Nadir Yer Sənaye Texnologiyasına Giriş
·Nadir torpaq is metal element deyil, 15 nadir torpaq elementi üçün ümumi termindir vəitriumvəskandium.Buna görə də, 17 nadir torpaq elementi və onların müxtəlif birləşmələri 46% təmizliyə malik xloridlərdən tutmuş tək nadir torpaq oksidlərinə qədər müxtəlif istifadələrə malikdir.nadir torpaq metalları99,9999% təmizliyi ilə.Əlaqədar birləşmələrin və qarışıqların əlavə edilməsi ilə saysız-hesabsız nadir torpaq məhsulları var.Belə ki,nadir torpaqtexnologiya da bu 17 elementin fərqləri əsasında müxtəlifdir.Lakin nadir torpaq elementləri serium və bölünə biləritriummineral xüsusiyyətlərinə əsaslanan qruplar, nadir torpaq minerallarının hasilatı, əridilməsi və ayrılması prosesləri də nisbətən vahiddir.İlkin filiz hasilatından başlayaraq nadir torpaqların ayrılması üsulları, əritmə prosesləri, hasilat üsulları və təmizlənmə prosesləri bir-bir təqdim ediləcək.
Nadir torpaqların mineral emalı
·Mineral emalı filizi təşkil edən müxtəlif minerallar arasında fiziki və kimyəvi xassələrdəki fərqlərdən istifadə edən, filizdəki faydalı mineralları zənginləşdirmək, zərərli çirkləri çıxarmaq və onları ayırmaq üçün müxtəlif zənginləşdirmə üsulları, proseslər və avadanlıqlardan istifadə edən mexaniki emal prosesidir. qanq minerallarından.
·İçindənadir torpaqDünya səviyyəsində çıxarılan filizlərin məzmununadir torpaq oksidləricəmi bir neçə faiz, bəziləri isə daha aşağıdır.Əritmənin istehsal tələblərini ödəmək üçün,nadir torpaqnadir torpaq oksidlərinin tərkibini artırmaq və nadir torpaq metallurgiyasının tələblərinə cavab verə bilən nadir torpaq konsentratlarını əldə etmək üçün minerallar ərimədən əvvəl zənginləşdirmə yolu ilə qanq minerallarından və digər faydalı minerallardan ayrılır.Nadir torpaq filizlərinin zənginləşdirilməsi ümumiyyətlə flotasiya metodunu qəbul edir, tez-tez zənginləşdirmə prosesi axını yaratmaq üçün çoxlu cazibə qüvvəsi və maqnit ayırma birləşmələri ilə tamamlanır.
Thenadir torpaqDaxili Monqolustandakı Baiyunebo Mədənindəki yataq əsasən dəmir filizində müşayiət olunan nadir torpaq minerallarından ibarət olan karbonat qaya tipli dəmir dolomit yatağıdır (flüorokarbon serium filizi və monazitdən əlavə, bir neçəniobiumvənadir torpaqminerallar).
Çıxarılan filizin tərkibində təxminən 30% dəmir və təxminən 5% nadir torpaq oksidləri var. Böyük filiz mədəndə əzildikdən sonra qatarla Baotou Iron and Steel Group şirkətinin zənginləşdirmə zavoduna daşınır.Benefisiasiya zavodunun vəzifəsi artırmaqdırFe2O333% -dən 55% -ə qədər, əvvəlcə konusvari bilyalı dəyirmanda üyüdülür və çeşidlənir, sonra 62-65% Fe2O3 olan əsas dəmir konsentratı seçilir (dəmir oksidi) silindrik maqnit ayırıcıdan istifadə etməklə.Tərkibində 45%-dən çox olan ikinci dərəcəli dəmir konsentratı əldə etmək üçün tullantılar flotasiya və maqnitlə ayrılmağa davam edir.Fe2O3(dəmir oksidi).Nadir torpaq 10-15% dərəcəsi ilə flotasiya köpüyü ilə zənginləşdirilmişdir.Konsentrat 30% REO tərkibli qaba konsentrat əldə etmək üçün silkələmə masasından istifadə etməklə seçilə bilər.Zənginləşdirmə avadanlığı ilə təkrar emal edildikdən sonra REO tərkibi 60%-dən çox olan nadir torpaq konsentratı əldə edilə bilər.
