淺析稀土材料的制備技術(shù)-展示頁
2025-08-13 02:52本頁面
【正文】 ↓ RE2(SO4)3料液 ↓萃?。涵h(huán)烷酸20 % +混合醇20 % + 磺化煤油60 % 多級 有機萃取相 萃余液 ↓ 有機萃余相 6N HCl反萃取 —→ 真空濃縮結(jié)晶RECl3礦石的分解可以分為干法和濕法。稀土元素的分離成了無機化學的難題之一。稀土精礦的分解是利用化學試劑在一定條件下與精礦作用，將礦物的化學結(jié)構(gòu)破壞，使稀土元素從伴生的其他元素的基巖中分離出來，將它們富集在溶液或沉淀中，使稀土元素與伴生元素得到初步分離或富集。為了獲得便于利用的稀土產(chǎn)品(稀土金屬或化合物)，必須根據(jù)稀土精礦的基本物理化學性質(zhì)、礦物組成和工業(yè)產(chǎn)品要求來確定提取和分離稀土元素的工藝流程，通常包括：精礦的分解、化合物的分離和提純以及稀土金屬的制備三個階段。隨著科學技術(shù)的進步，現(xiàn)在世界上生產(chǎn)的許多稀土精礦中，非稀土礦物很少，有的精礦幾乎就是純的稀土化合物。通過選礦，將稀土礦物與脈石礦物和其他有用的礦物分開，以提高稀土氧化物的含量，得到能滿足稀土冶煉要求的稀土精礦。稀土的選礦通常采用浮選法，并常輔以重選或磁選等。稀土金屬及其化合物主要來自天然礦物，工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)主要從獨居石、氟碳鈰礦、磷釔礦、混合型稀土礦以及離子吸附型稀土礦等礦物中提取和分離。在成礦取代過程和分配過程中通常取決于稀土離子的離子半徑,分配系數(shù)和礦物結(jié)構(gòu),并且是有選擇性的。因此,工業(yè)上重要的礦石是碳酸鹽和磷酸鹽。稀土元素的特征配位體是氧，因而主要是存在于含氧的礦物中,而不是在硫化物中。2 稀土元素的提取方法由于稀土元素的原子結(jié)構(gòu)類似,導致在地球化學上稀土元素自成一族。近年來，中國學者還用化學鍵參數(shù)和化學模式識別方法相結(jié)合，總結(jié)了二元金屬間化合物的晶型規(guī)律，在此基礎上合成并發(fā)現(xiàn)了EuNiEuFeLaPdPrPdNdIr5等一系列稀土過渡元素的金屬間化合物，為稀土新材料的開發(fā)提供了又一依據(jù)。如日本專家利用大型數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫輔助材料設計，建立了合金設計系統(tǒng)，為未來的可控熱核反應爐的設計和選擇提供了新材料。日、美等國均建立了相關(guān)物質(zhì)的知識庫、數(shù)據(jù)庫和計算機模擬。這兩個問題都是材料設計的核心和關(guān)鍵。最基本的且十分重要的仍是原子—電子層次(以10—8cm為尺度)，其次是以大量原子、電子運動為基礎的微觀或顯微結(jié)構(gòu)(包括微量雜質(zhì))，材料的成分和結(jié)構(gòu)是材料的中心環(huán)節(jié)。 2).材料使用性能預測設計 材料的使用性能雖非材料物質(zhì)所固有，但材料一旦實際應用后其使用過程的變化(疲勞斷裂、射、腐蝕等)往往是材料應用成敗的關(guān)鍵，利用人工智能或計算機模擬方法預報使用性能及改進方法，是材料設計的重要內(nèi)容。物質(zhì)固有性質(zhì)大都取決于物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)和化學鍵結(jié)構(gòu)。 1).材料結(jié)構(gòu)性能關(guān)系的研究設計物質(zhì)的固有性質(zhì)是材料使用的基本依據(jù)。