Сирек жер өнеркәсібінің технологиясына кіріспе
·Сирек жер is металл элементі емес, 15 сирек жер элементтерінің жиынтық термині жәнеиттрийжәнескандий.Сондықтан, 17 сирек жер элементтері мен олардың әртүрлі қосылыстары 46% тазалықтағы хлоридтерден бастап сирек жердің жалғыз оксидтеріне дейін және әртүрлі қолдануда.сирек жер металдарытазалығымен 99,9999%.Байланысты қосылыстар мен қоспаларды қосқанда, сансыз сирек жер өнімдері бар.Сонымен,сирек жертехнология да осы 17 элементтің айырмашылығына негізделген әртүрлі.Дегенмен, сирек жер элементтерін церий және бөлуге болатындығына байланыстыиттрийминералдық сипаттамаларына негізделген топтар, сирек жер пайдалы қазбаларды өндіру, балқыту және бөлу процестері де салыстырмалы түрде біртұтас.Бастапқы кенді өндіруден бастап, сирек жерді бөлу әдістері, балқыту процестері, алу әдістері және тазарту процестері бірінен соң бірі енгізіледі.
Сирек кездесетін жерлердің пайдалы қазбаларын өңдеу
·Минералды өңдеу – руданы құрайтын әртүрлі минералдар арасындағы физикалық және химиялық қасиеттердегі айырмашылықтарды пайдаланатын, кендегі пайдалы минералдарды байыту, зиянды қоспаларды жою және оларды бөлу үшін әртүрлі байыту әдістерін, процестері мен жабдықтарын қолданатын механикалық өңдеу процесі. ганга минералдарынан.
·Ішіндесирек жердүние жүзінде өндірілетін кендер, мазмұнысирек жер оксидтерібірнеше пайызды ғана құрайды, ал кейбіреулері одан да төмен.Балқытудың өндірістік талаптарын қанағаттандыру үшін,сирек жерсирек жер оксидтерінің құрамын арттыру және сирек жер металлургиясының талаптарын қанағаттандыра алатын сирек жер концентраттарын алу үшін минералдар балқыту алдында байыту арқылы ганг минералдарынан және басқа пайдалы минералдардан бөлінеді.Сирек жер рудаларын байыту әдетте байыту процесінің ағынын қалыптастыру үшін гравитация мен магниттік бөлудің бірнеше комбинацияларымен толықтырылатын флотация әдісін қолданады.
Theсирек жерІшкі Моңғолиядағы Байюнэбо кенішіндегі кен орны – негізінен темір рудасындағы сирек жер минералдарынан (фторкөміртекті церий кені мен моназиттен басқа, сонымен қатар бірнеше кен орны бар) ілеспе темір доломитінің карбонатты жынысты кен орны.ниобийжәнесирек жерминералдар).
Өндірілетін руданың құрамында шамамен 30% темір және шамамен 5% сирек жер оксидтері бар. Кеніштегі ірі кенді ұсақтағаннан кейін ол пойызбен Baotou Iron and Steel Group компаниясының байыту зауытына тасымалданады.Байыту комбинатының міндеті – арттыруFe2O333%-дан 55%-ға дейін, алдымен конустық шарлы диірменде ұнтақтау және сорттау, содан кейін 62-65% Fe2O3 бастапқы темір концентратын таңдау (темір оксиді) цилиндрлік магниттік сепаратордың көмегімен.Құрамында 45%-дан астам темір концентратын алу үшін қалдықтар флотациядан және магниттік сепарациядан өтуді жалғастыруда.Fe2O3(темір оксиді).Сирек жер флотациялық көбікпен байытылған, сорты 10-15%.Концентратты 30% REO құрамы бар ірі концентрат алу үшін шайқау үстелінің көмегімен таңдауға болады.Байыту жабдығымен қайта өңдеуден өткеннен кейін REO құрамы 60%-дан асатын сирек жер концентратын алуға болады.
Сирек жер концентратының ыдырау әдісі
·Сирек жерконцентраттардағы элементтер әдетте ерімейтін карбонаттар, фторидтер, фосфаттар, оксидтер немесе силикаттар түрінде болады.Сирек жер элементтері әртүрлі химиялық өзгерістер арқылы суда немесе бейорганикалық қышқылдарда еритін қосылыстарға айналуы керек, содан кейін әртүрлі аралас қоспалар алу үшін еріту, бөлу, тазарту, концентрациялау немесе күйдіру сияқты процестерден өту керек.сирек жерсирек жердің жалғыз элементтерін бөлу үшін өнім немесе шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін аралас сирек жер хлоридтері сияқты қосылыстар.Бұл процесс деп аталадысирек жерконцентраттың ыдырауы, алдын ала өңдеу деп те аталады.
