Hyrje në Teknologjinë e Industrisë së Tokave të Rralla
·Tokë e rrallë inuk është një element metalik, por një term kolektiv për 15 elementë të rrallë të tokës dheitriumdheskandiumPrandaj, 17 elementët e rrallë të tokës dhe përbërjet e tyre të ndryshme kanë përdorime të ndryshme, duke filluar nga kloruret me një pastërti prej 46% deri te oksidet e vetme të rrallë të tokës dhemetale të rralla të tokësme një pastërti prej 99.9999%. Me shtimin e komponimeve dhe përzierjeve të lidhura, ka produkte të panumërta të metaleve të rralla. Pra,tokë e rrallëteknologjia është gjithashtu e larmishme bazuar në ndryshimet e këtyre 17 elementëve. Megjithatë, për shkak të faktit se elementët e rrallë të tokës mund të ndahen në cerium dheitriumgrupet bazuar në karakteristikat minerale, proceset e nxjerrjes, shkrirjes dhe ndarjes së mineraleve të rralla të tokës janë gjithashtu relativisht të unifikuara. Duke filluar nga nxjerrja fillestare e xehes, metodat e ndarjes, proceset e shkrirjes, metodat e nxjerrjes dhe proceset e pastrimit të mineraleve të rralla të tokës do të prezantohen një nga një.
Përpunimi i mineraleve të metaleve të rralla
· Përpunimi i mineraleve është një proces mekanik përpunimi që shfrytëzon ndryshimet në vetitë fizike dhe kimike midis mineraleve të ndryshme që përbëjnë xeherorin, përdor metoda, procese dhe pajisje të ndryshme pasurimi për të pasuruar mineralet e dobishme në xeheror, për të hequr papastërtitë e dëmshme dhe për t'i ndarë ato nga mineralet e rrënuara.
·Nëtokë e rrallëxeherore të nxjerra në të gjithë botën, përmbajtja eoksidet e tokës së rrallëështë vetëm disa përqind, dhe disa edhe më e ulët. Për të përmbushur kërkesat e prodhimit të shkrirjes,tokë e rrallëMineralet ndahen nga mineralet e gangue-ve dhe mineralet e tjera të dobishme nëpërmjet pasurimit para shkrirjes, me qëllim rritjen e përmbajtjes së oksideve të tokave të rralla dhe marrjen e koncentrateve të tokave të rralla që mund të plotësojnë kërkesat e metalurgjisë së tokave të rralla. Përmirësimi i xeheve të tokave të rralla në përgjithësi përdor metodën e flotacionit, shpesh të plotësuar nga kombinime të shumëfishta të gravitetit dhe ndarjes magnetike për të formuar një rrjedhë të procesit të pasurimit.
I/E/Të/Tëtokë e rrallëDepozita në Minierën Baiyunebo në Mongolinë e Brendshme është një depozitë e tipit shkëmb karbonat i dolomitit të hekurit, i përbërë kryesisht nga minerale të rralla tokësore shoqëruese në xeherorin e hekurit (përveç xeherorit të ceriumit fluorokarbon dhe monazitit, ka edhe disaniobiumdhetokë e rrallëminerale).
Xeherori i nxjerrë përmban rreth 30% hekur dhe rreth 5% okside të rralla të tokës. Pas thërrmimit të xeherorit të madh në minierë, ai transportohet me tren në uzinën e pasurimit të Kompanisë së Grupit të Hekurit dhe Çelikut Baotou. Detyra e impiantit të pasurimit është të rrisëFe2O3nga 33% në mbi 55%, së pari duke bluar dhe klasifikuar në një mulli me sfera konike, dhe më pas duke zgjedhur një koncentrat primar hekuri prej 62-65% Fe2O3 (oksid hekuri) duke përdorur një ndarës cilindrik magnetik. Mbeturinat vazhdojnë t'i nënshtrohen flotacionit dhe ndarjes magnetike për të përftuar një koncentrat sekondar hekuri që përmban më shumë se 45%Fe2O3(oksid hekuri). Toka e rrallë pasurohet me shkumë flotacioni, me një gradë prej 10-15%. Koncentrati mund të zgjidhet duke përdorur një tavolinë tundëse për të prodhuar një koncentrat të trashë me një përmbajtje REO prej 30%. Pasi të ripërpunohet nga pajisjet e pasurimit, mund të merret një koncentrat i tokës së rrallë me një përmbajtje REO mbi 60%.