為了制備預定結(jié)構(gòu)的材料，必須設計出該材料的制備方法。 材料設計的目的是按指定性能指標出發(fā)，確定材料成分或相的組合，按生產(chǎn)要求設計最佳的制度方法和工藝流程，以制得合乎要求的各種材料。④很多稀土材料要求采用原料純度高、制備條件苛刻且多限于小量制備，因此生產(chǎn)成本高，制得的產(chǎn)品價格也較高。②稀土元素的活潑性及光、電、磁、熱等特性，要求制備環(huán)境苛刻(如溫度、壓力、介質(zhì)、溶劑及保護氣氛等)。由于稀土元素本身固有的結(jié)構(gòu)和性能特點，使稀土材料的制備具有下述特點。具體是指以稀土精礦為原料，經(jīng)過稀土冶金過程(稀土提取、分離及金屬制備)得到稀土金屬或(和)化合物(很多情況下它們可直接作為稀土材料產(chǎn)品)；再將稀土化合物或金屬按設計要求配以相關(guān)的原料(無機物或有機物)，采用一定的制備技術(shù)和工藝流程制備出符合使用要求的各種稀土材料，包括單晶、多晶、非晶態(tài)、玻璃、陶瓷、涂料、低維化合物、復合材料、超細粉末和金屬、合金、金屬間化合物以及稀土高分子化合物等稀土材料。第4章 稀土材料的制備技術(shù)167。第04周：教學內(nèi)容：稀土元素的提取與分離；稀土礦石分解的方法(干法與濕法)；。教學要求：重點掌握稀土礦分解方法(干、濕法) 熟悉稀土礦的濕法分解的“高溫H2SO4分解包頭混合稀土礦工藝及原理”、“南方離子吸附態(tài)稀土礦的提取工藝及原理”；了解稀土元素與非稀土元素的分離、稀土元素之間的分離基本原理；了解稀土元素之間分離和提純工藝方法。1 稀土元素的提取和分離廣義來講，稀土材料的制備應包括從稀土礦物原料到稀土材料的全過程，如圖41所示。在這一全過程中，稀土冶金過程和材料制備過程是主體，由于這兩個過程的完成，可直接制備出各種稀土金屬、合金和多種多樣的稀土化合物材料。 ①稀土材料的組成與結(jié)構(gòu)復雜，因此對其化學成分、顯微結(jié)構(gòu)要進行嚴格的設計和監(jiān)控。 ③除采用傳統(tǒng)的金屬熔煉法、陶瓷法、物理及化學方法外，更多的則是采用高新技術(shù)條件，例如高溫、高壓、低溫、高真空、失重、輻射及其他極端技術(shù)條件；采用新的合成方法和工藝，例如SolGel法、水熱法、自蔓延高溫合成法、CVD法以及復合技術(shù)等，以制備各種單晶、多晶、非晶態(tài)材料及納米材料。⑤稀土材料制備的技術(shù)保密性和知識產(chǎn)權(quán)保護性強。材料的性能依賴于材料的結(jié)構(gòu)(包括使用過程中結(jié)構(gòu)的變化)。因此，材料設計有兩方面的含義： ①從指定目標出發(fā)規(guī)定材料性能，并提出制備方法；②新材料開發(fā)、新效應、新功能研究的指導原理。例如：有超導性才有超導材料；有難熔性才可能有耐熱合金材料等。原則上可用固體物理、量子化學、分子動力學及計算機模擬等方法進行預測和計算，因而構(gòu)成了材料的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系的研究設計。 3).材料成分結(jié)構(gòu)研究設計材料的結(jié)構(gòu)尺寸分成不同的層次。因此，只有弄清成分、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，才能按指定性能設計材料的成分(配方)和結(jié)構(gòu)；另一方面，只有了解材料的制備、加工和產(chǎn)品成分，結(jié)構(gòu)的關(guān)系，才能為
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