Utangulizi wa Teknolojia ya Sekta ya Rare Earth
·Ardhi adimu is si kipengele cha metali, lakini neno la pamoja kwa vipengele 15 vya dunia adimu nayttriumnascandium.Kwa hiyo, vipengele 17 vya dunia adimu na misombo yao mbalimbali ina matumizi mbalimbali, kuanzia kloridi yenye usafi wa 46% hadi oksidi moja adimu ya ardhi na.madini adimu dunianina usafi wa 99.9999%.Pamoja na nyongeza ya misombo na michanganyiko inayohusiana, kuna bidhaa nyingi za nadra za ardhini.Kwa hiyo,ardhi adimuteknolojia pia ni tofauti kulingana na tofauti za vipengele hivi 17.Hata hivyo, kutokana na ukweli kwamba vipengele vya nadra vya dunia vinaweza kugawanywa katika cerium nayttriumvikundi kulingana na sifa za madini, michakato ya uchimbaji, kuyeyusha na kutenganisha madini ya adimu ya ardhini pia yana umoja.Kuanzia uchimbaji wa madini ya awali, mbinu za utenganishaji, michakato ya kuyeyusha, njia za uchimbaji, na michakato ya utakaso wa ardhi adimu itaanzishwa moja baada ya nyingine.
Usindikaji wa madini ya ardhi adimu
· Usindikaji wa madini ni mchakato wa usindikaji wa kimitambo ambao hutumia tofauti za sifa za kimwili na kemikali kati ya madini mbalimbali yanayounda ore, kutumia njia tofauti za manufaa, michakato, na vifaa ili kurutubisha madini muhimu katika madini, kuondoa uchafu unaodhuru na kutenganisha. kutoka kwa madini ya gangue.
·Ndani yaardhi adimuores kuchimbwa duniani kote, maudhui yaoksidi za ardhi adimuni asilimia chache tu, na wengine hata chini.Ili kukidhi mahitaji ya uzalishaji wa kuyeyusha,ardhi adimumadini hutenganishwa na madini ya gangue na madini mengine muhimu kwa njia ya kunufaika kabla ya kuyeyushwa, ili kuongeza maudhui ya oksidi adimu za ardhini na kupata viwango adimu vya ardhi vinavyoweza kukidhi mahitaji ya madini adimu duniani.Kufaidika kwa madini adimu ya ardhi kwa ujumla huchukua mbinu ya kuelea, mara nyingi huongezewa na michanganyiko mingi ya mvuto na utengano wa sumaku ili kuunda mtiririko wa mchakato wa manufaa.
Theardhi adimuamana katika Mgodi wa Baiyunebo katika Mongolia ya Ndani ni amana ya aina ya mwamba wa carbonate ya dolomite ya chuma, hasa inayojumuisha kuandamana na madini adimu katika madini ya chuma (pamoja na madini ya cerium fluorocarbon na monazite, pia kuna kadhaa.niobiamunaardhi adimumadini).
Ore iliyochimbwa ina takribani 30% ya chuma na takriban 5% ya oksidi za ardhini adimu. Baada ya kusagwa ore kubwa katika mgodi, husafirishwa kwa treni hadi kiwanda cha manufaa cha Kampuni ya Baotou Iron and Steel Group.Kazi ya kiwanda cha kunufaisha ni kuongezaFe2O3kutoka 33% hadi zaidi ya 55%, kwanza kusaga na kupanga kwenye kinu cha mpira, na kisha kuchagua chuma cha msingi cha 62-65% Fe2O3 (oksidi ya chuma) kwa kutumia kitenganishi cha sumaku ya silinda.Mikia inaendelea kuelea na kutenganishwa kwa sumaku ili kupata mkusanyiko wa chuma wa pili ulio na zaidi ya 45%Fe2O3(oksidi ya chuma).Dunia adimu ina utajiri katika povu ya kuelea, na daraja la 10-15%.Mkusanyiko unaweza kuchaguliwa kwa kutumia meza ya kutetereka ili kutoa mkusanyiko mkubwa na maudhui ya REO ya 30%.Baada ya kuchakatwa tena na vifaa vya manufaa, mkusanyiko wa ardhi adimu na maudhui ya REO ya zaidi ya 60% yanaweza kupatikana.