·Шірітудің көптеген әдістері барсирек жерконцентраттарды жалпы үш категорияға бөлуге болады: қышқылдық әдіс, сілтілік әдіс және хлорлау ыдырауы.Қышқылды ыдырауды одан әрі тұз қышқылының ыдырауы, күкірт қышқылының ыдырауы және фтор қышқылының ыдырауы деп бөлуге болады.Сілтілік ыдырауды одан әрі натрий гидроксиді ыдырауы, натрий гидроксиді балқыту немесе сода қуыру әдістеріне бөлуге болады.Сәйкес технологиялық ағын әдетте концентрат түрі, сорт сипаттамалары, өнім жоспары, сирек жер элементтерін қалпына келтіру және кешенді пайдалану ыңғайлылығы, еңбек гигиенасы мен қоршаған ортаны қорғау үшін пайда және экономикалық ұтымдылық қағидаттары негізінде таңдалады.
· 200-ге жуық сирек және дисперсті элементті минералдар табылғанымен, олар сирек кездесетіндіктен өнеркәсіптік өндірумен дербес кен орындарына байытылған жоқ.Әзірге сирек тәуелсізгерманий, селен, жәнетеллуркен орындары ашылды, бірақ кен орындарының ауқымы онша үлкен емес.
Сирек кездесетін металдарды балқыту
· Екі әдіс барсирек жербалқыту, гидрометаллургия және пирометаллургия.
· Сирек жер гидрометаллургиясының және металл-химиялық металлургияның бүкіл процесі көбінесе ерітіндіде және еріткіште, мысалы, сирек жер концентратын ыдырату, бөлу және алу.сирек жер оксидтері, қосылыстар және тұндыру, кристалдану, тотығу-тотықсыздану, еріткіштерді алу және ион алмасу сияқты химиялық бөлу процестерін қолданатын жалғыз сирек жер металдары.Ең жиі қолданылатын әдіс органикалық еріткіш экстракциясы болып табылады, ол жоғары тазалықтағы жалғыз сирек жер элементтерін өнеркәсіптік бөлудің әмбебап процесі болып табылады.Гидрометаллургиялық процесс күрделі және өнімнің тазалығы жоғары.Бұл әдіс дайын өнімдерді өндіруде кеңінен қолданылады.
Пирометаллургиялық процесс қарапайым және жоғары өнімділікке ие.Сирек жерпирометаллургия негізінен өндіруді қамтидысирек жер қорытпаларысиликотермиялық қалпына келтіру әдісімен, сирек жер металдарын немесе балқытылған тұзды электролиз әдісімен қорытпаларды өндіру жәнесирек жер қорытпаларыметалл термиялық қалпына келтіру әдісімен және т.б.
Пирометаллургияның жалпы сипаттамасы жоғары температура жағдайында өндіру болып табылады.
Сирек жерді өндіру процесі
·Сирек жеркарбонатты жәнесирек жер хлоридіекі негізгі өнім болып табыладысирек жерөнеркәсіп.Жалпы айтқанда, қазіргі уақытта осы екі өнімді өндірудің екі негізгі процесі бар.Бір процесс концентрлі күкірт қышқылын қуыру процесі, ал екінші процесс күйдіргіш сода процесі деп қысқаша күйдіргіш сода процесі деп аталады.
·Әртүрлі сирек жер пайдалы қазбаларында болуымен қатар, айтарлықтай бөлігісирек жер элементтерітабиғатта апатит және фосфатты тау жыныстары минералдарымен қатар өмір сүреді.Дүниежүзілік фосфат рудасының жалпы қоры орташа есеппен 100 миллиард тоннаны құрайдысирек жермазмұны 0,5 ‰.теңгені құрайтыны болжанудасирек жерфосфат рудасымен байланысты дүние жүзінде 50 млн т.Төмен сипаттамаларға жауап ретіндесирек жеркеніштердегі мазмұны мен ерекше пайда болу жағдайы, әртүрлі қалпына келтіру процестері ішкі және халықаралық деңгейде зерттелді, оларды ылғалды және термиялық әдістерге бөлуге болады.Ылғалды әдістерде әртүрлі ыдырау қышқылдары бойынша оларды азот қышқылы әдісі, тұз қышқылы әдісі және күкірт қышқылы әдісі деп бөлуге болады.Фосфорлық химиялық процестерден сирек жерді қалпына келтірудің әртүрлі жолдары бар, олардың барлығы фосфат кенін өңдеу әдістерімен тығыз байланысты.Термиялық өндіріс процесінде,сирек жерқалпына келтіру деңгейі 60% жетуі мүмкін.
