レアアース産業技術の紹介
·レアアースi金属元素ではなく、15種類の希土類元素とイットリウムそしてスカンジウム。したがって、17種類の希土類元素とその各種化合物は、純度46%の塩化物から単体の希土類酸化物、希土類金属純度99.9999%。関連する化合物や混合物を加えると、数え切れないほどのレアアース製品が生まれます。それで、希土類この17要素の違いによって技術も多様化します。ただし、希土類元素はセリウムとセリウムに分類できるため、イットリウム鉱物の特性に基づいてグループが分類されているため、レアアース鉱物の採掘、製錬、分離プロセスも比較的統一されています。最初の鉱石採掘から始めて、レアアースの分離方法、製錬プロセス、抽出方法、精製プロセスを順番に紹介します。
レアアースの鉱物処理
·鉱物処理は、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、設備を利用して、鉱石中の有用な鉱物を濃縮し、有害な不純物を除去し、それらを分離する機械的処理プロセスです。脈石ミネラルから。
・の中に希土類世界中で採掘される鉱石の内容希土類酸化物わずか数パーセントであり、さらに低い場合もあります。製錬の生産要件を満たすために、希土類レアアース酸化物の含有量を増やし、レアアース冶金学の要件を満たすレアアース精鉱を得るために、製錬前の選鉱によって脈石鉱物やその他の有用な鉱物から鉱物が分離されます。レアアース鉱石の選鉱には通常、浮遊選鉱法が採用されており、多くの場合、選鉱プロセスフローを形成するために重力と磁気分離の複数の組み合わせによって補完されます。
の希土類内モンゴルのバイユネボ鉱山の鉱床は、鉄ドロマイトの炭酸塩岩タイプの鉱床で、主に鉄鉱石中の付随する希土類鉱物で構成されています（フルオロカーボンセリウム鉱石とモナザイトに加えて、いくつかの鉱床もあります）ニオブそして希土類ミネラル）。
採取された鉱石には鉄が約30％、レアアース酸化物が約5％含まれており、大きな鉱石は鉱山内で粉砕された後、列車で包頭鉄鋼グループ会社の選鉱工場に輸送される。選鉱プラントの任務は、Fe2O333% から 55% 以上まで、最初に円錐ボールミルで粉砕および分級し、次に 62 ～ 65% Fe2O3 の一次鉄精鉱を選択します (酸化鉄）円筒形磁気選別機を使用します。尾鉱は引き続き浮遊選鉱と磁気分離を受けて、45% 以上を含む二次鉄精鉱が得られます。Fe2O3（酸化鉄）。浮選フォームにはレアアースが 10 ～ 15% のグレードで濃縮されています。振動台を使用して濃縮物を選択し、REO 含有量が 30% の粗い濃縮物を生成できます。選鉱装置で再処理すると、REO含有量が60%を超えるレアアース精鉱が得られます。
レアアース精鉱の分解方法
·希土類濃縮物中の元素は一般に、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。レアアース元素は、さまざまな化学変化を経て水や無機酸に可溶な化合物に変化し、溶解、分離、精製、濃縮、焼成などのプロセスを経て、さまざまな混合物を製造する必要があります。希土類単一希土類元素を分離するための製品または原料として使用できる混合希土類塩化物などの化合物。このプロセスはと呼ばれます希土類濃縮物分解。前処理とも呼ばれます。
・分解方法はいろいろあります希土類濃縮物は酸法、アルカリ法、塩素化分解の3つに大別されます。酸分解はさらに塩酸分解、硫酸分解、フッ酸分解に分けられます。アルカリ分解はさらに水酸化ナトリウム分解法、水酸化ナトリウム溶解法、ソーダ焙煎法などに分けられます。一般に、濃縮物の種類、グレードの特性、製品計画、非希土類元素の回収と総合利用の利便性、労働衛生や環境保護上の利益、経済合理性などの原則に基づいて、適切なプロセスフローが選択されます。
·200近くの希少な分散元素鉱物が発見されていますが、その希少性のために、それらは産業採掘によって独立した鉱床に濃縮されていません。これまでのところ、珍しい独立したものだけですゲルマニウム, セレン、 そしてテルル鉱床も発見されているが、その規模はそれほど大きくない。
レアアースの製錬
・方法は2通りあります希土類製錬、湿式冶金、乾式冶金。
·レアアース湿式冶金と金属化学冶金のプロセス全体は、レアアース精鉱の分解、レアアース精鉱の分離と抽出など、ほとんどが溶液と溶媒中で行われます。希土類酸化物、化合物、および単一の希土類金属。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が使用されます。最も一般的に使用される方法は有機溶媒抽出であり、高純度の単一希土類元素を工業的に分離するための普遍的なプロセスです。湿式冶金プロセスは複雑であり、製品の純度は高いです。この方法は、完成品の製造に広範囲に応用できます。
乾式冶金プロセスはシンプルで生産性が高いです。希土類乾式冶金には主に以下の生産が含まれます。希土類合金珪素熱還元法による希土類金属や合金の製造、溶融塩電解法による希土類金属や合金の製造、希土類合金金属熱還元法などによる
乾式冶金の共通の特徴は、高温条件下での生産です。
レアアースの製造工程
·希土類炭酸塩と希土類塩化物の 2 つの主要な製品です。希土類業界。一般に、これら 2 つの製品を製造するには、現在 2 つの主なプロセスがあります。１つの工程は濃硫酸焙焼工程であり、もう１つの工程は苛性ソーダ法、略して苛性ソーダ法と呼ばれる。
·さまざまなレアアース鉱物に含まれることに加えて、希土類元素自然界ではアパタイトとリン酸塩岩鉱物が共存しています。世界のリン鉱石の総埋蔵量は約 1,000 億トンで、平均すると希土類含有量は0.5％です。の総額は推定される。希土類世界中のリン鉱石に関連する量は5,000万トンです。低域の特性に対応して希土類鉱山内での含有量や特殊な産状状況に応じて、国内外でさまざまな回収方法が研究されており、湿式法と熱法に大別されます。湿式法では分解する酸の違いにより硝酸法、塩酸法、硫酸法に分けられます。リンの化学プロセスからレアアースを回収するにはさまざまな方法がありますが、それらはすべてリン鉱石の処理方法と密接に関連しています。熱生産プロセス中に、希土類回収率は60%に達することもあります。
