah jarang tunggal danLogam Bumi Jarangdengan kemurnian 99,9999%. Dengan penambahan senyawa dan campuran terkait, ada banyak produk tanah jarang. Jadi,tanah jarangTeknologi juga beragam berdasarkan perbedaan 17 elemen ini. Namun, karena fakta bahwa unsur -unsur tanah jarang dapat dibagi menjadi cerium danyttriumKelompok yang didasarkan pada karakteristik mineral, proses penambangan, peleburan, dan pemisahan mineral tanah jarang juga relatif terpadu. Mulai dari penambangan bijih awal, metode pemisahan, proses peleburan, metode ekstraksi, dan proses pemurnian tanah jarang akan diperkenalkan satu per satu.
Pemrosesan mineral tanah jarang
· Pemrosesan mineral adalah proses pemrosesan mekanis yang memanfaatkan perbedaan sifat fisik dan kimia antara berbagai mineral yang membentuk bijih, memanfaatkan berbagai metode penerima manfaat, proses, dan peralatan untuk memperkaya mineral yang berguna dalam bijih, menghilangkan kotoran yang berbahaya, dan memisahkannya dari mineral gangue.
· Ditanah jarangBijih ditambang di seluruh dunia, isioksida tanah jaranghanya beberapa persen, dan beberapa bahkan lebih rendah. Untuk memenuhi persyaratan produksi peleburan,tanah jarangMineral dipisahkan dari mineral gangue dan mineral bermanfaat lainnya melalui penerima manfaat sebelum peleburan, untuk meningkatkan kandungan oksida tanah jarang dan mendapatkan konsentrat tanah jarang yang dapat memenuhi persyaratan metalurgi tanah jarang. Manfaat dari bijih tanah jarang umumnya mengadopsi metode flotasi, sering ditambah dengan beberapa kombinasi gravitasi dan pemisahan magnetik untuk membentuk aliran proses penerima.
Itutanah jarangDeposit di tambang Baiyunebo di Mongolia bagian dalam adalah deposit tipe batuan karbonat dari dolomit besi, terutama terdiri dari mineral tanah jarang yang menyertai pada bijih besi (selain bijih cerium fluorokarbon dan monasit, ada beberapaniobiumDantanah jarangmineral).
Bijih yang diekstraksi mengandung sekitar 30% zat besi dan sekitar 5% oksida tanah jarang. Setelah menghancurkan bijih besar di tambang, diangkut dengan kereta api ke pabrik penerima Baotou Iron dan Steel Group Company. Tugas pabrik penerima adalah untuk meningkatFe2O3Dari 33% menjadi lebih dari 55%, penggilingan dan penilaian pertama pada pabrik bola kerucut, dan kemudian memilih konsentrat besi primer 62-65% Fe2O3 (oksida besi) menggunakan pemisah magnetik silindris. Tailing terus menjalani pengapungan dan pemisahan magnetik untuk mendapatkan konsentrat besi sekunder yang mengandung lebih dari 45%Fe2O3(Besi oksida). Bumi jarang diperkaya dalam busa flotasi, dengan nilai 10-15%. Konsentrat dapat dipilih menggunakan tabel pengocok untuk menghasilkan konsentrat kasar dengan kandungan REO 30%. Setelah diproses ulang oleh peralatan penerima, konsentrat tanah jarang dengan kandungan REO lebih dari 60% dapat diperoleh.
Metode dekomposisi konsentrat tanah jarang
·Tanah jarangElemen dalam konsentrat umumnya ada dalam bentuk karbonat yang tidak larut, fluorida, fosfat, oksida, atau silikat. Elemen tanah jarang harus dikonversi menjadi senyawa yang larut dalam air atau asam anorganik melalui berbagai perubahan kimia, dan kemudian menjalani proses seperti pembubaran, pemisahan, pemurnian, konsentrasi, atau kalsinasi untuk menghasilkan berbagai campuran campurantanah jarangSenyawa seperti campuran klorida tanah jarang, yang dapat digunakan sebagai produk atau bahan baku untuk memisahkan elemen tanah jarang tunggal. Proses ini disebuttanah jarangDekomposisi konsentrat, juga dikenal sebagai pra-perawatan.
