Pengantar Teknologi Industri Tanah Jarang
·Tanah jarang ibukan merupakan unsur logam, tetapi merupakan istilah kolektif untuk 15 unsur tanah jarang danitriumDanskandiumOleh karena itu, 17 unsur tanah jarang dan berbagai senyawanya memiliki berbagai kegunaan, mulai dari klorida dengan kemurnian 46% hingga oksida tanah jarang tunggal danlogam tanah jarangdengan kemurnian 99,9999%. Dengan penambahan senyawa dan campuran terkait, ada banyak sekali produk tanah jarang. Jadi,tanah jarangTeknologi juga beragam berdasarkan perbedaan 17 unsur tersebut. Namun, karena unsur tanah jarang dapat dibagi menjadi cerium danitriumpengelompokan berdasarkan karakteristik mineral, proses penambangan, peleburan, dan pemisahan mineral tanah jarang juga relatif terpadu. Dimulai dari penambangan bijih awal, metode pemisahan, proses peleburan, metode ekstraksi, dan proses pemurnian tanah jarang akan diperkenalkan satu per satu.
Pengolahan mineral tanah jarang
·Pengolahan mineral adalah proses pengolahan mekanis yang memanfaatkan perbedaan sifat fisik dan kimia antara berbagai mineral yang menyusun bijih, memanfaatkan berbagai metode, proses, dan peralatan pemurnian untuk memperkaya mineral bermanfaat dalam bijih, menghilangkan pengotor berbahaya, dan memisahkannya dari mineral pengotor.
·Di dalamtanah jarangbijih yang ditambang di seluruh dunia, kandungannyaoksida tanah jaranghanya beberapa persen, dan beberapa bahkan lebih rendah. Untuk memenuhi persyaratan produksi peleburan,tanah jarangMineral dipisahkan dari mineral pengotor dan mineral bermanfaat lainnya melalui pemurnian sebelum peleburan, untuk meningkatkan kandungan oksida tanah jarang dan memperoleh konsentrat tanah jarang yang dapat memenuhi persyaratan metalurgi tanah jarang. Pemurnian bijih tanah jarang umumnya menggunakan metode flotasi, sering kali dilengkapi dengan beberapa kombinasi pemisahan gravitasi dan magnetik untuk membentuk aliran proses pemurnian.
Itutanah jarangendapan di Tambang Baiyunebo di Mongolia Dalam adalah endapan jenis batuan karbonat dari dolomit besi, yang sebagian besar terdiri dari mineral tanah jarang yang menyertai bijih besi (selain bijih cerium fluorokarbon dan monasit, ada juga beberapaniobiumDantanah jarangmineral).
Bijih yang diekstraksi mengandung sekitar 30% besi dan sekitar 5% oksida tanah jarang. Setelah menghancurkan bijih besar di tambang, bijih tersebut diangkut dengan kereta api ke pabrik pemurnian milik Perusahaan Grup Besi dan Baja Baotou. Tugas pabrik pemurnian adalah meningkatkanFe2O3dari 33% menjadi lebih dari 55%, pertama penggilingan dan pemeringkatan pada ball mill kerucut, dan kemudian memilih konsentrat besi primer 62-65% Fe2O3 (oksida besi) menggunakan pemisah magnetik silinder. Tailing terus mengalami flotasi dan pemisahan magnetik untuk mendapatkan konsentrat besi sekunder yang mengandung lebih dari 45%Fe2O3(oksida besi). Tanah jarang diperkaya dalam busa flotasi, dengan kadar 10-15%. Konsentrat dapat dipilih menggunakan meja pengocok untuk menghasilkan konsentrat kasar dengan kandungan REO 30%. Setelah diproses ulang dengan peralatan pemurnian, konsentrat tanah jarang dengan kandungan REO lebih dari 60% dapat diperoleh.
Metode dekomposisi konsentrat tanah jarang
·Tanah jarangUnsur-unsur dalam konsentrat umumnya terdapat dalam bentuk karbonat, fluorida, fosfat, oksida, atau silikat yang tidak larut. Unsur tanah jarang harus diubah menjadi senyawa yang larut dalam air atau asam anorganik melalui berbagai perubahan kimia, kemudian mengalami proses seperti pelarutan, pemisahan, pemurnian, pemekatan, atau kalsinasi untuk menghasilkan berbagai campurantanah jarangsenyawa seperti campuran klorida tanah jarang, yang dapat digunakan sebagai produk atau bahan baku untuk memisahkan unsur tanah jarang tunggal. Proses ini disebuttanah jarangdekomposisi konsentrat, juga dikenal sebagai pra-perlakuan.