Mbinu ya mtengano wa mkusanyiko wa nadra wa ardhi
·Ardhi adimuvipengele vilivyo katika mkusanyiko kwa ujumla vipo katika mfumo wa kabonati zisizoyeyuka, floridi, fosfeti, oksidi, au silikati.Vipengele adimu vya ardhi lazima vigeuzwe kuwa misombo mumunyifu katika maji au asidi isokaboni kupitia mabadiliko mbalimbali ya kemikali, na kisha kupitia michakato kama vile kuyeyuka, kutenganishwa, utakaso, ukolezi, au ukalisi ili kutoa mchanganyiko mbalimbali.ardhi adimumisombo kama vile kloridi adimu iliyochanganywa, ambayo inaweza kutumika kama bidhaa au malighafi kwa kutenganisha vipengele adimu vya dunia.Utaratibu huu unaitwaardhi adimumtengano makini, pia inajulikana kama matibabu ya awali.
·Kuna njia nyingi za kuozaardhi adimuhuzingatia, ambayo kwa ujumla inaweza kugawanywa katika makundi matatu: njia ya asidi, njia ya alkali, na mtengano wa klorini.Mtengano wa asidi unaweza kugawanywa zaidi katika mtengano wa asidi hidrokloriki, mtengano wa asidi ya sulfuriki, na mtengano wa asidi hidrofloriki.Mtengano wa alkali unaweza kugawanywa zaidi katika mtengano wa hidroksidi sodiamu, kuyeyuka kwa hidroksidi ya sodiamu, au njia za kuchoma soda.Mtiririko unaofaa wa mchakato kwa ujumla huchaguliwa kulingana na kanuni za aina ya umakini, sifa za daraja, mpango wa bidhaa, urahisi wa uokoaji na utumiaji kamili wa vitu visivyo vya kawaida vya ardhi, faida kwa usafi wa wafanyikazi na ulinzi wa mazingira, na busara ya kiuchumi.
·Ingawa karibu madini 200 adimu na yaliyotawanywa yamegunduliwa, hayajarutubishwa na kuwa mashapo huru na uchimbaji wa madini ya viwandani kutokana na uchache wao.Hadi sasa, tu nadra kujitegemeagermanium, selenium, natelluriumamana zimegunduliwa, lakini ukubwa wa amana sio kubwa sana.
Kuyeyusha ardhi adimu
· Kuna njia mbili zaardhi adimukuyeyusha, hydrometallurgy na pyrometallurgy.
·Mchakato mzima wa hydrometallurgy adimu ya ardhi na madini ya kemikali ya metali ni zaidi katika suluhisho na kutengenezea, kama vile mtengano wa mkusanyiko wa ardhi adimu, kutenganisha na uchimbaji waoksidi za ardhi adimu, misombo, na metali moja adimu ya ardhi, ambayo hutumia michakato ya kutenganisha kemikali kama vile kunyesha, uwekaji fuwele, kupunguza oksidi, uchimbaji wa viyeyusho na ubadilishanaji wa ioni.Njia inayotumika zaidi ni uchimbaji wa kutengenezea kikaboni, ambao ni mchakato wa ulimwengu wote wa kutenganisha vipengele vya dunia vyenye usafi wa hali ya juu.Mchakato wa hydrometallurgy ni ngumu na usafi wa bidhaa ni wa juu.Njia hii ina matumizi mbalimbali katika kuzalisha bidhaa za kumaliza.
Mchakato wa pyrometallurgical ni rahisi na una tija ya juu.Ardhi adimupyrometallurgy hasa ni pamoja na uzalishaji waaloi za ardhi adimukwa njia ya upunguzaji wa silikothermiki, utengenezaji wa metali adimu au aloi za ardhini kwa njia ya elektrolisisi iliyoyeyuka, na utengenezaji waaloi za ardhi adimukwa njia ya chuma ya kupunguza mafuta nk.
Tabia ya kawaida ya pyrometallurgy ni uzalishaji chini ya hali ya juu ya joto.
