Pengantar Teknologi Industri Rare Earth
·Tanah jarang iIni bukan unsur logam, melainkan istilah kolektif untuk 15 unsur tanah jarang danyttriumDanskandium.Oleh karena itu, 17 unsur tanah jarang dan berbagai senyawanya memiliki kegunaan yang beragam, mulai dari klorida dengan kemurnian 46% hingga oksida tanah jarang tunggal danlogam tanah jarangdengan kemurnian 99,9999%.Dengan penambahan senyawa dan campuran terkait, terdapat banyak produk tanah jarang yang tak terhitung jumlahnya.Jadi,tanah jarangteknologi juga beragam berdasarkan perbedaan 17 elemen tersebut.Namun karena unsur tanah jarang dapat dibedakan menjadi serium danyttriumPengelompokan berdasarkan karakteristik mineral, proses penambangan, peleburan, dan pemisahan mineral tanah jarang juga relatif menyatu.Mulai 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 pemrosesan mekanis yang memanfaatkan perbedaan sifat fisik dan kimia antara berbagai mineral penyusun bijih, menggunakan metode, proses, dan peralatan benefisiasi yang berbeda untuk memperkaya mineral bermanfaat dalam bijih, menghilangkan pengotor berbahaya, dan memisahkannya. dari mineral gangue.
·Dalamtanah jarangbijih yang ditambang di seluruh dunia, isinyaoksida tanah jaranghanya beberapa persen, bahkan ada yang lebih rendah.Untuk memenuhi persyaratan produksi peleburan,tanah jarangmineral dipisahkan dari mineral gangue dan mineral bermanfaat lainnya melalui benefisiasi sebelum peleburan, guna meningkatkan kandungan oksida tanah jarang dan memperoleh konsentrat tanah jarang yang dapat memenuhi persyaratan metalurgi tanah jarang.Manfaat bijih tanah jarang umumnya menggunakan metode flotasi, sering kali dilengkapi dengan beberapa kombinasi gravitasi dan pemisahan magnetik untuk membentuk aliran proses benefisiasi.
Itutanah jarangDeposit di Tambang Baiyunebo di Mongolia Dalam merupakan deposit jenis batuan karbonat dolomit besi, terutama terdiri dari mineral tanah jarang yang menyertai bijih besi (selain bijih serium fluorokarbon dan monasit, terdapat 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 penerima manfaat Perusahaan Grup Besi dan Baja Baotou.Tugas pabrik benefisiasi adalah meningkatkanFe2O3dari 33% menjadi lebih dari 55%, pertama-tama penggilingan dan penilaian pada ball mill berbentuk kerucut, lalu pemilihan konsentrat besi primer 62-65% Fe2O3 (oksida besi) menggunakan pemisah magnet berbentuk silinder.Tailing terus mengalami flotasi dan pemisahan magnetik untuk memperoleh konsentrat besi sekunder yang mengandung lebih dari 45%Fe2O3(besi oksida).Tanah jarang diperkaya dengan busa flotasi, dengan kadar 10-15%.Pemilihan konsentrat dapat dilakukan dengan menggunakan meja pengocok sehingga diperoleh konsentrat kasar dengan kandungan REO 30%.Setelah diolah kembali dengan peralatan benefisiasi, dapat diperoleh konsentrat tanah jarang dengan kandungan REO di atas 60%.
Metode penguraian konsentrat tanah jarang
·Tanah langkaunsur-unsur dalam konsentrat umumnya ada dalam bentuk karbonat yang tidak larut, fluorida, fosfat, oksida, atau silikat.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 campuran.tanah jarangsenyawa seperti campuran klorida tanah jarang, yang dapat digunakan sebagai produk atau bahan mentah untuk memisahkan unsur tanah jarang tunggal.Proses ini disebuttanah jarangdekomposisi konsentrat, juga dikenal sebagai pra-perawatan.
·Ada banyak metode untuk penguraiantanah 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 sesuai umumnya dipilih berdasarkan prinsip jenis konsentrat, karakteristik kadar, rencana produk, kemudahan pemulihan dan pemanfaatan komprehensif unsur tanah bukan langka, manfaat bagi kebersihan tenaga kerja dan perlindungan lingkungan, dan rasionalitas ekonomi.