·Ada banyak metode untuk menguraikantanah jarangkonsentrat, yang secara umum dapat dibagi menjadi tiga kategori: metode asam, metode alkali, dan dekomposisi klorinasi. Dekomposisi asam dapat dibagi lagi menjadi dekomposisi asam klorida, dekomposisi asam sulfat, dan dekomposisi asam fluorida. Dekomposisi alkali dapat dibagi lagi menjadi dekomposisi natrium hidroksida, peleburan natrium hidroksida, atau metode pemanggangan soda. Alur proses yang tepat umumnya dipilih berdasarkan prinsip jenis konsentrat, karakteristik mutu, rencana produk, kemudahan untuk pemulihan dan pemanfaatan komprehensif unsur tanah jarang, manfaat untuk kebersihan tenaga kerja dan perlindungan lingkungan, serta rasionalitas ekonomi.
·Meskipun hampir 200 mineral unsur langka dan tersebar telah ditemukan, namun mineral-mineral tersebut belum diperkaya menjadi endapan independen dengan penambangan industri karena kelangkaannya. Sejauh ini, hanya mineral-mineral independen yang langkabahasa jerman, Selenium, Danteluriumtelah ditemukan endapan, tetapi skala endapannya tidak terlalu besar.
Peleburan tanah jarang
·Ada dua metode untuktanah jarangpeleburan, hidrometalurgi dan pirometalurgi.
·Seluruh proses hidrometalurgi tanah jarang dan metalurgi kimia logam sebagian besar dalam larutan dan pelarut, seperti penguraian konsentrat tanah jarang, pemisahan dan ekstraksioksida tanah jarang, senyawa, dan logam tanah jarang tunggal, yang menggunakan proses pemisahan kimia seperti presipitasi, kristalisasi, oksidasi-reduksi, ekstraksi pelarut, dan pertukaran ion. Metode yang paling umum digunakan adalah ekstraksi pelarut organik, yang merupakan proses universal untuk pemisahan industri unsur tanah jarang tunggal dengan kemurnian tinggi. Proses hidrometalurgi rumit dan kemurnian produknya tinggi. Metode ini memiliki berbagai aplikasi dalam memproduksi produk jadi.
Proses pirometalurgi sederhana dan memiliki produktivitas tinggi.Tanah jarangpirometalurgi terutama mencakup produksipaduan tanah jarangdengan metode reduksi silikotermik, produksi logam tanah jarang atau paduannya dengan metode elektrolisis garam cair, dan produksipaduan tanah jarangdengan metode reduksi termal logam dll.
Karakteristik umum pirometalurgi adalah produksi dalam kondisi suhu tinggi.
Proses produksi tanah jarang
·Tanah jarangkarbonat danklorida tanah jarangadalah dua produk utama utama ditanah jarangindustri. Secara umum, saat ini terdapat dua proses utama untuk memproduksi kedua produk ini. Salah satu proses adalah proses pemanggangan asam sulfat pekat, dan proses lainnya disebut proses soda kaustik, disingkat proses soda kaustik.
·Selain hadir dalam berbagai mineral tanah jarang, sebagian besarunsur tanah jarangdi alam hidup berdampingan dengan mineral apatit dan batuan fosfat. Total cadangan bijih fosfat dunia sekitar 100 miliar ton, dengan rata-ratatanah jarangkandungan 0,5 ‰. Diperkirakan jumlah totaltanah jarangyang terkait dengan bijih fosfat di dunia adalah 50 juta ton. Menanggapi karakteristik rendahnyatanah jarangKandungan 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, 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 sumber daya batuan fosfat yang berkelanjutan dan peralihan menuju pengembangan batuan fosfat berkualitas rendah, proses asam fosfat basah asam sulfat telah menjadi metode utama dalam industri kimia fosfat, dan pemulihanunsur tanah jarangdalam proses basah asam sulfat, asam fosfat telah menjadi pusat penelitian. Dalam proses produksi asam sulfat, asam fosfat proses basah, proses pengendalian pengayaan tanah jarang dalam asam fosfat dan kemudian menggunakan ekstraksi pelarut organik untuk mengekstrak tanah jarang memiliki lebih banyak keuntungan daripada metode yang dikembangkan sebelumnya.