Фосфатты таужыныс ресурстарын үздіксіз пайдалану және сапасыз фосфатты жыныстарды игеруге ауысу кезінде күкірт қышқылының ылғалды процессі фосфор қышқылының фосфатты-химиялық өнеркәсібіндегі негізгі әдіске айналды.сирек жер элементтерікүкірт қышқылының ылғалды процесінде фосфор қышқылы зерттеу нүктесіне айналды.Күкірт қышқылының ылғалды технологиялық фосфор қышқылын өндіру процесінде сирек жерді фосфор қышқылында байытуды бақылау процесі, содан кейін сирек жерді алу үшін органикалық еріткіш экстракцияны қолдану ерте дамыған әдістерге қарағанда артықшылықтарға ие.
Сирек жерді өндіру процесі
Күкірт қышқылының ерігіштігі
Тербиятоп (сульфатты кешенді тұздарда аз ериді) -самарий, еуропиум, гадолиний, тербиум, диспрозия, жәнегольмиум;
Экстракцияны бөлу
Экстракция процесіне кіріспе
Бөлу процесіндесирек жер элементтері,17 элементтің өте ұқсас физикалық және химиялық қасиеттеріне, сондай-ақ құрамындағы ілеспе қоспалардың көптігіне байланыстысирек жер элементтері, экстракция процесі салыстырмалы түрде күрделі және жиі қолданылады.
Экстракциялау процесінің үш түрі бар: сатылы әдіс, ион алмасу және еріткішпен экстракция.
Қадамдық әдіс
Еріткіштердегі қосылыстардың ерігіштігінің айырмашылығын пайдаланып бөлу және тазарту әдісі сатылы әдіс деп аталады.бастапиттрий(Y) дейінлютеций(Lu), табиғатта кездесетін барлық заттардың арасындағы біртұтас бөлусирек жер элементтеріКюри жұбы ашқан радийді қоса алғанда,
Олардың барлығы осы әдіс арқылы бөлінеді.Бұл әдістің жұмыс істеу процедурасы салыстырмалы түрде күрделі және барлық сирек жер элементтерінің бір реттік бөлінуі 100 жылдан астам уақытты алды, бір бөлу және қайталанатын операция 20000 есеге жетті.Химия қызметкерлері үшін, олардың жұмысы
Беріктілігі салыстырмалы түрде жоғары және процесс салыстырмалы түрде күрделі.Сондықтан бұл әдісті қолдану бір ғана сирек жерді көп мөлшерде өндіре алмайды.
Ион алмасу
Сирек жер элементтерін зерттеу жұмысына жалғыз элементті шығару мүмкін еместігі кедергі болдысирек жер элементіқадамдық әдістер арқылы көп мөлшерде.талдау мақсатындасирек жер элементтеріЯдролық ыдырау өнімдерінің құрамында болатын және сирек жер элементтерін уран мен торийден алып тастаған кезде ион алмасу хроматографиясы (ион алмасу хроматографиясы) сәтті зерттелді, содан кейін оны бөлу үшін қолданылды.сирек жер элементіс.Ион алмасу әдісінің артықшылығы - бір операцияда бірнеше элементтерді бөлуге болады.Және ол жоғары таза өнімдерді де ала алады.Дегенмен, кемшілігі - оны үздіксіз өңдеу мүмкін емес, ұзақ операциялық цикл және шайырдың регенерациясы мен алмасуының жоғары шығындары.Сондықтан, бұл бір кездері сирек жерлердің үлкен мөлшерін бөлудің негізгі әдісі негізгі бөлу әдісінен алынып тасталды және еріткішпен экстракция әдісімен ауыстырылды.Алайда, жоғары таза сирек жер өнімдерін алуда ион алмасу хроматографиясының көрнекті сипаттамаларына байланысты, қазіргі уақытта өте жоғары тазалықтағы жалғыз өнімдерді алу және кейбір ауыр сирек жер элементтерін бөлу үшін сонымен қатар ион алмасу хроматографиясын қолдану қажет. сирек жер өнімін бөліп алу және өндіру.
