希土類産業技術入門
·希土類元素金属元素ではなく、15種類の希土類元素の総称です。イットリウムそしてスカンジウムそのため、17種類の希土類元素とその様々な化合物は、純度46%の塩化物から単一の希土類酸化物まで、さまざまな用途に使用されています。希土類金属純度は99.9999%です。関連化合物や混合物を加えると、無数の希土類元素製品が存在します。希土類技術もこれら17元素の違いによって多様化しています。しかし、希土類元素はセリウムとイットリウム希土類鉱物は鉱物特性に基づいてグループ分けされていますが、採掘、製錬、分離プロセスも比較的統一されています。鉱石採掘から始まり、希土類鉱物の分離方法、製錬プロセス、抽出方法、精製プロセスを順に紹介します。
希土類元素の鉱物処理
·選鉱は、鉱石を構成するさまざまな鉱物の物理的および化学的特性の違いを利用し、さまざまな選鉱方法、プロセス、および機器を使用して、鉱石内の有用な鉱物を濃縮し、有害な不純物を除去し、鉱石鉱物から分離する機械的な処理プロセスです。
·の中で希土類世界中で採掘される鉱石の含有量は希土類酸化物わずか数パーセント、あるいはそれ以下のものもあります。製錬の生産要件を満たすために、希土類鉱石は、製錬前に選鉱によって脈石鉱物やその他の有用鉱物から分離され、希土類酸化物含有量を高め、希土類冶金の要件を満たす希土類精鉱を得ます。希土類鉱石の選鉱は、一般的に浮選法が採用され、重力分離と磁気分離を複数組み合わせて、選鉱プロセスフローを形成することがよくあります。
採掘された鉱石には約30%の鉄と約5%の希土類酸化物が含まれています。鉱山内で大きな鉱石は破砕された後、鉄道で包頭鋼鉄集団公司の選鉱工場に輸送されます。選鉱工場の任務は、鉄鉱石の純度と品質を向上させることです。Fe2O333％から55％以上にまで、まず円錐ボールミルで粉砕および分級し、次に62〜65％のFe2O3（酸化鉄）を円筒形の磁気分離機で分離します。尾鉱は引き続き浮選と磁気分離を経て、45%以上の鉄を含む二次精鉱を得ます。Fe2O3（酸化鉄）。希土類元素は浮選泡沫中に濃縮されており、品位は10～15%です。この精鉱は振動台を用いて選別され、REO含有量30%の粗精鉱が得られます。選鉱設備で再処理することで、REO含有量60%以上の希土類元素精鉱が得られます。
希土類元素精鉱の分解方法
·希土類精鉱中の元素は、一般的に不溶性の炭酸塩、フッ化物、リン酸塩、酸化物、またはケイ酸塩の形で存在します。希土類元素は、様々な化学変化を経て水または無機酸に溶解する化合物に変換され、その後、溶解、分離、精製、濃縮、焼成などのプロセスを経て、様々な混合元素が生成されます。希土類混合希土類塩化物などの化合物は、製品として、あるいは希土類元素単体を分離するための原料として使用することができます。このプロセスは希土類濃縮物の分解（前処理とも呼ばれます）。
分解する方法はたくさんある希土類鉱石の精鉱は、一般的に酸法、アルカリ法、塩素分解法の3種類に分けられます。酸分解法はさらに塩酸分解法、硫酸分解法、フッ化水素酸分解法に分けられます。アルカリ分解法はさらに水酸化ナトリウム分解法、水酸化ナトリウム溶融法、ソーダ焙焼法に分けられます。精鉱の種類、品位特性、製品計画、非希土類元素の回収と総合利用の利便性、労働衛生と環境保護へのメリット、経済合理性などを考慮して、適切なプロセスフローが選択されます。
・200種類近くの希少分散元素鉱物が発見されているものの、その希少性ゆえに産業採掘による独立鉱床の形成には至っておらず、現在までに発見されているのは希少な独立鉱床のみである。ゲルマニウム, セレン、 そしてテルル鉱床は発見されているが、その規模はそれほど大きくない。
希土類元素の製錬
·2つの方法があります希土類製錬、湿式冶金、乾式冶金。
·希土類湿式冶金と金属化学冶金の全プロセスは、希土類濃縮物の分解、分離、抽出など、主に溶液と溶媒中で行われます。希土類酸化物湿式製錬法は、沈殿、結晶化、酸化還元、溶媒抽出、イオン交換などの化学分離プロセスを用いて、希土類金属、化合物、および単体を分離する方法です。最も一般的に使用される方法は有機溶媒抽出で、これは高純度の希土類元素単体を工業的に分離するための普遍的なプロセスです。湿式製錬法はプロセスが複雑で、製品の純度が高いため、完成品の製造において幅広い用途があります。
乾式冶金法はシンプルで生産性が高い。希土類乾式冶金は主に以下の生産を含む。希土類合金珪素熱還元法による希土類金属または合金の製造、溶融塩電解法による希土類金属または合金の製造、および希土類合金金属熱還元法等による
乾式冶金法の共通の特徴は、高温条件下での生産です。
希土類元素の生産プロセス
·様々な希土類鉱物に含まれていることに加え、希土類元素自然界では、リン酸塩鉱物はアパタイトやリン鉱石と共存しています。世界のリン鉱石の総埋蔵量は約1000億トンで、平均希土類0.5‰の含有量です。希土類世界のリン鉱石関連鉱石は5000万トンです。低リン鉱石の特性に応じて希土類鉱山における希土類元素の含有量や鉱石の産状に応じて、国内外で様々な回収方法が研究されており、湿式法と熱処理法に分けられます。湿式法では、分解酸の種類によって硝酸法、塩酸法、硫酸法に分けられます。リン化学プロセスから希土類元素を回収する方法は様々ですが、いずれもリン鉱石の処理方法と密接に関連しています。熱処理生産プロセスでは、希土類回復率は60％に達する可能性があります。