Metoda e dekompozimit të koncentratit të tokës së rrallë
·Tokë e rrallëElementet në koncentrate zakonisht ekzistojnë në formën e karbonateve, fluorideve, fosfateve, oksideve ose silikateve të patretshme. Elementet e rralla të tokës duhet të shndërrohen në komponime të tretshme në ujë ose acide inorganike përmes ndryshimeve të ndryshme kimike dhe më pas t'i nënshtrohen proceseve të tilla si tretja, ndarja, pastrimi, përqendrimi ose kalcinimi për të prodhuar substanca të ndryshme të përziera.tokë e rrallëkomponime të tilla si kloruret e përziera të tokave të rralla, të cilat mund të përdoren si produkte ose lëndë të para për ndarjen e elementeve të vetme të tokës së rrallë. Ky proces quhettokë e rrallëdekompozimi i koncentratit, i njohur edhe si para-trajtim.
· Ka shumë metoda për dekompozimintokë e rrallëkoncentratet, të cilat mund të ndahen përgjithësisht në tre kategori: metoda acide, metoda alkaline dhe dekompozimi me klor. Dekompozimi acid mund të ndahet më tej në dekompozim me acid klorhidrik, dekompozim me acid sulfurik dhe dekompozim me acid hidrofluorik. Dekompozimi i alkalit mund të ndahet më tej në dekompozim me hidroksid natriumi, shkrirje me hidroksid natriumi ose metoda pjekjeje me sodë. Rrjedha e duhur e procesit zgjidhet përgjithësisht bazuar në parimet e llojit të koncentratit, karakteristikave të gradës, planit të produktit, komoditetit për rikuperimin dhe shfrytëzimin gjithëpërfshirës të elementëve jo të rrallë të tokës, përfitimit për higjienën e punës dhe mbrojtjen e mjedisit, si dhe racionalitetit ekonomik.
·Edhe pse janë zbuluar gati 200 minerale të elementeve të rralla dhe të shpërndara, ato nuk janë pasuruar në depozita të pavarura me miniera industriale për shkak të rrallësisë së tyre. Deri më tani, vetëm minerale të rralla të pavaruragermanium, selen, dhetelurjanë zbuluar depozita, por shkalla e depozitave nuk është shumë e madhe.
Shkrirja e metaleve të rralla
· Ekzistojnë dy metoda përtokë e rrallëshkrirje, hidrometalurgji dhe pirometalurgji.
· I gjithë procesi i hidrometalurgjisë së metaleve të rralla dhe metalurgjisë kimike të metaleve është kryesisht në tretësirë dhe tretës, siç është dekompozimi i koncentratit të metaleve të rralla, ndarja dhe nxjerrja eoksidet e tokës së rrallë, komponime dhe metale të rralla të vetme të tokës, të cilat përdorin procese të ndarjes kimike si reshjet, kristalizimi, oksido-reduktimi, nxjerrja me tretës dhe shkëmbimi jonik. Metoda më e përdorur është nxjerrja me tretës organik, e cila është një proces universal për ndarjen industriale të elementeve të rralla të vetme të tokës me pastërti të lartë. Procesi i hidrometalurgjisë është kompleks dhe pastërtia e produktit është e lartë. Kjo metodë ka një gamë të gjerë aplikimesh në prodhimin e produkteve të gatshme.
Procesi pirometalurgjik është i thjeshtë dhe ka produktivitet të lartë.Tokë e rrallëpirometalurgjia përfshin kryesisht prodhimin elidhjeve të rralla të tokësme metodën e reduktimit silikotermik, prodhimin e metaleve të rralla tokësore ose lidhjeve me metodën e elektrolizës së kripës së shkrirë dhe prodhimin elidhjeve të rralla të tokësme metodën e reduktimit termik të metaleve etj.
