Introduzzjoni għat-Teknoloġija tal-Industrija tad-Dinja Rari
·Dinja rari imhuwiex element metalliku, iżda terminu kollettiv għal 15-il element rari tad-dinja uittrijuuskandjuGħalhekk, is-17-il element rari tad-dinja u l-komposti varji tagħhom għandhom użi varji, li jvarjaw minn kloruri b'purità ta' 46% għal ossidi singoli rari tad-dinja umetalli rari tad-dinjab'purità ta' 99.9999%. Biż-żieda ta' komposti u taħlitiet relatati, hemm għadd kbir ta' prodotti tad-dinja rari. Għalhekk,art rariIt-teknoloġija hija wkoll diversa bbażata fuq id-differenzi ta’ dawn is-17-il element. Madankollu, minħabba l-fatt li l-elementi rari tad-dinja jistgħu jinqasmu f’ċerju uittrijugruppi bbażati fuq il-karatteristiċi tal-minerali, il-proċessi tat-tħaffir, it-tidwib, u s-separazzjoni tal-minerali tad-dinja rari huma wkoll relattivament unifikati. Nibdew mit-tħaffir inizjali tal-mineral, il-metodi ta' separazzjoni, il-proċessi tat-tidwib, il-metodi ta' estrazzjoni, u l-proċessi ta' purifikazzjoni tad-dinja rari se jiġu introdotti wieħed wieħed.
Ipproċessar minerali ta' elementi rari tad-dinja
·L-ipproċessar tal-minerali huwa proċess ta' pproċessar mekkaniku li juża d-differenzi fil-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi bejn diversi minerali li jiffurmaw il-mineral, juża metodi, proċessi u tagħmir ta' benefiċjazzjoni differenti biex jarrikkixxi minerali utli fil-mineral, ineħħi impuritajiet ta' ħsara, u jisseparahom mill-minerali tal-gangue.
·Fil-art rariminerali estratti madwar id-dinja, il-kontenut ta'ossidi tad-dinja rarihuwa biss ftit fil-mija, u xi wħud saħansitra aktar baxxi. Sabiex jintlaħqu r-rekwiżiti tal-produzzjoni tat-tidwib,art rariIl-minerali huma separati mill-minerali tal-gangue u minerali oħra utli permezz tal-benefiċjazzjoni qabel it-tidwib, sabiex jiżdied il-kontenut ta' ossidi tad-dinja rari u jinkisbu konċentrati tad-dinja rari li jistgħu jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-metallurġija tad-dinja rari. Il-benefiċjazzjoni tal-minerali tad-dinja rari ġeneralment tadotta l-metodu ta' flotazzjoni, ħafna drabi supplimentat b'kombinazzjonijiet multipli ta' gravità u separazzjoni manjetika biex tifforma fluss ta' proċess ta' benefiċjazzjoni.
Il-art rariId-depożitu fil-Minjiera ta' Baiyunebo fil-Mongolja ta' Ġewwa huwa depożitu tat-tip ta' blat karbonat ta' dolomit tal-ħadid, magħmul prinċipalment minn minerali rari tad-dinja li jakkumpanjawh fil-mineral tal-ħadid (minbarra l-mineral taċ-ċerju fluworokarbonju u l-monażite, hemm ukoll diversinijobjuuart rariminerali).
Il-mineral estratt fih madwar 30% ħadid u madwar 5% ossidi tad-dinja rari. Wara li l-mineral il-kbir jiġi mgħaffeġ fil-minjiera, dan jiġi ttrasportat bil-ferrovija lejn l-impjant tal-benefiċjazzjoni tal-Kumpanija tal-Grupp tal-Ħadid u l-Azzar ta' Baotou. Il-kompitu tal-impjant tal-benefiċjazzjoni huwa li jżidFe2O3minn 33% sa aktar minn 55%, l-ewwel bit-tħin u l-gradazzjoni fuq mitħna tal-blalen konika, u mbagħad bl-għażla ta' konċentrat primarju tal-ħadid ta' 62-65% Fe2O3 (ossidu tal-ħadid) bl-użu ta' separatur manjetiku ċilindriku. It-tailings ikomplu jgħaddu minn flotazzjoni u separazzjoni manjetika biex jinkiseb konċentrat sekondarju tal-ħadid li fih aktar minn 45%Fe2O3(ossidu tal-ħadid). L-art rari hija arrikkita fir-ragħwa tal-flotazzjoni, b'grad ta' 10-15%. Il-konċentrat jista' jintgħażel bl-użu ta' mejda li tħawwad biex tipproduċi konċentrat oħxon b'kontenut ta' REO ta' 30%. Wara li jiġi pproċessat mill-ġdid b'tagħmir ta' benefiċjazzjoni, jista' jinkiseb konċentrat ta' art rari b'kontenut ta' REO ta' aktar minn 60%.