Mchakato wa uzalishaji wa ardhi adimu
·Ardhi adimucarbonate nakloridi ya ardhi adimuni bidhaa kuu mbili za msingi katikaardhi adimuviwanda.Kwa ujumla, kwa sasa kuna michakato miwili kuu ya kutengeneza bidhaa hizi mbili.Mchakato mmoja ni ule uliokolea wa uchomaji wa asidi ya sulfuriki, na mchakato mwingine unaitwa mchakato wa soda caustic, uliofupishwa kama mchakato wa caustic soda.
·Pamoja na kuwepo katika madini mbalimbali adimu duniani, sehemu kubwa yavipengele adimu vya ardhikwa asili huishi pamoja na madini ya apatite na phosphate mwamba.Jumla ya akiba ya madini ya phosphate duniani ni takriban tani bilioni 100, kwa wastaniardhi adimumaudhui ya 0.5 ‰.Inakadiriwa kuwa jumla ya kiasi chaardhi adimuinayohusishwa na madini ya phosphate duniani ni tani milioni 50.Kwa kukabiliana na sifa za chiniardhi adimumaudhui na hali maalum ya tukio katika migodi, michakato mbalimbali ya kurejesha imejifunza ndani na kimataifa, ambayo inaweza kugawanywa katika njia za mvua na za joto.Katika njia za mvua, zinaweza kugawanywa katika mbinu ya asidi ya nitriki, mbinu ya asidi hidrokloriki, na mbinu ya asidi ya sulfuriki kulingana na asidi tofauti za mtengano.Kuna njia mbalimbali za kurejesha ardhi adimu kutoka kwa michakato ya kemikali ya fosforasi, ambayo yote yanahusiana kwa karibu na njia za usindikaji wa madini ya phosphate.Wakati wa mchakato wa uzalishaji wa mafutaardhi adimukiwango cha kupona kinaweza kufikia 60%.
Kwa matumizi endelevu ya rasilimali za miamba ya fosforasi na kuhama kuelekea ukuzaji wa miamba ya fosfeti yenye ubora wa chini, mchakato wa unyevunyevu wa asidi ya sulfuriki umekuwa njia kuu katika tasnia ya kemikali ya fosfeti, na urejeshaji wavipengele adimu vya ardhikatika asidi ya sulfuriki mchakato mvua asidi fosforasi imekuwa hotspot utafiti.Katika mchakato wa uzalishaji wa asidi sulfuriki mvua mchakato asidi fosforasi, mchakato wa kudhibiti kurutubisha ardhi adimu katika asidi fosforasi na kisha kutumia kikaboni kutengenezea uchimbaji wa ardhi adimu ina faida zaidi kuliko mbinu zilizotengenezwa mapema.
Mchakato wa uchimbaji wa ardhi adimu
Umumunyifu wa asidi ya sulfuri
Ceriumkikundi (hakiwezi katika chumvi tata ya sulfate) -lanthanum, ceriamu, praseodymium, neodymium, na promethium;
Terbiumkikundi (kidogo mumunyifu katika chumvi tata ya sulfate) -samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosiamu, naholmium;
Yttriumkikundi (mumunyifu katika chumvi ngumu ya sulfate) -yttrium, erbium, thulium, ytterbium,lutetium, nascandium.
Kutenganisha uchimbaji
Mwangaardhi adimu(Uchimbaji wa asidi dhaifu ya P204) -lanthanum,ceriamu, praseodymium,neodymium, na promethium;
Dunia adimu ya kati (Uchimbaji wa asidi ya chini ya P204)-samarium,europium,gadolinium,terbium,dysprosiamu;
Nzitoardhi adimuvipengele(uchimbaji wa asidi katika P204) -holmium,
Utangulizi wa Mchakato wa Uchimbaji
Katika mchakato wa kujitengavitu adimu vya ardhi,kwa sababu ya sifa zinazofanana za kimwili na kemikali za vipengele 17, pamoja na wingi wa uchafu unaoandamana.vipengele adimu vya ardhi, mchakato wa uchimbaji ni ngumu na hutumiwa kawaida.
Kuna aina tatu za michakato ya uchimbaji: njia ya hatua kwa hatua, kubadilishana ioni, na uchimbaji wa kutengenezea.