Karakteristika e përbashkët e pirometalurgjisë është prodhimi në kushte të temperaturës së lartë.
Procesi i prodhimit të tokave të rralla
·Tokë e rrallëkarbonat dheklorur i tokës së rrallëjanë dy produktet kryesore primare nëtokë e rrallëindustri. Në përgjithësi, aktualisht ekzistojnë dy procese kryesore për prodhimin e këtyre dy produkteve. Njëri proces është procesi i pjekjes me acid sulfurik të përqendruar, dhe procesi tjetër quhet procesi i sodës kaustike, shkurtuar si procesi i sodës kaustike.
· Përveç pranisë në minerale të ndryshme të tokës së rrallë, një pjesë e konsiderueshme eelementë të rrallë të tokësnë natyrë bashkëjetojnë me mineralet e apatitit dhe fosfatit. Rezervat totale të xehes së fosfatit në botë janë afërsisht 100 miliardë ton, me një mesataretokë e rrallëpërmbajtje prej 0.5 ‰. Është vlerësuar se sasia totale etokë e rrallëe lidhur me xeherorin e fosfatit në botë është 50 milionë ton. Në përgjigje të karakteristikave të ulëtatokë e rrallëPërmbajtja dhe statusi i shfaqjes së veçantë në miniera, procese të ndryshme të rikuperimit janë studiuar si në vend ashtu edhe në nivel ndërkombëtar, të cilat mund të ndahen në metoda të lagështa dhe termike. Në metodat e lagështa, ato mund të ndahen në metodën e acidit nitrik, metodën e acidit klorhidrik dhe metodën e acidit sulfurik sipas acideve të ndryshme të dekompozimit. Ekzistojnë mënyra të ndryshme për të rikuperuar metale të rralla nga proceset kimike të fosforit, të cilat janë të gjitha të lidhura ngushtë me metodat e përpunimit të xehes së fosfatit. Gjatë procesit të prodhimit termik,tokë e rrallëShkalla e rikuperimit mund të arrijë në 60%.
Me shfrytëzimin e vazhdueshëm të burimeve të shkëmbinjve fosfatë dhe zhvendosjen drejt zhvillimit të shkëmbinjve fosfatë me cilësi të ulët, procesi i lagësht i acidit sulfurik me acid fosforik është bërë metoda kryesore në industrinë kimike të fosfatit, dhe rikuperimi ielementë të rrallë të tokësNë procesin e lagësht të acidit sulfurik, acidi fosforik është bërë një pikë e nxehtë kërkimore. Në procesin e prodhimit të acidit sulfurik, acidi fosforik me proces të lagësht, procesi i kontrollit të pasurimit të metaleve të rralla në acid fosforik dhe më pas përdorimi i nxjerrjes me tretës organik për të nxjerrë metale të rralla ka më shumë përparësi sesa metodat e zhvilluara në fillim.
Procesi i nxjerrjes së tokës së rrallë
Tretshmëria e acidit sulfurik
Ceriumgrup (i patretshëm në kripërat komplekse të sulfatit) –lantan, cerium, praseodimi, neodimidhe promethium;
Terbiumgrup (pak i tretshëm në kripërat komplekse të sulfatit) -samarium, europium, gadolinium, terbium, disprosium, dheholmium;
Itriumgrup (i tretshëm në kripëra komplekse sulfate) –itrium, erbium, tulium, iterbium,lutetium, dheskandium.
Ndarja me nxjerrje
Dritëtokë e rrallë(Nxjerrje me aciditet të dobët P204) –lantan,cerium, praseodimi,neodimidhe promethium;
Tokë e rrallë e mesme (nxjerrje me aciditet të ulët P204) -samarium,europium,gadolinium,terbium,disprosium;
I rëndëtokë e rrallëelementë(nxjerrja e aciditetit në P204) -holmium,
Hyrje në Procesin e Nxjerjes
Në procesin e ndarjeselementë të rrallë të tokës,për shkak të vetive fizike dhe kimike jashtëzakonisht të ngjashme të 17 elementëve, si dhe bollëkut të papastërtive shoqëruese nëelementë të rrallë të tokës, procesi i nxjerrjes është relativisht kompleks dhe përdoret gjerësisht.