リン酸塩岩資源の継続的な利用と低品質のリン酸塩岩の開発への移行により、硫酸湿式法リン酸法はリン酸塩化学工業の主流の方法となり、リン酸塩の回収希土類元素硫酸湿式プロセスでは、リン酸が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、リン酸中のレアアースの濃縮を制御し、有機溶媒抽出を使用してレアアースを抽出するプロセスは、初期に開発された方法よりも多くの利点を持っています。
レアアース抽出プロセス
硫酸溶解度
抽出分離
抽出プロセスの紹介
別居中希土類元素、17 の元素の物理的および化学的特性が非常に類似していること、およびそれに伴う不純物が豊富に含まれていることによるものです。希土類元素、抽出プロセスは比較的複雑であり、一般的に使用されます。
抽出プロセスには、ステップバイステップ法、イオン交換法、溶媒抽出法の 3 種類があります。
段階的な方法
溶媒に対する化合物の溶解度の違いを利用して分離・精製する方法をステップバイステップ法といいます。からイットリウム(Y)へルテチウム(Lu)、自然に発生するすべてのものの間の単一の分離希土類元素キュリー夫妻によって発見されたラジウムを含む、
それらはすべてこの方法を使用して分離されます。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に分離するには100年以上かかり、一度の分離と繰り返し操作は2万回に達しました。化学労働者の仕事
強度は比較的高く、プロセスは比較的複雑です。したがって、この方法では単一のレアアースを大量に製造することはできません。
イオン交換
希土類元素の研究活動は、単一の希土類元素を生産できないことによって妨げられています。希土類元素段階的な方法で大量に。を分析するには、希土類元素核分裂生成物に含まれる希土類元素をウランやトリウムから取り除く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）の研究に成功し、分離に使用されるようになりました。希土類元素s.イオン交換法の利点は、一度の操作で複数の元素を分離できることです。また、高純度の製品が得られます。ただし、連続処理ができず、稼働サイクルが長く、樹脂の再生や交換にコストがかかるという欠点があります。そのため、かつては大量のレアアースを分離する主流だったこの方法は主流の分離方法から退き、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製品を得るという優れた特性を備えているため、現在、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には、イオン交換クロマトグラフィーも使用する必要があります。レアアース製品を分離して製造します。
溶媒抽出
混和しない水溶液から有機溶媒を用いて抽出物を分離する方法を有機溶媒液液抽出、略して溶媒抽出といいます。これは、物質をある液相から別の液相に移動させ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、分析化学において以前から適用されてきました。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の必要性により、核燃料産業や希少冶金などの産業において溶媒抽出が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た。段階的沈殿、段階的結晶化、イオン交換などの分離方法と比較して、溶媒抽出には、優れた分離効果、大きな生産能力、迅速かつ連続的な生産の利便性、自動制御の達成が容易であるなどの一連の利点があります。したがって、それは徐々に大量の物質を分離するための主要な方法になりました。希土類s.
レアアースの精製
製造原料
希土類金属一般に、混合希土類金属と単一希土類金属に分けられます。希土類金属。混合した組成希土類金属鉱石中の元のレアアース組成に類似しており、単一金属は各レアアースから分離・精製された金属です。減らすのは難しい希土類酸化物s (酸化物を除く)サマリウム、ユーロピウム,, ツリウム、イッテルビウム）生成熱が高く安定性が高いため、一般的な冶金法を使用して単一の金属に変換されます。したがって、製品の製造に一般的に使用される原材料は、希土類金属現在ではそれらの塩化物とフッ化物が使われています。
溶融塩電解
混合物の大量生産希土類金属産業界では一般的に溶融塩電解法が使用されています。電気分解には塩化物電気分解と酸化物電気分解の2つの方法があります。単品の作り方は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製造には適さず、還元蒸留法で製造されます。他の要素は、電気分解または金属熱還元法によって製造できます。
塩化物電気分解は、金属、特に混合希土類金属を製造する最も一般的な方法です。このプロセスはシンプルでコスト効率が高く、最小限の投資で済みます。しかし、最大の欠点は環境を汚染する塩素ガスの発生です。酸化物電解では有害なガスは発生しませんが、コストは若干高くなります。一般的に高額なシングルレアアースのようなネオジムそしてプラセオジム酸化物電解を利用して製造されています。
真空還元電解法では一般工業グレードしか製造できません希土類金属。準備する希土類金属不純物が少なく高純度なため、真空加熱還元法が一般的に用いられます。この方法では単一の希土類金属をすべて製造できますが、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製造できません。酸化還元電位サマリウム、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。一般に、これらの金属の製造は、これらの金属の蒸気圧が高く、金属の蒸気圧が低いという原理に基づいています。ランタン金属s.これら4つの酸化物レアアース～の破片が混じっているランタン金属ブロック状に圧縮し、真空炉で縮小します。ランタンよりアクティブになる一方、サマリウム、ユーロピウム、、ツリウム、イッテルビウムによって金に還元されますランタン凝集するとスラグから分離しやすくなります。
投稿時間: 2023 年 11 月 7 日