· Ada banyak metode untuk membusuktanah jarangkonsentrat, yang secara umum dapat dibagi menjadi tiga kategori: metode asam, metode alkali, dan dekomposisi klorinasi. Dekomposisi asam dapat dibagi lebih lanjut menjadi dekomposisi asam klorida, dekomposisi asam sulfat, dan dekomposisi asam hidrofluorat. Dekomposisi alkali dapat dibagi lebih lanjut menjadi dekomposisi natrium hidroksida, leleh natrium hidroksida, atau metode pemanggangan soda. Aliran proses yang tepat umumnya dipilih berdasarkan prinsip -prinsip jenis konsentrat, karakteristik tingkat, rencana produk, kenyamanan untuk pemulihan dan pemanfaatan komprehensif elemen -elemen bumi yang tidak langka, manfaat untuk kebersihan tenaga kerja dan perlindungan lingkungan, dan rasionalitas ekonomi.
· Meskipun hampir 200 mineral elemen langka dan tersebar telah ditemukan, mereka belum diperkaya ke dalam deposit independen dengan penambangan industri karena kelangkaannya. Sejauh ini, hanya mandiri langkagermanium, selenium, DanTelluriumDeposit telah ditemukan, tetapi skala deposit tidak terlalu besar.
Peleburan tanah jarang
· Ada dua metode untuktanah jarangpeleburan, hidrometalurgi, dan pyrometalurgy.
· Seluruh proses metalurgi kimia hidrometalurgi dan logam langka sebagian besar dalam larutan dan pelarut, seperti dekomposisi konsentrat tanah jarang, pemisahan dan ekstraksi darioksida tanah jarang, senyawa, dan logam tanah jarang tunggal, yang menggunakan proses pemisahan kimia seperti presipitasi, kristalisasi, pengurangan oksidasi, ekstraksi pelarut, dan pertukaran ion. Metode yang paling umum digunakan adalah ekstraksi pelarut organik, yang merupakan proses universal untuk pemisahan industri elemen tanah jarang tunggal dengan kemurnian tinggi. Proses hidrometalurgi kompleks dan kemurnian produknya tinggi. Metode ini memiliki berbagai aplikasi dalam memproduksi produk jadi.
Proses pyrometalurgi sederhana dan memiliki produktivitas tinggi.Tanah jarangPyrometalurgi terutama mencakup produksiPaduan tanah jarangDengan metode reduksi silicothermic, produksi logam tanah jarang atau paduan dengan metode elektrolisis garam cair, dan produksiPaduan tanah jarangdengan metode reduksi termal logam dll.
Karakteristik umum pyrometalurgi adalah produksi dalam kondisi suhu tinggi.
Proses Produksi Jangka Bumi
·Tanah jarangkarbonat danBumi jarang kloridaadalah dua produk utama utama ditanah jarangindustri. Secara umum, saat ini ada dua proses utama untuk memproduksi dua produk ini. Salah satu proses adalah proses pemanggangan asam sulfat pekat, dan proses lainnya disebut proses soda kaustik, disingkat sebagai proses soda kaustik.
· Selain hadir dalam berbagai mineral tanah jarang, sebagian besarElemen Bumi Jarangdi alam hidup berdampingan dengan apatit dan mineral batuan fosfat. Total cadangan bijih fosfat dunia adalah sekitar 100 miliar ton, dengan rata -ratatanah jarangkonten 0,5 ‰. Diperkirakan jumlah totaltanah jarangTerkait dengan bijih fosfat di dunia adalah 50 juta ton. Menanggapi karakteristik rendahtanah jarangKonten dan status kejadian khusus di tambang, berbagai proses pemulihan telah dipelajari baik di dalam negeri maupun internasional, yang dapat dibagi menjadi metode basah dan termal. Dalam metode basah, mereka dapat dibagi menjadi metode asam nitrat, metode asam klorida, dan metode asam sulfat sesuai dengan asam dekomposisi yang berbeda. Ada berbagai cara untuk memulihkan tanah jarang dari proses kimia fosfor, yang semuanya terkait erat dengan metode pemrosesan bijih fosfat. Selama proses produksi termal,tanah jarangTingkat pemulihan dapat mencapai 60%.
Dengan pemanfaatan berkelanjutan sumber daya batuan fosfat dan pergeseran menuju pengembangan batuan fosfat berkualitas rendah, proses asam basah asam sulfat proses asam fosfat telah menjadi metode utama dalam industri kimia fosfat, dan pemulihan dariElemen Bumi JarangDalam proses basah asam sulfat asam fosfat telah menjadi hotspot penelitian. Dalam proses produksi asam sulfat asam basah asam fosfat, proses mengendalikan pengayaan tanah jarang dalam asam fosfat dan kemudian menggunakan ekstraksi pelarut organik untuk mengekstraksi tanah jarang memiliki lebih banyak keunggulan daripada metode yang dikembangkan awal.