Mbinu ya hatua kwa hatua
Njia ya kujitenga na utakaso kwa kutumia tofauti katika umumunyifu wa misombo katika vimumunyisho inaitwa njia ya hatua kwa hatua.Kutokayttrium(Y) hadilutetium(Lu), mgawanyo mmoja kati ya yote yanayotokea kiasilivipengele adimu vya ardhi, ikiwa ni pamoja na radi iliyogunduliwa na wanandoa wa Curie,
Wote wametenganishwa kwa kutumia njia hii.Utaratibu wa uendeshaji wa njia hii ni ngumu, na utengano mmoja wa vipengele vyote vya adimu vya dunia ulichukua zaidi ya miaka 100, na kujitenga moja na operesheni ya mara kwa mara kufikia mara 20000.Kwa wafanyikazi wa kemikali, kazi yao
Nguvu ni ya juu na mchakato ni ngumu.Kwa hiyo, kutumia njia hii haiwezi kuzalisha dunia moja adimu kwa kiasi kikubwa.
Kubadilisha ion
Kazi ya utafiti juu ya vitu adimu vya ardhi imezuiwa na kutoweza kutoa mojakipengele adimu dunianikwa kiasi kikubwa kwa njia za hatua kwa hatua.Ili kuchambuavipengele adimu vya ardhizilizomo katika bidhaa za mgawanyiko wa nyuklia na kuondoa vitu adimu vya ardhi kutoka kwa urani na thoriamu, chromatography ya kubadilishana ioni (chromatography ya kubadilishana ion) ilisomwa kwa mafanikio, ambayo ilitumika kwa kutenganishakipengele adimu dunianis.Faida ya njia ya kubadilishana ioni ni kwamba vipengele vingi vinaweza kutenganishwa katika operesheni moja.Na pia inaweza kupata bidhaa za usafi wa hali ya juu.Hata hivyo, hasara ni kwamba haiwezi kusindika kwa kuendelea, na mzunguko mrefu wa uendeshaji na gharama kubwa za kuzaliwa upya na kubadilishana resin.Kwa hivyo, hii mara moja njia kuu ya kutenganisha idadi kubwa ya ardhi adimu imeondolewa kutoka kwa njia kuu ya kutenganisha na kubadilishwa na njia ya uchimbaji wa viyeyusho.Walakini, kwa sababu ya sifa bora za chromatografia ya kubadilishana ioni katika kupata bidhaa adimu za hali ya juu, kwa sasa, ili kutoa bidhaa zenye usafi wa hali ya juu na kutenganisha vitu vizito vya adimu vya dunia, ni muhimu pia kutumia chromatografia ya kubadilishana ioni. kutenganisha na kuzalisha bidhaa adimu ya ardhi.
Uchimbaji wa kutengenezea
Mbinu ya kutumia vimumunyisho vya kikaboni ili kutoa na kutenganisha dutu inayotolewa kutoka kwa mmumunyo wa maji usioweza kubadilika inaitwa uchimbaji wa kioevu-kioevu kikaboni, kwa kifupi kama uchimbaji wa kutengenezea.Ni mchakato wa uhamisho wa wingi ambao huhamisha vitu kutoka kwa awamu moja ya kioevu hadi nyingine.Mbinu ya uchimbaji wa kutengenezea imetumika mapema katika petrokemikali, kemia ya kikaboni, kemia ya dawa, na kemia ya uchanganuzi.Walakini, katika miaka arobaini iliyopita, kwa sababu ya maendeleo ya sayansi na teknolojia ya nishati ya atomiki, na vile vile hitaji la utengenezaji wa vitu vya ultrapure na vitu adimu, uchimbaji wa kutengenezea umepata maendeleo makubwa katika tasnia kama vile tasnia ya mafuta ya nyuklia na madini adimu. .China imepata kiwango cha juu cha utafiti katika nadharia ya uchimbaji, usanisi na utumiaji wa vichimbaji vipya, na mchakato wa uchimbaji wa kutenganisha vitu adimu vya ardhi.Ikilinganishwa na mbinu za utengano kama vile kunyesha kwa daraja, uangazaji wa daraja, na ubadilishanaji wa ioni, uchimbaji wa kutengenezea una mfululizo wa faida kama vile athari nzuri ya utengano, uwezo mkubwa wa uzalishaji, urahisishaji wa uzalishaji wa haraka na endelevu, na rahisi kufikia udhibiti wa kiotomatiki.Kwa hiyo, hatua kwa hatua imekuwa njia kuu ya kutenganisha kiasi kikubwa chaardhi adimus.