Nadir torpaq konsentratının parçalanma üsulu
·Nadir torpaqkonsentratlardakı elementlər ümumiyyətlə həll olunmayan karbonatlar, ftoridlər, fosfatlar, oksidlər və ya silikatlar şəklində mövcuddur.Nadir torpaq elementləri müxtəlif kimyəvi dəyişikliklər yolu ilə suda və ya qeyri-üzvi turşularda həll olunan birləşmələrə çevrilməli və sonra həll olunma, ayrılma, təmizləmə, konsentrasiya və ya kalsinasiya kimi proseslərdən keçərək müxtəlif qarışıqlar əmələ gətirməlidir.nadir torpaqtək nadir torpaq elementlərini ayırmaq üçün məhsul və ya xammal kimi istifadə edilə bilən qarışıq nadir torpaq xloridləri kimi birləşmələr.Bu proses adlanırnadir torpaqkonsentratın parçalanması, həm də əvvəlcədən müalicə kimi tanınır.
·Çürülmənin bir çox üsulları varnadir torpaqkonsentratları, ümumiyyətlə, üç kateqoriyaya bölmək olar: turşu üsulu, qələvi üsul və xlorla parçalanma.Turşuların parçalanması daha sonra xlorid turşusunun parçalanmasına, sulfat turşusunun parçalanmasına və hidrofluorik turşunun parçalanmasına bölünə bilər.Qələvi parçalanması daha sonra natrium hidroksid parçalanması, natrium hidroksid əriməsi və ya soda qovurma üsullarına bölünə bilər.Müvafiq proses axını ümumiyyətlə konsentratın növü, çeşid xüsusiyyətləri, məhsul planı, nadir torpaq elementlərinin bərpası və hərtərəfli istifadəsi üçün rahatlıq, əmək gigiyenası və ətraf mühitin mühafizəsi üçün fayda və iqtisadi rasionallıq prinsipləri əsasında seçilir.
·200-ə yaxın nadir və dispers elementli faydalı qazıntılar aşkar edilsə də, nadir olduğu üçün onlar sənaye üsulu ilə hasil edilən müstəqil yataqlara çevrilməmişdir.İndiyə qədər yalnız nadir müstəqilgermanium, selenium, vətelluryataqları aşkar edilmişdir, lakin yataqların miqyası o qədər də böyük deyil.
Nadir torpaqların əridilməsi
· üçün iki üsul varnadir torpaqəritmə, hidrometallurgiya və pirometallurgiya.
·Nadir torpaq hidrometallurgiyasının və metal kimya metallurgiyasının bütün prosesi daha çox məhlulda və həlledicidə olur, məsələn, nadir torpaq konsentratının parçalanması, ayrılması və çıxarılması.nadir torpaq oksidləriçökmə, kristallaşma, oksidləşmə-reduksiya, həlledicinin çıxarılması və ion mübadiləsi kimi kimyəvi ayırma proseslərindən istifadə edən birləşmələr və tək nadir torpaq metalları.Ən çox istifadə edilən üsul üzvi həlledici ekstraksiyadır ki, bu da yüksək təmizlikli tək nadir torpaq elementlərinin sənaye ayrılması üçün universal bir prosesdir.Hidrometallurgiya prosesi mürəkkəbdir və məhsulun təmizliyi yüksəkdir.Bu üsul hazır məhsulların istehsalında geniş tətbiq sahəsinə malikdir.
Pirometallurgiya prosesi sadədir və yüksək məhsuldarlığa malikdir.Nadir torpaqpirometallurgiya əsasən istehsalını əhatə edirnadir torpaq ərintilərisilikotermik reduksiya üsulu ilə, nadir torpaq metallarının və ya ərintilərin ərimiş duz elektroliz üsulu ilə istehsalı vənadir torpaq ərintilərimetal termal reduksiya üsulu ilə və s.