Metodu ta' dekompożizzjoni ta' konċentrat ta' ħamrija rari
·Art rariL-elementi fil-konċentrati ġeneralment jeżistu fil-forma ta' karbonati, fluworidi, fosfati, ossidi, jew silikati li ma jinħallux. L-elementi rari tad-dinja jridu jiġu konvertiti f'komposti li jinħallu fl-ilma jew f'aċidi inorganiċi permezz ta' diversi bidliet kimiċi, u mbagħad jgħaddu minn proċessi bħal dissoluzzjoni, separazzjoni, purifikazzjoni, konċentrazzjoni, jew kalċinazzjoni biex jipproduċu diversi mħalltin.art rarikomposti bħal kloruri mħallta tad-dinja rari, li jistgħu jintużaw bħala prodotti jew materja prima għas-separazzjoni ta' elementi singoli tad-dinja rari. Dan il-proċess jissejjaħart raridekompożizzjoni tal-konċentrat, magħrufa wkoll bħala pretrattament.
·Hemm ħafna metodi għad-dekompożizzjoniart rarikonċentrati, li ġeneralment jistgħu jinqasmu fi tliet kategoriji: metodu tal-aċidu, metodu alkali, u dekompożizzjoni tal-klorinazzjoni. Id-dekompożizzjoni tal-aċidu tista' tinqasam aktar f'dekompożizzjoni tal-aċidu idrokloriku, dekompożizzjoni tal-aċidu sulfuriku, u dekompożizzjoni tal-aċidu idrofluworiku. Id-dekompożizzjoni alkali tista' tinqasam aktar f'dekompożizzjoni tal-idrossidu tas-sodju, tidwib tal-idrossidu tas-sodju, jew metodi ta' inkaljar tas-soda. Il-fluss tal-proċess xieraq ġeneralment jintgħażel abbażi tal-prinċipji tat-tip ta' konċentrat, il-karatteristiċi tal-grad, il-pjan tal-prodott, il-konvenjenza għall-irkupru u l-użu komprensiv ta' elementi mhux rari tad-dinja, il-benefiċċju għall-iġjene tax-xogħol u l-protezzjoni ambjentali, u r-razzjonalità ekonomika.
·Għalkemm ġew skoperti kważi 200 minerali ta' elementi rari u mxerrda, dawn ma ġewx arrikkiti f'depożiti indipendenti permezz ta' tħaffir industrijali minħabba r-rarità tagħhom. S'issa, ġew skoperti biss minerali indipendenti rari.ġermanju, selenju, utellurjuĠew skoperti depożiti, iżda l-iskala tad-depożiti mhijiex kbira ħafna.
Tidwib ta' metalli rari
·Hemm żewġ metodi għalart raritidwib, idrometallurġija u pirometallurġija.
·Il-proċess kollu tal-idrometallurġija tad-dinja rari u l-metallurġija kimika tal-metalli huwa l-aktar f'soluzzjoni u solvent, bħad-dekompożizzjoni tal-konċentrat tad-dinja rari, is-separazzjoni u l-estrazzjoni ta'ossidi tad-dinja rari, komposti, u metalli rari tad-dinja singoli, li jużaw proċessi ta' separazzjoni kimika bħal preċipitazzjoni, kristallizzazzjoni, tnaqqis tal-ossidazzjoni, estrazzjoni tas-solvent, u skambju ta' joni. L-aktar metodu użat komunement huwa l-estrazzjoni tas-solvent organiku, li huwa proċess universali għas-separazzjoni industrijali ta' elementi rari tad-dinja singoli ta' purità għolja. Il-proċess tal-idrometallurġija huwa kumpless u l-purità tal-prodott hija għolja. Dan il-metodu għandu firxa wiesgħa ta' applikazzjonijiet fil-produzzjoni ta' prodotti lesti.
Il-proċess pirometallurġiku huwa sempliċi u għandu produttività għolja.Art rariIl-pirometallurġija tinkludi prinċipalment il-produzzjoni ta'ligi tad-dinja raripermezz ta' metodu ta' tnaqqis silikotermiku, il-produzzjoni ta' metalli jew ligi rari tad-dinja permezz ta' metodu ta' elettroliżi tal-melħ imdewweb, u l-produzzjoni ta'ligi tad-dinja raribil-metodu ta' tnaqqis termali tal-metall eċċ.
