淺析稀土材料的制備技術(shù)-在線瀏覽
2024-09-14 02:52本頁(yè)面
【正文】 指定性能的材料設(shè)計(jì)制造與加工的方法和條件，以控制材料的成分和結(jié)構(gòu)。4).材料的制備(合成)與加工的設(shè)計(jì)材料制備(合成)與加工是實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)目標(biāo)最重要的手段，也是材料設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。化學(xué)模式識(shí)別及相應(yīng)的設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，利用傳感器等先進(jìn)設(shè)備及計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)對(duì)材料制備加工過(guò)程做智能控制，以提高材料的質(zhì)量、重現(xiàn)性和成品率，通過(guò)智能加工以制造預(yù)定性能的新材料。中國(guó)專家用化學(xué)模式識(shí)別技術(shù)總結(jié)了某些高溫超導(dǎo)材料的臨界溫度的規(guī)律以及生產(chǎn)某海軍用鋼的配方和工藝的專家系統(tǒng)。167。稀土元素不是親硫元素,而是親石元素。在地球化學(xué)上,稀土對(duì)鈣、鈦、鈮(Nb)，鋯(Zr),釷(Th), F－,磷酸根離子(PO4)3－,碳酸根離子(CO3)2－等有明顯的親和力。由于稀土離子(RE3+)的離子半徑的變化范圍較寬。從而形成了一些以鈰(Ce)族稀土或以釔(Y)族稀土為主的選擇分配型礦物。目前，我國(guó)和世界上其他國(guó)家開(kāi)采出來(lái)的稀土礦石中，稀土氧化物含量只有百分之幾，甚至更低，為了滿足冶煉的生產(chǎn)要求，在冶煉前一般都要經(jīng)過(guò)選礦。砂礦則以重選為主，輔以磁選、浮選和電選。稀土精礦中的主要成分是稀土礦物(即天然的稀土化合物)。但是，在一般情況下，這種精礦中的稀土還不能直接利用。在本節(jié)主要介紹稀土精礦的分解方法。稀土元素的化學(xué)性質(zhì)十分相似。為了選擇合適的稀土礦石的分解方法,必須考慮資源的綜合利用、三廢處理、環(huán)境保護(hù)、放射性的防護(hù)與勞動(dòng)保護(hù)、考慮化工設(shè)備、化工原材料的成本、收率、純度等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。：下面是高溫H2SO4分解包頭混合稀土礦提取稀土化合物的工藝流程圖。nH2O工藝流程原理：在強(qiáng)化焙燒過(guò)程中,精礦中的Fe、Th、P等在焙燒時(shí),分解成非溶性的物質(zhì)和可溶性的RE2(SO4)3。未除盡的雜質(zhì)在水浸出過(guò)程中，,使它們水解沉淀分離。二是原礦中的60~95%的稀土離子呈離子吸附狀態(tài)吸附于高嶺土及云母(稀土在二者中的分配比約為20:1)中,用一定濃度的電解質(zhì)溶液即可將稀土離子交換下來(lái),其余少量的稀土則以礦物(氟碳鈰礦、獨(dú)居石、磷釔礦等)或類(lèi)質(zhì)同相(云母、長(zhǎng)石、螢石等)和固體分散相(石英)等存在。南方花崗巖風(fēng)化殼淋積型離子吸附態(tài)稀土礦中的RE3+吸附在高嶺土(石)的表面,可以通過(guò)配制一定濃度的NH4+或Na+的淋洗液,浸取或淋洗離子吸附態(tài)稀土礦,通過(guò)陽(yáng)離子交換,使吸附在高嶺土表面的RE3+交換進(jìn)入水相中。nRE3+ +3n M+ (aq)====[Al2SiO2(OH)4]使大部分的RE3+留在水溶液中,而使雜質(zhì)分離除去,再用沉淀劑在一定的pH值下沉淀出RE3+。