リン鉱石資源の継続的な利用と低品質のリン鉱石の開発への移行に伴い、硫酸湿式リン酸法がリン酸塩化学産業の主流方法となり、希土類元素硫酸湿式リン酸は研究のホットスポットとなっています。硫酸湿式リン酸の製造プロセスにおいて、リン酸中の希土類元素の濃縮度を制御し、その後有機溶媒抽出によって希土類元素を抽出するプロセスは、従来開発された方法よりも多くの利点を有しています。
希土類元素の抽出プロセス
硫酸の溶解度
抽出分離
抽出プロセスの紹介
抽出プロセスには、段階的抽出法、イオン交換法、溶媒抽出法の 3 種類があります。
ステップバイステップの方法
これらはすべてこの方法で分離されます。この方法の操作手順は比較的複雑で、すべての希土類元素を一度で分離するのに100年以上かかり、1回の分離と繰り返し操作は20,000回にも及びます。化学従事者にとって、その仕事は
強度は比較的高く、製造工程も比較的複雑であるため、この方法では単一の希土類元素を大量に生産することはできません。
イオン交換
希土類元素に関する研究は、単一の元素を生産できないことで妨げられてきた。希土類元素段階的な方法で大量に分析する。希土類元素核分裂生成物に含まれるウランとトリウムから希土類元素を除去するイオン交換クロマトグラフィー（イオン交換クロマトグラフィー）が研究され、その後、希土類元素イオン交換法の利点は、1回の操作で複数の元素を分離できることです。また、高純度の製品も得られます。ただし、連続処理ができず、操作サイクルが長く、樹脂の再生と交換のコストが高いという欠点があります。そのため、かつては大量の希土類元素を分離するための主な方法でしたが、現在は主流の分離法から退き、溶媒抽出法に取って代わられています。しかし、イオン交換クロマトグラフィーは高純度の単一希土類元素製品を得るのに優れた特性を持っているため、現在では、超高純度の単一製品を製造し、一部の重希土類元素を分離するためにも、イオン交換クロマトグラフィーを使用して希土類製品を分離・製造する必要があります。
溶媒抽出
有機溶媒を用いて混ざらない水溶液から抽出物質を抽出・分離する方法を有機溶媒液液抽出法（略して溶媒抽出）と呼び、物質をある液相から別の液相へ移動する物質移動プロセスです。溶媒抽出法は、石油化学、有機化学、製薬化学、分析化学などの分野で古くから応用されてきました。しかし、過去40年間、原子力科学技術の発展、超高純度物質や希少元素の生産ニーズの高まりにより、溶媒抽出法は核燃料産業や希少冶金などの産業で大きな進歩を遂げてきました。中国は、抽出理論、新しい抽出剤の合成と応用、希土類元素分離のための抽出プロセスにおいて、高いレベルの研究を達成しています。段階沈殿、段階結晶化、イオン交換などの分離方法と比較して、溶媒抽出法は、分離効果に優れ、生産能力が大きく、迅速かつ連続的な生産に便利で、自動制御が容易であるなど、多くの利点があります。そのため、徐々に大量の希土類s.
希土類元素の精製
生産原材料
希土類金属一般的に混合希土類金属と単一希土類金属に分けられる。希土類金属混合構成希土類金属鉱石中の希土類元素の組成に類似しており、単一金属とは希土類元素から分離・精製された金属である。還元は困難である。希土類酸化物（ただし、サマリウム、ユーロピウム,, ツリウム、イッテルビウム）は、生成熱が高く、安定性が高いため、一般的な冶金法を用いて単一の金属に加工することができます。そのため、希土類金属今では塩化物とフッ化物です。
溶融塩電気分解
混合製品の大量生産希土類金属産業界では、溶融塩電解法が一般的に用いられています。電解法には、塩化物電解と酸化物電解の2種類があります。単一の希土類金属要素によって異なります。サマリウム、ユーロピウム、、ツリウム、イッテルビウム蒸気圧が高いため電解法には適しておらず、還元蒸留法で製造されます。その他の元素は電解法または金属熱還元法で製造できます。
塩化物電解は、金属、特に混合希土類金属を生産する最も一般的な方法です。このプロセスはシンプルで費用対効果が高く、投資も最小限で済みます。しかし、最大の欠点は塩素ガスが発生し、環境を汚染することです。酸化物電解は有害ガスを排出しませんが、コストは若干高くなります。一般的に、高価な単一電解は希土類元素のようなネオジムそしてプラセオジム酸化物電気分解を使用して生成されます。
真空還元電解法では、一般工業グレードの希土類金属準備するには希土類金属不純物が少なく純度の高い希土類金属を得るには、真空熱還元法が一般的に用いられます。この方法では、あらゆる希土類金属を単体で生産できますが、サマリウム、ユーロピウム、、ツリウム、イッテルビウムこの方法では生成できません。サマリウム、ユーロピウム、、ツリウム、イッテルビウムカルシウムは部分的にしか減少しません希土類フッ化物。一般的に、これらの金属の製造は、これらの金属の高い蒸気圧と、ランタン金属これら4つの酸化物は希土類元素の断片が混ざり合っているランタン金属ブロック状に圧縮され、真空炉で還元されます。ランタンよりアクティブですが、サマリウム、ユーロピウム、、ツリウム、イッテルビウム金に還元されるランタン凝縮して集められるため、スラグとの分離が容易になります。
投稿日時: 2023年11月7日