Il-karatteristika komuni tal-pirometallurġija hija l-produzzjoni taħt kundizzjonijiet ta' temperatura għolja.
Proċess ta' produzzjoni tad-dinja rari
·Art rarikarbonat uklorur tad-dinja rarihuma ż-żewġ prodotti primarji ewlenin fil-art rariindustrija. Ġeneralment, bħalissa hemm żewġ proċessi ewlenin għall-produzzjoni ta’ dawn iż-żewġ prodotti. Proċess wieħed huwa l-proċess ta’ inkaljar bl-aċidu sulfuriku kkonċentrat, u l-proċess l-ieħor jissejjaħ il-proċess tas-soda kawstika, imqassar bħala l-proċess tas-soda kawstika.
·Minbarra li huma preżenti f'diversi minerali rari tad-dinja, porzjon sinifikanti ta'elementi rari tad-dinjafin-natura jeżistu flimkien mal-minerali tal-blat tal-apatite u tal-fosfat. Ir-riżervi totali tal-mineral tal-fosfat fid-dinja huma ta’ madwar 100 biljun tunnellata, b’medjaart rarikontenut ta' 0.5 ‰. Huwa stmat li l-ammont totali ta'art rariassoċjat mal-mineral tal-fosfat fid-dinja huwa ta' 50 miljun tunnellata. Bi tweġiba għall-karatteristiċi ta' livell baxxart rariMinħabba l-kontenut u l-istatus ta' okkorrenza speċjali fil-minjieri, ġew studjati diversi proċessi ta' rkupru kemm domestikament kif ukoll internazzjonalment, li jistgħu jinqasmu f'metodi mxarrbin u termali. Fil-metodi mxarrbin, jistgħu jinqasmu f'metodu ta' aċidu nitriku, metodu ta' aċidu idrokloriku, u metodu ta' aċidu sulfuriku skont l-aċidi ta' dekompożizzjoni differenti. Hemm diversi modi kif jiġu rkuprati elementi rari tad-dinja minn proċessi kimiċi tal-fosfru, li kollha huma relatati mill-qrib mal-metodi ta' pproċessar tal-mineral tal-fosfat. Matul il-proċess ta' produzzjoni termali, il-art rariIr-rata ta' rkupru tista' tilħaq is-60%.
Bl-użu kontinwu tar-riżorsi tal-blat tal-fosfat u l-bidla lejn l-iżvilupp ta' blat tal-fosfat ta' kwalità baxxa, il-proċess tal-aċidu sulfuriku mxarrab bil-proċess tal-aċidu fosforiku sar il-metodu ewlieni fl-industrija kimika tal-fosfat, u l-irkupru ta'elementi rari tad-dinjaFil-proċess imxarrab tal-aċidu sulfuriku, l-aċidu fosforiku sar suġġett ta' riċerka importanti. Fil-proċess tal-produzzjoni tal-aċidu fosforiku mxarrab tal-aċidu sulfuriku, il-proċess tal-kontroll tal-arrikkiment tad-dinja rari fl-aċidu fosforiku u mbagħad l-użu tal-estrazzjoni tas-solvent organiku biex jiġu estratti d-dinja rari għandu aktar vantaġġi mill-metodi żviluppati bikrija.
Proċess ta' estrazzjoni tad-dinja rari
Solubilità fl-aċidu sulfuriku
Ċerjugrupp (li ma jinħallx f'melħ kumpless tas-sulfat) –lantanju, ċerju, praseodimju, neodimju, u prometju;
Terbjugrupp (kemmxejn solubbli f'melħ kumpless tas-sulfat) -samarju, ewropju, gadolinju, terbju, disprosju, uholmju;
Ittrijugrupp (solubbli f'melħ kumpless tas-sulfat) –ittriju, erbju, tulju, itterbju,lutezju, uskandju.
Separazzjoni tal-estrazzjoni
Dawlart rari(Estrazzjoni b'aċidità dgħajfa P204) –lantanju,ċerju, praseodimju,neodimju, u prometju;
Introduzzjoni għall-Proċess ta' Estrazzjoni
Fil-proċess tas-separazzjonielementi rari tad-dinja,minħabba l-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi estremament simili ta' 17-il element, kif ukoll l-abbundanza ta' impuritajiet li jakkumpanjawhomelementi rari tad-dinja, il-proċess ta' estrazzjoni huwa relattivament kumpless u użat komunement.