洗滌后的母液補(bǔ)加H2SO4和(NH4)2SO4,形成淋洗劑用水泵抽到浸礦池中循環(huán)使用。~絮凝劑 ↓ ↓ 除去Al3+，F(xiàn)e3+及重金屬離子 排 放 預(yù)處理除雜后， 預(yù)處理渣，集中處理回收稀土 澄清6~8hr ↓ RE2(SO4)3料液 ↓ NH4HCO3沉淀劑 沉淀稀土(RE3+) RE2O3/NH4HCO3 = 2/7 ↓ 洗 滌 RE2(CO3)3 烘干產(chǎn)品H2SO4 ↓ ↓補(bǔ)加(NH4)2SO4 950℃灼 燒 純度＞92% RE2O3為了合理利用離子吸附型稀土礦資源并減少運(yùn)輸和設(shè)備費(fèi)用,科技工作者研究成功了“礦點(diǎn)附近建池滲取法提取離子型稀土礦”的方法,過(guò)程非常簡(jiǎn)便,即在一長(zhǎng)形水泥池中進(jìn)行,池底用木條敷設(shè)成格子形狀,鋪以麻袋布作濾層,將原礦堆積在濾層上,從礦層上部加入浸礦劑溶液,溶液自上而下自然滲過(guò)礦層,在自然滲透過(guò)程中與原礦進(jìn)行離子交換反應(yīng),浸礦劑的陽(yáng)離子將稀土離子交換至溶液中,滲浸液匯集在池的底部,池底有一定傾斜度,可將滲浸液放出。(NH4)2SO4原地浸礦,NH4HCO3沉淀稀土提取稀土化合物工藝流程和原理：滲浸液的進(jìn)一步處理工藝有兩種,一種是用草酸沉淀稀土,再?gòu)南⊥敛菟猁}制得混合稀土氧化物產(chǎn)品；另一種是將滲取液進(jìn)行萃取分組,再以草酸沉淀,灼燒得到各富集物的氧化物。5)自浸礦母液中直接萃取分組。主要的新工藝有； 1)真空浸礦和帶式過(guò)濾機(jī)浸礦工藝； 2)螺旋分級(jí)機(jī)~板框?yàn)V機(jī)浸礦工藝； 3)離子交換樹(shù)脂礦漿交換提取工藝； 4)液膜法自母液中提取稀土等。過(guò)去一直使用混合稀土氧化物(RE2O3),直到近幾年,隨著稀土分離化學(xué)方法和技術(shù)的研究,制備出單一高純稀土(氧化物)產(chǎn)品,并促進(jìn)了稀土材料在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展。(二).稀土元素之間的相互分離：1).利用被分離元素在兩相之間分配系數(shù)的差異：在分離過(guò)程中,一般是使被分離的元素在兩相之間進(jìn)行分配；或者在固~液兩相之間進(jìn)行分配(分級(jí)結(jié)晶法,分級(jí)沉淀法和離子交換法)；或者在液~液兩相之間進(jìn)行分配(溶劑萃取法)。在恒溫,恒壓下,某元素i的分配系數(shù)Di是達(dá)到平衡后,i在Ⅰ相中的濃度MⅠ與在Ⅱ相中的濃度MⅡ的比值。β就稱為分離因子：β=DA/DB當(dāng)β=1時(shí)，說(shuō)明DA=DB。因此,β值越是偏離1,就說(shuō)明分離效果越好。對(duì)于分級(jí)沉淀法,要求經(jīng)過(guò)溶解~沉淀,再溶解~再沉淀等多次反復(fù)操作。對(duì)于溶劑萃取法,要求經(jīng)過(guò)萃取~反萃,再萃取~再反萃等多次反復(fù)操作。目前只有離子交換法,反相色層層析法和溶劑萃取法可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化進(jìn)行多次分配的單元操作,工作效率較高。① 磷類(lèi)萃取劑：這類(lèi)萃取劑有中性正磷酸鹽類(lèi)。一元酸類(lèi)有：二(2~乙基己基)膦酸(HDEHP),或P204；2~乙基己基膦酸單2~乙基己酯[HEH(EHP)],或者叫P507,或叫PC88A；二丁基磷酸(HDBP)；還有二元酸類(lèi)和酸性,中性有機(jī)焦磷酸鹽類(lèi)等。⑴.溶劑萃取與萃取過(guò)程:利用有機(jī)溶劑從與它不互相混溶的液
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