Proses ekstraksi tanah jarang
Kelarutan asam sulfat
Seriumkelompok (tidak larut dalam garam kompleks sulfat) –lantanum, cerium, praseodimium, neodimium, dan prometium;
Terbiumkelompok (sedikit larut dalam garam kompleks sulfat) -samaria, eropa, gadolinium, terbium, disprosium, Danlogam mulia;
Itriumkelompok (larut dalam garam kompleks sulfat) –itrium, besi, tulium, iterbium,lutesium, Danskandium.
Pemisahan ekstraksi
Lamputanah jarang(P204 ekstraksi keasaman lemah) –lantanumBahasa Indonesia:cerium, praseodimiumBahasa Indonesia:neodimium, dan prometium;
Tanah jarang tengah (ekstraksi keasaman rendah P204)-samariaBahasa Indonesia:eropaBahasa Indonesia:gadoliniumBahasa Indonesia:terbiumBahasa Indonesia:disprosium;
Berattanah jarangelemen(ekstraksi keasaman dalam P204) -logam muliaBahasa Indonesia:
Pengantar Proses Ekstraksi
Dalam proses pemisahanunsur tanah jarang,karena sifat fisik dan kimia yang sangat mirip dari 17 unsur, serta banyaknya pengotor yang menyertainyaunsur tanah jarang, proses ekstraksi relatif rumit 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 dengan menggunakan perbedaan kelarutan senyawa dalam pelarut disebut metode langkah demi langkah.itrium(Y) sampailutesium(Lu), pemisahan tunggal antara semua yang terjadi secara alamiunsur tanah jarang, termasuk radium yang ditemukan oleh pasangan Curie,
Semuanya dipisahkan dengan metode ini. Prosedur operasi metode ini relatif rumit, dan pemisahan tunggal semua unsur tanah jarang memakan waktu lebih dari 100 tahun, dengan satu kali pemisahan dan operasi berulang mencapai 20.000 kali. Bagi pekerja kimia, pekerjaan mereka
Kekuatannya relatif tinggi dan prosesnya relatif rumit. Oleh karena itu, metode ini tidak dapat menghasilkan satu logam tanah jarang dalam jumlah besar.
Pertukaran ion
Penelitian tentang unsur tanah jarang terhambat karena tidak dapat menghasilkan satu pun unsur tanah jarang.unsur tanah jarangdalam jumlah besar melalui metode langkah demi langkah. Untuk menganalisisunsur tanah jarangterkandung dalam produk fisi nuklir dan menghilangkan unsur tanah jarang dari uranium dan thorium, kromatografi pertukaran ion (ion exchange chromatography) berhasil dipelajari, yang kemudian digunakan untuk pemisahanunsur tanah jarangs. Keuntungan metode pertukaran ion adalah beberapa elemen dapat dipisahkan dalam satu operasi. Dan juga dapat memperoleh produk dengan kemurnian tinggi. Namun, kerugiannya adalah tidak dapat diproses secara terus-menerus, dengan siklus operasi yang panjang dan biaya tinggi untuk regenerasi dan pertukaran resin. Oleh karena itu, metode utama untuk memisahkan sejumlah besar tanah jarang ini telah dihentikan dari metode pemisahan arus utama dan digantikan oleh metode ekstraksi pelarut. Namun, karena karakteristik kromatografi pertukaran ion yang luar biasa dalam memperoleh produk tanah jarang tunggal dengan kemurnian tinggi, saat ini, untuk menghasilkan produk tunggal dengan kemurnian sangat tinggi dan memisahkan beberapa elemen tanah jarang yang berat, kromatografi pertukaran ion juga diperlukan untuk memisahkan dan menghasilkan produk tanah jarang.