Utakaso wa ardhi adimu
Malighafi ya uzalishaji
Madini adimu dunianikwa ujumla kugawanywa katika mchanganyiko wa metali adimu duniani na mojamadini adimu duniani.Muundo wa mchanganyikomadini adimu dunianini sawa na muundo wa asili wa ardhi adimu katika madini, na chuma kimoja ni chuma kilichotenganishwa na kusafishwa kutoka kwa kila ardhi adimu.Ni vigumu kupunguzaoksidi ya ardhi adimus (isipokuwa oksidi zasamarium,europium,, thulium,ytterbium) ndani ya chuma kimoja kwa kutumia mbinu za jumla za metallurgiska, kutokana na joto la juu la malezi na utulivu wa juu.Kwa hiyo, kawaida kutumika malighafi kwa ajili ya uzalishaji wamadini adimu dunianisiku hizi ni kloridi na floridi zao.
Elektrolisisi ya chumvi iliyoyeyuka
Uzalishaji wa wingi wa mchanganyikomadini adimu dunianikatika tasnia kwa ujumla hutumia njia ya elektrolisisi iliyoyeyuka ya chumvi.Kuna njia mbili za electrolysis: electrolysis ya kloridi na electrolysis ya oksidi.Njia ya maandalizi ya mojamadini adimu dunianiinatofautiana kulingana na kipengele.samarium,europium,,thulium,ytterbiumhazifai kwa ajili ya maandalizi ya electrolytic kutokana na shinikizo lao la juu la mvuke, na badala yake zimeandaliwa kwa kutumia njia ya kupunguza kunereka.Vipengele vingine vinaweza kutayarishwa na electrolysis au njia ya kupunguza mafuta ya chuma.
Electrolisisi ya kloridi ndiyo njia inayojulikana zaidi ya kutengeneza metali, haswa kwa mchanganyiko wa metali adimu za ardhini.Mchakato ni rahisi, wa gharama nafuu, na unahitaji uwekezaji mdogo.Hata hivyo, drawback kubwa ni kutolewa kwa gesi ya klorini, ambayo huchafua mazingira.Electrolisisi ya oksidi haitoi gesi hatari, lakini gharama ni ya juu kidogo.Kwa ujumla, moja ya bei ya juuardhi adimukama vileneodymiumnapraseodymiumhuzalishwa kwa kutumia electrolysis ya oksidi.
Njia ya elektrolisisi ya kupunguza utupu inaweza tu kuandaa daraja la jumla la viwandamadini adimu duniani.Kuandaamadini adimu dunianina uchafu wa chini na usafi wa juu, njia ya kupunguza mafuta ya utupu hutumiwa kwa ujumla.Njia hii inaweza kutoa metali zote adimu duniani, lakinisamarium,europium,,thulium,ytterbiumhaiwezi kuzalishwa kwa kutumia njia hii.Uwezo wa redoxsamarium,europium,,thulium,ytterbiumna kalsiamu hupungua kwa sehemu tuardhi adimufloridi.Kwa ujumla, utayarishaji wa metali hizi unategemea kanuni za shinikizo la juu la mvuke wa metali hizi na shinikizo la chini la mvuke.chuma cha lanthanums.Oksidi za hizi nneardhi adimuhuchanganywa na vipande vyachuma cha lanthanums na kushinikizwa kuwa vizuizi, na kupunguzwa kwenye tanuru ya utupu.Lanthanumni kazi zaidi, wakatisamarium,europium,,thulium,ytterbiumhupunguzwa hadi dhahabulanthanumna kukusanywa juu ya condensation, na kuifanya rahisi kutenganisha kutoka slag.
Muda wa kutuma: Nov-07-2023