Pirometallurgiyanın ümumi xüsusiyyəti yüksək temperatur şəraitində istehsaldır.
Nadir torpaq istehsalı prosesi
·Nadir torpaqkarbonat vənadir torpaq xloridiki əsas məhsuldurnadir torpaqsənaye.Ümumiyyətlə, hazırda bu iki məhsulun istehsalı üçün iki əsas proses mövcuddur.Bir proses konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu qovurma prosesidir, digər proses isə kaustik soda prosesi kimi qısaldılmış kaustik soda prosesi adlanır.
·Müxtəlif nadir torpaq minerallarında mövcud olmaqla yanaşı, əhəmiyyətli bir hissəsinadir torpaq elementləritəbiətdə apatit və fosfat süxur mineralları ilə birlikdə mövcuddur.Dünya fosfat filizinin ümumi ehtiyatları orta hesabla təxminən 100 milyard tondurnadir torpaqtərkibi 0,5 ‰.Ümumi məbləğin olduğu təxmin edilirnadir torpaqDünyada fosfat filizi ilə əlaqəli 50 milyon tondur.Aşağı xüsusiyyətlərinə cavab olaraqnadir torpaqmədənlərdə məzmunu və xüsusi baş vermə vəziyyəti, müxtəlif bərpa prosesləri həm ölkə daxilində, həm də beynəlxalq səviyyədə tədqiq edilmişdir ki, bunları yaş və termik üsullara bölmək olar.Yaş üsullarda müxtəlif parçalanma turşularına görə nitrat turşusu üsulu, xlorid turşusu üsulu və sulfat turşusu üsuluna bölünə bilər.Nadir torpaqları fosforun kimyəvi proseslərindən çıxarmağın müxtəlif yolları var ki, bunların hamısı fosfat filizinin emal üsulları ilə sıx bağlıdır.Termal istehsal prosesi zamanınadir torpaqbərpa dərəcəsi 60%-ə çata bilər.
Fosfat süxur ehtiyatlarının davamlı istifadəsi və aşağı keyfiyyətli fosfat süxurunun inkişafına doğru keçid ilə sulfat turşusu yaş prosesi fosfor turşusu prosesi fosfat kimya sənayesində əsas üsula çevrildi vənadir torpaq elementlərikükürd turşusunun yaş prosesində fosfor turşusu bir araşdırma nöqtəsinə çevrildi.Sülfürik turşunun yaş prosesi fosfor turşusunun istehsalı prosesində, nadir torpaqların fosfor turşusunda zənginləşdirilməsinə nəzarət etmək və daha sonra nadir torpaqları çıxarmaq üçün üzvi həlledici ekstraksiyadan istifadə etmək, erkən işlənmiş üsullardan daha çox üstünlüklərə malikdir.
Nadir torpaqların çıxarılması prosesi
Sülfürik turşunun həllolma qabiliyyəti
Seriumqrup (sulfat kompleks duzlarında həll olunmayan) -lantan, serium, praseodimium, neodimium, və prometium;
Terbiumqrup (sulfat kompleks duzlarında az həll olunur) -samarium, avropium, qadolinium, terbium, disprosium, vəholmium;
İtriumqrup (sulfat kompleks duzlarında həll olunur) -itrium, erbium, tulium, iterbium,lutetium, vəskandium.
Ekstraksiya ayrılması
İşıqnadir torpaq(P204 zəif turşuluq ekstraktı) -lantan,serium, praseodimium,neodimium, və prometium;
Orta nadir torpaq (P204 aşağı turşuluq ekstraktı)-samarium,avropium,qadolinium,terbium,disprosium;
Ağırnadir torpaqelementləri(P204-də turşuluğun çıxarılması) -holmium,
Ekstraksiya prosesinə giriş
Ayrılma prosesindənadir torpaq elementləri,17 elementin son dərəcə oxşar fiziki-kimyəvi xassələrinə, habelə tərkibindəki çirklərin çoxluğuna görənadir torpaq elementləri, hasilat prosesi nisbətən mürəkkəbdir və tez-tez istifadə olunur.