Еріткіш экстракция
Алынған затты араласпайтын сулы ерітіндіден экстракциялау және бөлу үшін органикалық еріткіштерді қолдану әдісі органикалық еріткіш сұйық-сұйық экстракция деп аталады, қысқаша еріткіш экстракция деп аталады.Бұл заттарды бір сұйық фазадан екіншісіне тасымалдайтын масса алмасу процесі.Еріткіш экстракция әдісі бұрын мұнай-химия, органикалық химия, фармацевтикалық химия және аналитикалық химияда қолданылған.Алайда соңғы қырық жылда атом энергетикасы ғылымы мен технологиясының дамуына, сондай-ақ аса таза заттар мен сирек элементтерді өндіру қажеттілігіне байланысты еріткіштерді алу ядролық отын өнеркәсібі және сирек металлургия сияқты салаларда үлкен жетістіктерге жетті. .Қытай экстракция теориясы, жаңа экстрагенттерді синтездеу және қолдану, сирек жер элементтерін бөлу үшін экстракция процесінде жоғары деңгейдегі зерттеулерге қол жеткізді.Дәрежелі жауын-шашын, градуирленген кристалдану және ион алмасу сияқты бөлу әдістерімен салыстырғанда, еріткіш экстракциясы жақсы бөлу әсері, үлкен өндірістік қуаттылық, жылдам және үздіксіз өндіруге ыңғайлылық және автоматты басқаруға оңай қол жеткізу сияқты бірқатар артықшылықтарға ие.Сондықтан ол бірте-бірте үлкен көлемдегі бөлудің негізгі әдісіне айналдысирек жерs.
Сирек жерді тазарту
Өндірістік шикізат
Сирек жер металдарыәдетте аралас сирек жер металдары және жалғыз болып бөлінедісирек жер металдары.Аралас құрамысирек жер металдарырудадағы бастапқы сирек жердің құрамына ұқсас және бір ғана металл әрбір сирек жерден бөлінген және тазартылған металл болып табылады.Оны азайту қиынсирек жер оксидіs (оксидтерден басқасамарий,еуропиум,, тулий,иттербий) жоғары түзілу жылуына және жоғары тұрақтылығына байланысты жалпы металлургиялық әдістерді қолдану арқылы бір металға айналдырады.Сондықтан өндіру үшін жиі қолданылатын шикізатсирек жер металдарыҚазіргі уақытта олардың хлоридтері мен фторидтері.
Балқытылған тұздың электролизі
Араластың жаппай өндірісісирек жер металдарыөнеркәсіпте әдетте балқытылған тұзды электролиз әдісін қолданады.Электролиздің екі әдісі бар: хлоридті электролиз және оксидті электролиз.Жалғыз дайындау әдісісирек жер металдарыэлементіне байланысты өзгереді.самарий,еуропиум,,тулий,иттербийжоғары бу қысымына байланысты электролиттік дайындауға жарамайды, оның орнына редукциялық айдау әдісімен дайындалады.Басқа элементтерді электролиз немесе металды термиялық қалпына келтіру әдісімен дайындауға болады.
Хлоридті электролиз - металдарды алудың ең кең таралған әдісі, әсіресе аралас сирек жер металдары үшін.Процесс қарапайым, үнемді және ең аз инвестицияны қажет етеді.Дегенмен, ең үлкен кемшілік – қоршаған ортаны ластайтын хлор газының бөлінуі.Оксидті электролиз зиянды газдарды шығармайды, бірақ құны сәл жоғары.Жалпы, жоғары бағадағы жалғызсирек жерсияқтынеодимжәнепразеодимоксидті электролиз арқылы өндіріледі.
Вакуумды қалпына келтіру электролиз әдісі тек жалпы өнеркәсіптік сортты дайындай аладысирек жер металдары.Дайындалусирек жер металдарықоспалары аз және жоғары тазалығы бар, әдетте вакуумдық термиялық қалпына келтіру әдісі қолданылады.Бұл әдіс барлық жалғыз сирек жер металдарын өндіруге болады, бірақсамарий,еуропиум,,тулий,иттербийбұл әдіспен өндіру мүмкін емес.Тотығу-тотықсыздану потенциалысамарий,еуропиум,,тулий,иттербийал кальций жартылай ғана төмендейдісирек жерфторид.Жалпы алғанда, бұл металдарды дайындау осы металдардың жоғары бу қысымы және төмен бу қысымы принциптеріне негізделген.лантан металыс.Осы төрт оксидтерсирек жерфрагменттерімен араласадылантан металыс және блоктарға сығымдалады және вакуумдық пеште қалпына келтіріледі.Лантанбелсендірек, алсамарий,еуропиум,,тулий,иттербийарқылы алтынға дейін азаядылантанжәне конденсацияда жиналады, бұл шлактан оңай ажыратылады.
Жіберу уақыты: 07 қараша 2023 ж