Ekzistojnë tre lloje të proceseve të nxjerrjes: metoda hap pas hapi, shkëmbimi jonik dhe nxjerrja me tretës.
Metoda hap pas hapi
Metoda e ndarjes dhe pastrimit duke përdorur ndryshimin në tretshmërinë e komponimeve në tretës quhet metoda hap pas hapi. Ngaitrium(Y) për nëlutetium(Lu), një ndarje e vetme midis të gjithave që ndodhin natyrshëmelementë të rrallë të tokës, duke përfshirë radiumin e zbuluar nga çifti Curie,
Të gjitha ndahen duke përdorur këtë metodë. Procedura e funksionimit të kësaj metode është relativisht komplekse dhe ndarja e vetme e të gjithë elementëve të rrallë të tokës zgjati mbi 100 vjet, me një ndarje dhe operacion të përsëritur që arrinte 20000 herë. Për punëtorët kimikë, puna e tyre
Fortësia është relativisht e lartë dhe procesi është relativisht kompleks. Prandaj, përdorimi i kësaj metode nuk mund të prodhojë asnjë metal të rrallë në sasi të mëdha.
Shkëmbimi jonik
Puna kërkimore mbi elementët e rrallë të tokës është penguar nga pamundësia për të prodhuar një të vetëm.element i rrallë tokësornë sasi të mëdha përmes metodave hap pas hapi. Për të analizuarelementë të rrallë të tokëstë përfshira në produktet e ndarjes bërthamore dhe për të hequr elementët e rrallë të tokës nga uraniumi dhe toriumi, u studiua me sukses kromatografia e shkëmbimit jonik (kromatografia e shkëmbimit jonik), e cila më pas u përdor për ndarjen eelement i rrallë tokësors. Avantazhi i metodës së shkëmbimit jonik është se elementë të shumtë mund të ndahen në një operacion të vetëm. Dhe gjithashtu mund të merren produkte me pastërti të lartë. Megjithatë, disavantazhi është se nuk mund të përpunohet vazhdimisht, me një cikël të gjatë operativ dhe kosto të larta për rigjenerimin dhe shkëmbimin e rrëshirës. Prandaj, kjo metodë dikur kryesore për ndarjen e sasive të mëdha të metaleve të rralla të tokës është hequr nga metoda kryesore e ndarjes dhe është zëvendësuar nga metoda e nxjerrjes me tretës. Megjithatë, për shkak të karakteristikave të shquara të kromatografisë së shkëmbimit jonik në marrjen e produkteve të vetme të metaleve të rralla të tokës me pastërti të lartë, aktualisht, për të prodhuar produkte të vetme me pastërti ultra të lartë dhe për të ndarë disa elementë të rëndë të metaleve të rralla të tokës, është gjithashtu e nevojshme të përdoret kromatografia e shkëmbimit jonik për të ndarë dhe prodhuar një produkt të metaleve të rralla të tokës.
Ekstraktimi me tretës
Metoda e përdorimit të tretësve organikë për të nxjerrë dhe ndarë substancën e nxjerrë nga një tretësirë ujore e papërzieshme quhet nxjerrje me tretës organik lëng-lëng, shkurtuar si nxjerrje me tretës. Është një proces transferimi masiv që transferon substanca nga një fazë e lëngshme në tjetrën. Metoda e nxjerrjes me tretës është aplikuar më parë në petrokimi, kiminë organike, kiminë farmaceutike dhe kiminë analitike. Megjithatë, në dyzet vitet e fundit, për shkak të zhvillimit të shkencës dhe teknologjisë së energjisë atomike, si dhe nevojës për prodhimin e substancave ultra të pastra dhe elementëve të rrallë, nxjerrja me tretës ka bërë përparim të madh në industri të tilla si industria e karburantit bërthamor dhe metalurgjia e rrallë. Kina ka arritur një nivel të lartë kërkimi në teorinë e nxjerrjes, sintezën dhe aplikimin e nxjerrësve të rinj, dhe procesin e nxjerrjes për ndarjen e elementëve të rrallë të tokës. Krahasuar me metodat e ndarjes si reshjet e graduara, kristalizimi i graduar dhe shkëmbimi jonik, nxjerrja me tretës ka një sërë përparësish të tilla si efekti i mirë i ndarjes, kapaciteti i madh i prodhimit, komoditeti për prodhim të shpejtë dhe të vazhdueshëm, dhe kontrolli automatik i lehtë për t'u arritur. Prandaj, gradualisht është bërë metoda kryesore për ndarjen e sasive të mëdha tëtokë e rrallës.