Ekstraksiya prosesinin üç növü var: addım-addım üsul, ion mübadiləsi və həlledici ekstraksiya.
Addım-addım üsul
Qarışıqların həlledicilərdə həllolma fərqindən istifadə edərək ayırma və təmizləmə üsulu addım-addım adlanır.Fromitrium(Y) üçünlutetium(Lu), təbii olaraq meydana gələn hər şey arasında tək bir ayrılıqnadir torpaq elementləriKüri cütlüyünün kəşf etdiyi radium da daxil olmaqla,
Onların hamısı bu üsulla ayrılır.Bu metodun işləmə proseduru nisbətən mürəkkəbdir və bütün nadir torpaq elementlərinin birdəfəlik ayrılması 100 ildən çox vaxt aparır, bir ayırma və təkrar əməliyyat 20000 dəfəyə çatır.Kimya işçiləri üçün, onların işi
Gücü nisbətən yüksəkdir və proses nisbətən mürəkkəbdir.Buna görə də, bu üsuldan istifadə etməklə böyük miqdarda tək nadir torpaq istehsal etmək mümkün deyil.
İon mübadiləsi
Nadir torpaq elementləri üzərində aparılan tədqiqat işlərinə tək elementin istehsal oluna bilməməsi mane olubnadir torpaq elementiaddım-addım üsullarla böyük miqdarda.Təhlil etmək üçünnadir torpaq elementləriNüvə parçalanması məhsullarının tərkibində olan və uran və toriumdan nadir torpaq elementlərini çıxarmaq üçün ion mübadiləsi xromatoqrafiyası (ion mübadilə xromatoqrafiyası) uğurla tədqiq edilmiş, daha sonra nüvələrin ayrılması üçün istifadə edilmişdir.nadir torpaq elementis.İon mübadiləsi metodunun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, bir əməliyyatda çoxlu elementlər ayrıla bilər.Həm də yüksək təmizlik məhsulları əldə edə bilər.Bununla belə, dezavantaj ondan ibarətdir ki, onu davamlı emal etmək mümkün deyil, uzun bir əməliyyat dövrü və qatranın bərpası və mübadiləsi üçün yüksək xərclər var.Buna görə də, bir vaxtlar bu, böyük miqdarda nadir torpaqların ayrılması üçün əsas üsul əsas ayırma metodundan çıxarıldı və həlledici ekstraksiya üsulu ilə əvəz olundu.Bununla belə, yüksək təmizlikli tək nadir torpaq məhsullarının alınmasında ion mübadiləsi xromatoqrafiyasının üstün xüsusiyyətlərinə görə, hazırda ultra yüksək təmizlikli tək məhsullar istehsal etmək və bəzi ağır nadir torpaq elementlərini ayırmaq üçün ion mübadiləsi xromatoqrafiyasından da istifadə etmək lazımdır. nadir torpaq məhsulunu ayırmaq və istehsal etmək.
Solventin çıxarılması
Ekstraksiya edilmiş maddənin qarışmayan sulu məhluldan çıxarılması və ayrılması üçün üzvi həlledicilərdən istifadə üsulu üzvi həlledici maye-maye ekstraksiya adlanır və qısaldılmış həlledici ekstraksiya adlanır.Maddələri bir maye fazadan digərinə keçirən bir kütlə ötürmə prosesidir.Solvent ekstraktı üsulu əvvəllər neft-kimya, üzvi kimya, əczaçılıq kimyası və analitik kimyada tətbiq edilmişdir.Bununla belə, son qırx ildə atom enerjisi elminin və texnologiyasının inkişafı, eləcə də son dərəcə təmiz maddələrin və nadir elementlərin istehsalına ehtiyac səbəbindən həlledicilərin çıxarılması nüvə yanacağı sənayesi və nadir metallurgiya kimi sənaye sahələrində böyük irəliləyiş əldə etmişdir. .Çin hasilat nəzəriyyəsi, yeni ekstraktorların sintezi və tətbiqi, nadir torpaq elementlərinin ayrılması üçün hasilat prosesində yüksək səviyyəli tədqiqata nail olmuşdur.Dərəcəli yağıntı, pilləli kristallaşma və ion mübadiləsi kimi ayırma üsulları ilə müqayisədə, həlledici ekstraksiya yaxşı ayırma effekti, böyük istehsal gücü, sürətli və davamlı istehsal üçün rahatlıq və avtomatik idarəetməyə nail olmaq üçün asan bir sıra üstünlüklərə malikdir.Buna görə də, tədricən böyük miqdarda ayırmaq üçün əsas üsula çevrilmişdirnadir torpaqs.