Hemm tliet tipi ta' proċessi ta' estrazzjoni: metodu pass pass, skambju ta' joni, u estrazzjoni bis-solvent.
Metodu pass pass
Il-metodu ta' separazzjoni u purifikazzjoni bl-użu tad-differenza fis-solubilità tal-komposti fis-solventi jissejjaħ il-metodu pass pass. Minnittriju(Y) għallutezju(Lu), separazzjoni waħda bejn dak kollu li jseħħ b'mod naturalielementi rari tad-dinja, inkluż ir-radju skopert mill-koppja Curie,
Dawn kollha huma separati bl-użu ta' dan il-metodu. Il-proċedura operattiva ta' dan il-metodu hija relattivament kumplessa, u s-separazzjoni waħda tal-elementi rari tad-dinja kollha ħadet aktar minn 100 sena, b'separazzjoni waħda u operazzjoni ripetuta tilħaq l-20000 darba. Għall-ħaddiema kimiċi, ix-xogħol tagħhom
Is-saħħa hija relattivament għolja u l-proċess huwa relattivament kumpless. Għalhekk, l-użu ta' dan il-metodu ma jistax jipproduċi metall rari wieħed fi kwantitajiet kbar.
Skambju ta' joni
Ix-xogħol ta’ riċerka dwar l-elementi rari tad-dinja ġie mfixkel mill-inkapaċità li jiġi prodott wieħedelement rari tad-dinjafi kwantitajiet kbar permezz ta' metodi pass pass. Sabiex jiġi analizzat il-elementi rari tad-dinjali jinsabu fi prodotti ta' fissjoni nukleari u jneħħu l-elementi rari tad-dinja mill-uranju u t-torju, ġiet studjata b'suċċess il-kromatografija tal-iskambju joniku (kromatografija tal-iskambju joniku), li mbagħad intużat għas-separazzjoni ta'element rari tad-dinjas. Il-vantaġġ tal-metodu tal-iskambju tal-joni huwa li elementi multipli jistgħu jiġu separati f'operazzjoni waħda. U jista' wkoll jikseb prodotti ta' purità għolja. Madankollu, l-iżvantaġġ huwa li ma jistax jiġi pproċessat kontinwament, b'ċiklu operattiv twil u spejjeż għoljin għar-riġenerazzjoni u l-iskambju tar-reżina. Għalhekk, dan il-metodu ewlieni għas-separazzjoni ta' ammonti kbar ta' elementi tad-dinja rari ġie rtirat mill-metodu ta' separazzjoni ewlieni u ġie sostitwit bil-metodu ta' estrazzjoni tas-solvent. Madankollu, minħabba l-karatteristiċi eċċellenti tal-kromatografija tal-iskambju tal-joni fil-kisba ta' prodotti singoli tad-dinja rari ta' purità għolja, bħalissa, sabiex jiġu prodotti singoli ta' purità ultra-għolja u jiġu separati xi elementi tqal tad-dinja rari, huwa wkoll meħtieġ li tintuża l-kromatografija tal-iskambju tal-joni biex tissepara u tipproduċi prodott tad-dinja rari.
Estrazzjoni tas-solvent
Il-metodu tal-użu ta' solventi organiċi biex tiġi estratta u separata s-sustanza estratta minn soluzzjoni akwea li ma titħallatx jissejjaħ estrazzjoni likwidu-likwidu b'solvent organiku, imqassra bħala estrazzjoni tas-solvent. Huwa proċess ta' trasferiment tal-massa li jittrasferixxi sustanzi minn fażi likwida għal oħra. Il-metodu ta' estrazzjoni tas-solvent ġie applikat qabel fil-petrokimika, il-kimika organika, il-kimika farmaċewtika, u l-kimika analitika. Madankollu, fl-aħħar erbgħin sena, minħabba l-iżvilupp tax-xjenza u t-teknoloġija tal-enerġija atomika, kif ukoll il-ħtieġa għall-produzzjoni ta' sustanzi ultrapuri u elementi rari, l-estrazzjoni tas-solvent għamlet progress kbir f'industriji bħall-industrija tal-fjuwil nukleari u l-metallurġija rari. Iċ-Ċina kisbet livell għoli ta' riċerka fit-teorija tal-estrazzjoni, is-sintesi u l-applikazzjoni ta' estratturi ġodda, u l-proċess ta' estrazzjoni għas-separazzjoni ta' elementi rari tad-dinja. Meta mqabbla ma' metodi ta' separazzjoni bħal preċipitazzjoni gradata, kristallizzazzjoni gradata, u skambju ta' joni, l-estrazzjoni tas-solvent għandha serje ta' vantaġġi bħal effett ta' separazzjoni tajjeb, kapaċità ta' produzzjoni kbira, konvenjenza għal produzzjoni rapida u kontinwa, u kontroll awtomatiku faċli biex jinkiseb. Għalhekk, gradwalment saret il-metodu ewlieni għas-separazzjoni ta' ammonti kbar ta'art raris.