·Meskipun hampir 200 mineral unsur langka dan tersebar telah ditemukan, mineral tersebut belum diperkaya menjadi endapan independen dengan pertambangan industri karena kelangkaannya.Selama ini jarang sekali yang mandiriJerman, selenium, Danteluriumdeposit telah ditemukan, tetapi skala depositnya 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 dilakukan 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 pengendapan, kristalisasi, reduksi oksidasi, 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 mempunyai cakupan aplikasi yang luas dalam memproduksi produk jadi.
Proses pirometalurgi sederhana dan memiliki produktivitas tinggi.Tanah langkapirometalurgi terutama mencakup produksipaduan tanah jarangdengan metode reduksi silikotermik, produksi logam atau paduan tanah jarang dengan metode elektrolisis garam cair, dan produksipaduan tanah jarangdengan metode reduksi termal logam dll.
Karakteristik umum dari pirometalurgi adalah produksi pada kondisi suhu tinggi.
Proses produksi tanah jarang
·Tanah langkakarbonat danklorida tanah jarangadalah dua produk utama utama ditanah jarangindustri.Secara umum, saat ini terdapat dua proses utama untuk memproduksi kedua produk tersebut.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 batuan apatit dan fosfat.Total cadangan bijih fosfat dunia rata-rata sekitar 100 miliar tontanah jarangisi 0,5‰.Diperkirakan jumlah totalnya sebesartanah 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, metode ini dapat dibagi menjadi metode asam nitrat, metode asam klorida, dan metode asam sulfat menurut asam dekomposisi yang berbeda.Ada berbagai cara untuk memulihkan tanah jarang dari proses kimia fosfor, yang kesemuanya berkaitan erat dengan metode pengolahan bijih fosfat.Selama proses produksi termal,tanah jarangtingkat kesembuhan bisa mencapai 60%.
Dengan pemanfaatan sumber daya batuan fosfat secara terus-menerus dan peralihan ke arah pengembangan batuan fosfat berkualitas rendah, proses basah asam sulfat, proses asam fosfat 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 proses basah asam fosfat, proses mengendalikan pengayaan tanah jarang dalam asam fosfat dan kemudian menggunakan ekstraksi pelarut organik untuk mengekstraksi tanah jarang memiliki keunggulan lebih dibandingkan metode yang dikembangkan awal.
Proses ekstraksi tanah jarang
Kelarutan asam sulfat
Ceriumkelompok (tidak larut dalam garam kompleks sulfat) –lantanum, serium, praseodimium, neodymium, dan prometium;
Terbiumkelompok (sedikit larut dalam garam kompleks sulfat) -samarium, europium, gadolinium, terbium, disprosium, Danholmium;
Itriumkelompok (larut dalam garam kompleks sulfat) –yttrium, erbium, thulium, ytterbium,lutetium, Danskandium.
Pemisahan ekstraksi
Lamputanah jarang(P204 ekstraksi keasaman lemah) –lantanum,serium, praseodimium,neodymium, dan prometium;
Tanah jarang tengah (ekstraksi keasaman rendah P204) -samarium,europium,gadolinium,terbium,disprosium;
Berattanah jarangelemen(ekstraksi keasaman di P204) -holmium,
Pengantar Proses Ekstraksi
Sedang 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 kompleks dan umum digunakan.
Ada tiga jenis proses ekstraksi: metode langkah demi langkah, pertukaran ion, dan ekstraksi pelarut.
Metode langkah demi langkah
Cara pemisahan dan pemurnian dengan menggunakan perbedaan kelarutan senyawa dalam pelarut disebut metode langkah demi langkah.Dariyttrium(Y) sampailutetium(Lu), pemisahan tunggal antara semua yang terjadi secara alamiunsur tanah jarang, termasuk radium yang ditemukan oleh pasangan Curie,
Semuanya dipisahkan menggunakan metode ini.Prosedur pengoperasian metode ini relatif rumit, dan pemisahan tunggal semua unsur tanah jarang memakan waktu lebih dari 100 tahun, dengan satu pemisahan dan pengoperasian berulang mencapai 20.000 kali.Bagi pekerja kimia, pekerjaan mereka
Kekuatannya relatif tinggi dan prosesnya relatif rumit.Oleh karena itu, penggunaan metode ini tidak dapat menghasilkan satu pun tanah jarang dalam jumlah banyak.