Nadir torpağın təmizlənməsi
İstehsal xammalı
Nadir torpaq metallarıümumiyyətlə qarışıq nadir torpaq metalları və tək bölünürnadir torpaq metalları.Qarışıq tərkibinadir torpaq metallarıfilizdəki orijinal nadir torpaq tərkibinə bənzəyir və tək metal hər nadir torpaqdan ayrılmış və təmizlənmiş metaldır.Azaltmaq çətindirnadir torpaq oksidis (oksidləri istisna olmaqlasamarium,avropium,, tulium,iterbium) yüksək əmələgəlmə istiliyinə və yüksək dayanıqlığa görə ümumi metallurgiya üsullarından istifadə edərək vahid metala çevrilir.Bu səbəbdən istehsalı üçün çox istifadə edilən xammalnadir torpaq metallarıbu gün onların xloridləri və ftoridləridir.
Ərinmiş duz elektrolizi
Qarışıqların kütləvi istehsalınadir torpaq metallarısənayedə ümumiyyətlə ərimiş duz elektroliz üsulundan istifadə edir.Elektrolizin iki üsulu var: xlorid elektrolizi və oksid elektrolizi.Tək hazırlanması üsulunadir torpaq metallarıelementdən asılı olaraq dəyişir.samarium,avropium,,tulium,iterbiumyüksək buxar təzyiqinə görə elektrolitik hazırlıq üçün uyğun deyil, əvəzində reduksiya distillə üsulu ilə hazırlanır.Digər elementlər elektroliz və ya metal termal reduksiya üsulu ilə hazırlana bilər.
Xlorid elektrolizi metalların, xüsusən qarışıq nadir torpaq metallarının istehsalı üçün ən geniş yayılmış üsuldur.Proses sadə, sərfəli və minimal investisiya tələb edir.Lakin ən böyük çatışmazlıq ətraf mühiti çirkləndirən xlor qazının buraxılmasıdır.Oksid elektrolizi zərərli qazları buraxmır, lakin dəyəri bir qədər yüksəkdir.Ümumiyyətlə, yüksək qiymətli təknadir torpaqlarkimineodimiumvəpraseodimiumoksid elektrolizindən istifadə etməklə istehsal olunur.
Vakuum azaldılması elektroliz üsulu yalnız ümumi sənaye dərəcəsi hazırlaya bilərnadir torpaq metalları.Hazırlamaqnadir torpaq metallarıaz çirkləri və yüksək təmizliyi ilə, ümumiyyətlə vakuumlu termal reduksiya üsulu istifadə olunur.Bu üsul bütün tək nadir torpaq metalları istehsal edə bilər, lakinsamarium,avropium,,tulium,iterbiumbu üsulla istehsal edilə bilməz.Redoks potensialısamarium,avropium,,tulium,iterbiumvə kalsium yalnız qismən azalırnadir torpaqftorid.Ümumiyyətlə, bu metalların hazırlanması bu metalların yüksək buxar təzyiqi və aşağı buxar təzyiqi prinsiplərinə əsaslanır.lantan metalıs.Bu dördün oksidlərinadir torpaqlarfraqmentləri ilə qarışdırılırlantan metalıs və bloklara sıxılır və vakuum sobasında azaldılır.Lantanisə daha aktivdirsamarium,avropium,,tulium,iterbiumtərəfindən qızıla çevrilirlantanvə kondensasiya üzərində yığılaraq şlakdan asanlıqla ayrılır.
Göndərmə vaxtı: 07 noyabr 2023-cü il