Purifikazzjoni tad-dinja rari
Materja prima tal-produzzjoni
Metalli rari tad-dinjaġeneralment huma maqsuma f'metalli rari tad-dinja mħallta u metalli singolimetalli rari tad-dinjaIl-kompożizzjoni tat-taħlitametalli rari tad-dinjahuwa simili għall-kompożizzjoni oriġinali tad-dinja rari fil-mineral, u metall wieħed huwa metall separat u raffinat minn kull dinja rari. Huwa diffiċli li jitnaqqasossidu tad-dinja raris (ħlief għall-ossidi ta'samarju,ewropju,, tulju,itterbju) f'metall wieħed bl-użu ta' metodi metallurġiċi ġenerali, minħabba s-sħana għolja ta' formazzjoni u l-istabbiltà għolja tagħhom. Għalhekk, il-materja prima użata b'mod komuni għall-produzzjoni ta'metalli rari tad-dinjaillum il-ġurnata huma l-kloruri u l-fluworidi tagħhom.
Elettroliżi tal-melħ imdewweb
Il-produzzjoni tal-massa ta' mħalltametalli rari tad-dinjaFl-industrija ġeneralment jintuża l-metodu tal-elettroliżi tal-melħ imdewweb. Hemm żewġ metodi ta' elettroliżi: elettroliżi tal-klorur u elettroliżi tal-ossidu. Il-metodu ta' preparazzjoni ta' wieħedmetalli rari tad-dinjaivarja skont l-element.samarju,ewropju,,tulju,itterbjumhumiex adattati għal preparazzjoni elettrolitika minħabba l-pressjoni għolja tal-fwar tagħhom, u minflok huma ppreparati bl-użu tal-metodu ta' distillazzjoni ta' tnaqqis. Elementi oħra jistgħu jiġu ppreparati bl-elettroliżi jew bil-metodu ta' tnaqqis termali tal-metall.
L-elettroliżi tal-klorur hija l-aktar metodu komuni għall-produzzjoni tal-metalli, speċjalment għal metalli rari mħallta tad-dinja. Il-proċess huwa sempliċi, kosteffettiv, u jeħtieġ investiment minimu. Madankollu, l-akbar żvantaġġ huwa r-rilaxx tal-gass tal-kloru, li jniġġes l-ambjent. L-elettroliżi tal-ossidu ma tirrilaxxax gassijiet ta' ħsara, iżda l-ispiża hija kemxejn ogħla. Ġeneralment, elettroliżi waħda għaljaartijiet raribħalneodimjuupraseodimjuhuma prodotti bl-użu tal-elettroliżi tal-ossidu.
Il-metodu tal-elettroliżi għat-tnaqqis tal-vakwu jista' biss jipprepara grad industrijali ġeneralimetalli rari tad-dinjaBiex tippreparametalli rari tad-dinjab'impuritajiet baxxi u purità għolja, ġeneralment jintuża l-metodu ta' tnaqqis termali bil-vakwu. Dan il-metodu jista' jipproduċi l-metalli rari tad-dinja kollha, iżdasamarju,ewropju,,tulju,itterbjuma jistax jiġi prodott bl-użu ta' dan il-metodu. Il-potenzjal redox ta'samarju,ewropju,,tulju,itterbjuu l-kalċju jnaqqas biss parzjalmentart rarifluworidu. Ġeneralment, il-preparazzjoni ta' dawn il-metalli hija bbażata fuq il-prinċipji ta' pressjoni għolja tal-fwar ta' dawn il-metalli u pressjoni baxxa tal-fwar ta'metall tal-lantanjus. L-ossidi ta' dawn l-erba'artijiet rarihuma mħallta ma' frammenti ta'metall tal-lantanjus u kkompressati fi blokki, u mnaqqsa f'forn tal-vakwu.Lantanjuhuwa aktar attiv, filwaqt lisamarju,ewropju,,tulju,itterbjujitnaqqsu għal deheb minnlantanjuu miġbura fuq il-kondensazzjoni, u b'hekk tkun faċli biex tisseparaha mill-gagazza.
Ħin tal-pubblikazzjoni: 07 ta' Novembru 2023