Proses ekstraksi tanah jarang
Kelarutan asam sulfat
Ceriumkelompok (tidak larut dalam garam kompleks sulfat) -Lanthanum, cerium, Praseodymium, Neodymium, dan promethium;
Terbumkelompok (sedikit larut dalam garam kompleks sulfat) -Samarium, Eropa, Gadolinium, terbum, Dysprosium, DanHolmium;
Yttriumkelompok (larut dalam garam kompleks sulfat) -yttrium, Erbium, Thulium, ytterbium,Lutetium, DanSkandium.
Pemisahan ekstraksi
Lamputanah jarang(P204 Ekstraksi Keasaman Lemah) -Lanthanum,cerium, Praseodymium,Neodymium, dan promethium;
Bumi jarang tengah (P204 ekstraksi keasaman rendah)-Samarium,Eropa,Gadolinium,terbum,Dysprosium;
Berattanah jarangelemen(Ekstraksi keasaman dalam P204) -Holmium,
Pengantar proses ekstraksi
Dalam proses pemisahanelemen tanah jarang,Karena sifat fisik dan kimia yang sangat mirip dari 17 elemen, serta kelimpahan kotoran yang menyertainyaElemen Bumi Jarang, proses ekstraksi relatif kompleks dan umum digunakan.
Ada tiga jenis proses ekstraksi: metode langkah demi langkah, pertukaran ion, dan ekstraksi pelarut.
Metode langkah demi langkah
Metode pemisahan dan pemurnian menggunakan perbedaan kelarutan senyawa dalam pelarut disebut metode langkah demi langkah. Dariyttrium(Y) keLutetium(LU), pemisahan tunggal antara semua yang terjadi secara alamiElemen Bumi Jarang, termasuk radium yang ditemukan oleh pasangan Curie,
Mereka semua terpisah menggunakan metode ini. Prosedur operasi metode ini relatif kompleks, dan pemisahan tunggal dari semua elemen tanah jarang memakan waktu lebih dari 100 tahun, dengan satu pemisahan dan operasi berulang kali mencapai 20000 kali. Untuk pekerja kimia, pekerjaan mereka
Kekuatannya relatif tinggi dan prosesnya relatif kompleks. Oleh karena itu, menggunakan metode ini tidak dapat menghasilkan tanah langka tunggal dalam jumlah besar.
Pertukaran ion
Pekerjaan penelitian tentang elemen tanah jarang telah terhalang oleh ketidakmampuan untuk menghasilkan satuElemen Bumi Jarangdalam jumlah besar melalui metode langkah demi langkah. Untuk menganalisisElemen Bumi Jarangterkandung dalam produk fisi nuklir dan menghilangkan unsur -unsur tanah jarang dari uranium dan thorium, kromatografi pertukaran ion (kromatografi pertukaran ion) telah berhasil dipelajari, yang kemudian digunakan untuk pemisahanElemen Bumi JarangS. Keuntungan dari metode pertukaran ion adalah bahwa beberapa elemen dapat dipisahkan dalam satu operasi. Dan itu juga dapat memperoleh produk dengan kemurnian tinggi. Namun, kerugiannya adalah bahwa ia tidak dapat diproses terus menerus, dengan siklus operasi yang panjang dan biaya tinggi untuk regenerasi resin dan pertukaran. Oleh karena itu, ini sekali metode utama untuk memisahkan sejumlah besar tanah jarang telah pensiun dari metode pemisahan arus utama dan digantikan dengan metode ekstraksi pelarut. Namun, karena karakteristik luar biasa dari kromatografi pertukaran ion dalam memperoleh produk tanah langka tunggal dengan kemurnian tinggi, saat ini, untuk menghasilkan produk tunggal yang sangat tinggi dan memisahkan beberapa elemen tanah langka berat, juga perlu menggunakan kromatografi pertukaran ion untuk memisahkan dan menghasilkan produk tanah langka.