Pertukaran ion
Pekerjaan penelitian tentang unsur tanah jarang terhambat oleh ketidakmampuan untuk menghasilkan unsur tanah jarangunsur 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 torium, kromatografi penukar ion (ion exchangechromatography) 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 kekurangannya adalah tidak dapat diproses secara terus menerus, siklus operasi yang panjang dan biaya regenerasi dan pertukaran resin yang tinggi.Oleh karena itu, metode utama untuk memisahkan tanah jarang dalam jumlah besar telah dihentikan dari metode pemisahan umum dan digantikan dengan metode ekstraksi pelarut.Namun, karena karakteristik kromatografi penukar 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 unsur tanah jarang berat, perlu juga menggunakan kromatografi penukar ion. untuk memisahkan dan menghasilkan produk tanah jarang.
Ekstraksi pelarut
Metode penggunaan pelarut organik untuk mengekstraksi dan memisahkan zat yang diekstraksi dari larutan berair yang tidak dapat 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 akan produksi zat ultra murni dan unsur langka, ekstraksi pelarut telah mengalami kemajuan besar dalam industri seperti industri bahan bakar nuklir dan metalurgi langka. .Tiongkok telah mencapai penelitian tingkat tinggi dalam teori ekstraksi, sintesis dan penerapan ekstraktan baru, dan proses ekstraksi untuk pemisahan unsur tanah jarang.Dibandingkan dengan metode pemisahan seperti pengendapan 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, serta kontrol otomatis yang mudah dicapai.Oleh karena itu, secara bertahap menjadi metode utama untuk memisahkan sejumlah besartanah jarangs.
Pemurnian tanah jarang
Bahan baku produksi
Logam tanah jarangumumnya dibagi menjadi logam tanah jarang campuran dan tunggallogam tanah jarang.Komposisinya campurlogam tanah jarangmirip dengan komposisi tanah jarang asli dalam bijih, dan satu logam adalah logam yang dipisahkan dan dimurnikan dari setiap tanah jarang.Sulit untuk menguranginyaoksida tanah jarangs (kecuali oksida darisamarium,europium,, thulium,ytterbium) menjadi logam tunggal 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.Ada dua metode elektrolisis: elektrolisis klorida dan elektrolisis oksida.Metode persiapannya tunggallogam tanah jarangbervariasi tergantung pada elemennya.samarium,europium,,thulium,ytterbiumtidak cocok untuk pembuatan elektrolitik karena tekanan uapnya yang tinggi, dan sebaliknya dibuat menggunakan metode distilasi reduksi.Unsur-unsur lain dapat dibuat dengan elektrolisis atau metode reduksi termal logam.
Elektrolisis klorida adalah metode paling umum untuk memproduksi logam, terutama untuk campuran logam tanah jarang.Prosesnya sederhana, hemat biaya, dan membutuhkan investasi minimal.Namun kelemahan terbesarnya adalah pelepasan gas klorin yang mencemari lingkungan.Elektrolisis oksida tidak melepaskan gas berbahaya, namun biayanya sedikit lebih tinggi.Umumnya, single dengan harga tinggitanah jarangsepertineodymiumDanpraseodimiumdiproduksi menggunakan elektrolisis oksida.
Metode elektrolisis reduksi vakum hanya dapat menyiapkan kelas industri umumlogam tanah jarang.Untuk mempersiapkanlogam tanah jarangdengan pengotor rendah dan kemurnian tinggi, metode reduksi termal vakum umumnya digunakan.Metode ini dapat menghasilkan semua logam tanah jarang, namunsamarium,europium,,thulium,ytterbiumtidak dapat diproduksi menggunakan metode ini.Potensi redoks darisamarium,europium,,thulium,ytterbiumdan kalsium hanya berkurang sebagiantanah jarangfluor.Umumnya pembuatan logam-logam ini didasarkan pada prinsip tekanan uap tinggi dari logam-logam tersebut dan tekanan uap rendahlogam lantanumS.Oksida dari keempatnyatanah jarangdicampur dengan pecahanlogam lantanums dan dikompres menjadi balok, dan direduksi dalam tungku vakum.Lantanumlebih aktif, sementarasamarium,europium,,thulium,ytterbiumdireduksi menjadi emas olehlantanumdan dikumpulkan pada kondensasi, sehingga mudah dipisahkan dari terak.
Waktu posting: 07 November 2023