Ekstraksi pelarut
Metode penggunaan pelarut organik untuk mengekstrak dan memisahkan zat yang diekstraksi dari larutan berair yang tidak bercampur disebut ekstraksi cair-cair pelarut organik, disingkat ekstraksi pelarut. Ini adalah proses perpindahan massa yang memindahkan zat dari satu fase cair ke fase cair lainnya. Metode ekstraksi pelarut telah diterapkan sebelumnya dalam petrokimia, kimia organik, kimia farmasi, dan kimia analitik. Namun, dalam empat puluh tahun terakhir, karena perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi energi atom, serta kebutuhan untuk produksi zat ultramurni dan elemen langka, ekstraksi pelarut telah membuat kemajuan besar dalam industri seperti industri bahan bakar nuklir dan metalurgi langka. Tiongkok 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 presipitasi bertingkat, kristalisasi bertingkat, dan pertukaran ion, ekstraksi pelarut memiliki serangkaian keunggulan seperti efek pemisahan yang baik, kapasitas produksi yang besar, kemudahan untuk produksi yang cepat dan berkelanjutan, dan mudah untuk mencapai kontrol otomatis. Oleh karena itu, secara bertahap telah menjadi metode utama untuk memisahkan sejumlah besartanah jarangs.
Pemurnian tanah jarang
Bahan baku produksi
Logam tanah jarangSecara umum dibagi menjadi logam tanah jarang campuran dan logam tanah jarang tunggal.logam tanah jarangKomposisi campuranlogam tanah jarangmirip dengan komposisi tanah jarang asli dalam bijih, dan logam tunggal adalah logam yang dipisahkan dan dimurnikan dari setiap tanah jarang. Sulit untuk mengurangioksida tanah jarangs (kecuali oksidasamariaBahasa Indonesia:eropa,, tuliumBahasa Indonesia:iterbium) menjadi logam tunggal dengan menggunakan metode metalurgi umum, karena panas pembentukannya yang tinggi dan stabilitasnya yang tinggi. Oleh karena itu, bahan baku yang umum digunakan untuk produksilogam tanah jarangsaat ini adalah klorida dan fluoridanya.
Elektrolisis garam cair
Produksi massal campuranlogam tanah jarangDalam industri umumnya menggunakan metode elektrolisis garam cair. Terdapat dua metode elektrolisis yaitu elektrolisis klorida dan elektrolisis oksida. Metode pembuatan larutan tunggallogam tanah jarangbervariasi tergantung pada unsurnya.samariaBahasa Indonesia:eropa,,tuliumBahasa Indonesia:iterbiumtidak cocok untuk persiapan elektrolitik karena tekanan uapnya yang tinggi, dan sebaliknya disiapkan menggunakan metode distilasi reduksi. Unsur-unsur lain dapat disiapkan dengan elektrolisis atau metode reduksi termal logam.
Elektrolisis klorida merupakan metode yang paling umum untuk memproduksi logam, terutama untuk logam tanah jarang campuran. Prosesnya sederhana, hemat biaya, dan membutuhkan investasi minimal. Namun, kelemahan terbesarnya adalah pelepasan gas klorin, yang mencemari lingkungan. Elektrolisis oksida tidak melepaskan gas berbahaya, tetapi biayanya sedikit lebih tinggi. Umumnya, logam tunggal dengan harga tinggitanah jarangsepertineodimiumDanpraseodimiumdiproduksi menggunakan elektrolisis oksida.
Metode elektrolisis reduksi vakum hanya dapat menyiapkan kelas industri umumlogam tanah jarangUntuk mempersiapkanlogam tanah jarangdengan pengotor rendah dan kemurnian tinggi, metode reduksi termal vakum umumnya digunakan. Metode ini dapat menghasilkan semua logam tanah jarang tunggal, tetapisamariaBahasa Indonesia:eropa,,tuliumBahasa Indonesia:iterbiumtidak dapat diproduksi dengan menggunakan metode ini. Potensi redokssamariaBahasa Indonesia:eropa,,tuliumBahasa Indonesia:iterbiumdan kalsium hanya mengurangi sebagiantanah jarangfluoride. Secara umum, persiapan logam-logam ini didasarkan pada prinsip tekanan uap tinggi logam-logam ini dan tekanan uap rendahlogam lantanums. Oksida dari keempatnyatanah jarangdicampur dengan pecahan-pecahanlogam lantanumdan dipadatkan menjadi balok, dan direduksi dalam tungku vakum.Lantanumlebih aktif, sementarasamariaBahasa Indonesia:eropa,,tuliumBahasa Indonesia:iterbiumdireduksi menjadi emas olehlantanumdan terkumpul melalui kondensasi, sehingga mudah dipisahkan dari terak.
Waktu posting: 07-Nov-2023