Pastrimi i tokave të rralla
Lëndët e para të prodhimit
Metalet e rralla të tokëspërgjithësisht ndahen në metale të rralla të përziera dhe metale të vetmemetale të rralla të tokësPërbërja e përziermetale të rralla të tokësështë i ngjashëm me përbërjen origjinale të metaleve të rralla në xeheror, dhe një metal i vetëm është një metal i ndarë dhe i rafinuar nga çdo metal i rrallë. Është e vështirë të reduktohetoksid i rrallë i tokëss (përveç oksideve tësamarium,europium,, tulium,iterbium) në një metal të vetëm duke përdorur metoda të përgjithshme metalurgjike, për shkak të nxehtësisë së lartë të formimit dhe stabilitetit të lartë. Prandaj, lëndët e para të përdorura zakonisht për prodhimin emetale të rralla të tokësnë ditët e sotme janë kloruret dhe fluoridet e tyre.
Elektroliza e kripës së shkrirë
Prodhimi masiv i përziermetale të rralla të tokësNë industri përdoret përgjithësisht metoda e elektrolizës së kripës së shkrirë. Ekzistojnë dy metoda të elektrolizës: elektroliza e klorurit dhe elektroliza e oksidit. Metoda e përgatitjes së një të vetmemetale të rralla të tokësndryshon në varësi të elementit.samarium,europium,,tulium,iterbiumnuk janë të përshtatshme për përgatitje elektrolitike për shkak të presionit të lartë të avullit, dhe në vend të kësaj përgatiten duke përdorur metodën e distilimit të reduktimit. Elemente të tjera mund të përgatiten me anë të elektrolizës ose metodës së reduktimit termik të metaleve.
Elektroliza e klorurit është metoda më e zakonshme për prodhimin e metaleve, veçanërisht për metalet e rralla të përziera të tokës. Procesi është i thjeshtë, me kosto efektive dhe kërkon investime minimale. Megjithatë, disavantazhi më i madh është çlirimi i gazit të klorit, i cili ndot mjedisin. Elektroliza e oksidit nuk çliron gazra të dëmshëm, por kostoja është pak më e lartë. Në përgjithësi, çmimi i lartë i një metali të vetëm...metale të rrallasiç ështëneodimidhepraseodimiprodhohen duke përdorur elektrolizën e oksidit.
Metoda e elektrolizës së reduktimit në vakum mund të përgatisë vetëm gradë industriale të përgjithshmemetale të rralla të tokësPër të përgatiturmetale të rralla të tokësme papastërti të ulëta dhe pastërti të lartë, përdoret përgjithësisht metoda e reduktimit termik në vakum. Kjo metodë mund të prodhojë të gjitha metalet e rralla të tokës, porsamarium,europium,,tulium,iterbiumnuk mund të prodhohet duke përdorur këtë metodë. Potenciali redoks isamarium,europium,,tulium,iterbiumdhe kalciumi e zvogëlon vetëm pjesërishttokë e rrallëfluori. Në përgjithësi, përgatitja e këtyre metaleve bazohet në parimet e presionit të lartë të avullit të këtyre metaleve dhe presionit të ulët të avullit tëmetali i lantanits. Oksidet e këtyre katërmetale të rrallajanë të përziera me fragmente tëmetali i lantanits dhe kompresohen në blloqe, dhe reduktohen në një furrë vakumi.Lanthanumështë më aktiv, ndërsasamarium,europium,,tulium,iterbiumreduktohen në ar ngalantandhe mblidhet me anë të kondensimit, duke e bërë të lehtë ndarjen e tij nga skorjet.
Koha e postimit: 07 nëntor 2023