Ekstraksi pelarut
Metode menggunakan pelarut organik untuk mengekstrak dan memisahkan zat yang diekstraksi dari larutan berair yang tidak terlihat disebut ekstraksi cair-cairan pelarut organik, disingkat ekstraksi pelarut. Ini adalah proses perpindahan massa yang mentransfer zat dari satu fase cair ke fase lainnya. Metode ekstraksi pelarut telah diterapkan sebelumnya dalam petrokimia, kimia organik, kimia farmasi, dan kimia analitik. Namun, dalam empat puluh tahun terakhir, karena pengembangan ilmu dan teknologi energi atom, serta kebutuhan untuk produksi zat ultrapure dan elemen langka, ekstraksi pelarut telah membuat kemajuan besar dalam industri seperti industri bahan bakar nuklir dan metalurgi langka. Cina telah mencapai tingkat penelitian yang tinggi dalam teori ekstraksi, sintesis dan penerapan ekstraktan baru, dan proses ekstraksi untuk pemisahan elemen tanah jarang. Dibandingkan dengan metode pemisahan seperti curah hujan bertingkat, kristalisasi bertingkat, dan pertukaran ion, ekstraksi pelarut memiliki serangkaian keunggulan seperti efek pemisahan yang baik, kapasitas produksi yang besar, kenyamanan untuk produksi yang cepat dan berkelanjutan, dan mudah mencapai kontrol otomatis. Oleh karena itu, secara bertahap telah menjadi metode utama untuk memisahkan sejumlah besartanah jarangs.
Pemurnian Bumi Jarang
Bahan baku produksi
Logam Bumi Jarangumumnya dibagi menjadi logam tanah jarang campuran dan lajangLogam Bumi Jarang. Komposisi campuranLogam Bumi Jarangmirip dengan komposisi tanah jarang asli dalam bijih, dan logam tunggal adalah logam yang dipisahkan dan disempurnakan dari setiap tanah jarang. Sulit untuk dikurangioksida tanah jarangs (kecuali untuk oksidaSamarium,Eropa,, Thulium,ytterbium) menjadi satu logam tunggal menggunakan metode metalurgi umum, karena panasnya formasi dan stabilitas tinggi yang tinggi. Oleh karena itu, bahan baku yang umum digunakan untuk produksiLogam Bumi JarangSaat ini adalah klorida dan fluorida mereka.
Elektrolisis garam cair
Produksi massal campuranLogam Bumi JarangDalam industri umumnya menggunakan metode elektrolisis garam cair. Ada dua metode elektrolisis: elektrolisis klorida dan elektrolisis oksida. Metode persiapan satuLogam Bumi Jarangbervariasi tergantung pada elemen.Samarium,Eropa,,Thulium,ytterbiumtidak cocok untuk persiapan elektrolitik karena tekanan uapnya yang tinggi, dan sebaliknya disiapkan menggunakan metode distilasi reduksi. Elemen lain dapat disiapkan dengan elektrolisis atau metode reduksi termal logam.
Elektrolisis klorida adalah metode yang paling umum untuk memproduksi logam, terutama untuk logam tanah jarang campuran. Prosesnya sederhana, hemat biaya, dan membutuhkan investasi minimal. Namun, kelemahan terbesar adalah pelepasan gas klorin, yang mencemari lingkungan. Elektrolisis oksida tidak melepaskan gas berbahaya, tetapi biayanya sedikit lebih tinggi. Umumnya, single dengan harga tinggiBumi jarangsepertiNeodymiumDanPraseodymiumdiproduksi menggunakan elektrolisis oksida.
Metode elektrolisis reduksi vakum hanya dapat mempersiapkan nilai industri umumLogam Bumi Jarang. Untuk mempersiapkanLogam Bumi JarangDengan kotoran rendah dan kemurnian tinggi, metode reduksi termal vakum umumnya digunakan. Metode ini dapat menghasilkan semua logam tanah jarang tunggal, tetapiSamarium,Eropa,,Thulium,ytterbiumtidak dapat diproduksi menggunakan metode ini. Potensi redoksSamarium,Eropa,,Thulium,ytterbiumdan kalsium hanya berkurang sebagiantanah jarangfluor. Secara umum, persiapan logam ini didasarkan pada prinsip -prinsip tekanan uap tinggi dari logam ini dan tekanan uap rendahLanthanum MetalS. Oksida dari keempat iniBumi jarangdicampur dengan fragmenLanthanum MetalS dan dikompres menjadi blok, dan dikurangi dalam tungku vakum.Lanthanumlebih aktif, saatSamarium,Eropa,,Thulium,ytterbiumdikurangi menjadi emasLanthanumdan dikumpulkan pada kondensasi, membuatnya mudah untuk terpisah dari terak.
Waktu posting: Nov-07-2023