fusión de metales de tierras raras
Para fundir las tierras raras se utilizan la hidrometalurgia y la pirometalurgia.
La mayor parte de todo el proceso en la hidrometalurgia de tierras raras se realiza en solución y disolvente. Por ejemplo, las técnicas de separación química como la extracción con disolventes y el intercambio iónico se utilizan en la descomposición de concentrados de tierras raras, la separación de óxidos de tierras raras, compuestos de tierras raras y metales individuales de tierras raras. El método de extracción con disolventes orgánicos, un procedimiento general para la separación comercial de elementos individuales de tierras raras de gran pureza, es el que se utiliza con más frecuencia. El proceso hidrometalúrgico es intrincado, la pureza del producto es elevada y son muchos los artículos que pueden fabricarse con esta técnica.
El rendimiento es grande y el proceso pirometalúrgico es sencillo. En la fundición a fuego de tierras raras, las aleaciones de tierras raras se producen principalmente por reducción térmica de silicio, los metales o aleaciones de tierras raras se producen por electrólisis de sales fundidas y las aleaciones de tierras raras se producen por reducción térmica de metales. La producción a altas temperaturas es un aspecto típico de la pirometalurgia.
El método utilizado para producir tierras raras
Los dos productos clave del sector de las tierras raras son el carbonato de tierras raras y el cloruro de tierras raras. Actualmente, estos dos artículos se producen utilizando principalmente dos métodos diferentes. El primero es un método de calcinación con ácido sulfúrico concentrado, mientras que el segundo es el método de sosa cáustica, también conocido como método alcalino.
El método utilizado para producir tierras raras
Los dos productos clave del sector de las tierras raras son el carbonato de tierras raras y el cloruro de tierras raras. Actualmente, estos dos artículos se producen utilizando principalmente dos métodos diferentes. El primero es un método de calcinación con ácido sulfúrico concentrado, mientras que el segundo es el método de sosa cáustica, también conocido como método alcalino.
Una parte significativa de los elementos de tierras raras en la naturaleza cohabitan con minerales de apatita y fosforita, además de con diferentes minerales de tierras raras. Se calcula que los 100.000 millones de toneladas de depósitos de roca fosfórica que existen en todo el mundo tienen una concentración media de tierras raras de 0,5. Se cree que en el mundo hay 50 millones de toneladas de tierras raras relacionadas con la roca fosfórica. Debido a su bajo contenido en tierras raras y a su singular estado de ocurrencia, se han investigado numerosos procesos de reciclaje tanto en el país como en el extranjero. Estos procesos pueden dividirse en métodos húmedos y métodos térmicos; en los métodos húmedos, el ácido de descomposición puede ser ácido nítrico, ácido clorhídrico o ácido sulfúrico. Cada tipo de recuperación de tierras raras del proceso químico del fósforo está directamente ligado a la forma en que se procesa la roca fosfórica. La tasa de recuperación de tierras raras durante la fabricación térmica puede aproximarse a 60%.
Actualmente se centra en el desarrollo de roca fosfórica de baja calidad debido a la explotación en curso de los yacimientos de roca fosfórica. El principal proceso utilizado por la industria química del fósforo es el proceso de ácido fosfórico por vía húmeda con ácido sulfúrico. Un área de investigación actual es la recuperación de tierras raras en el ácido fosfórico producido por el proceso húmedo del ácido sulfúrico. El procedimiento de gestionar el enriquecimiento de tierras raras en ácido fosfórico y luego utilizar disolventes orgánicos para extraer tierras raras es más favorable que los métodos descubiertos anteriormente en la fabricación de ácido fosfórico de proceso húmedo de ácido sulfúrico.
El método de obtención de las tierras raras
Solubilidad del ácido sulfúrico
Grupo del cerio, que incluye el lantano, el cerio, el praseodimio, el neodimio y el prometio y es raramente soluble en sal doble de ácido sulfúrico;
El samario, el europio, el gadolinio, el terbio, el disprosio y una sal doble débilmente soluble del ácido sulfúrico forman el grupo del terbio.
Separación por extracción
elementos ligeros de tierras raras como el lantano, el cerio, el praseodimio, el neodimio y el prometio (extracción con acidez suave P204);
El samario, el europio, el gadolinio, el terbio y el disprosio se encuentran entre los elementos medios de las tierras raras (extracción de baja acidez P204);
Elementos pesados de tierras raras: holmio, itrio, erbio, tulio, iterbio, lutecio y escandio (extracción por acidez P204).
Dado que muchos elementos tienen características físicas y químicas extremadamente similares y que los elementos de tierras raras suelen ir acompañados de elementos impuros, el procedimiento de extracción de los elementos de tierras raras es más difícil. El método por etapas, el intercambio iónico y la extracción con disolventes son las tres técnicas de extracción más utilizadas.
enfoque gradual
Una técnica escalonada es una forma de separar y purificar sustancias basándose en las diferencias de disolución en distintos disolventes. Esta técnica se utiliza para separar en un solo paso todos los elementos naturales de tierras raras, incluido el radio descubierto por los Curie, desde el itrio (Y) hasta el lutecio (Lu). El proceso operativo de este método es bastante intrincado. Se han necesitado más de 100 años para separar todos los elementos de tierras raras una sola vez, y los procesos repetitivos se han realizado 20.000 veces. Tanto la intensidad del trabajo como la complejidad del proceso son bastante elevadas para los químicos. Por lo tanto, utilizar este método no permite la producción en masa de una sola tierra rara.
Conmutación iónica
La incapacidad del proceso escalonado para crear una sola tierra rara en cantidades sustanciales obstaculizó la investigación sobre los elementos de tierras raras. La cromatografía de intercambio iónico (técnica de intercambio iónico) se investigó con éxito y posteriormente se utilizó para la separación de elementos de tierras raras con el fin de evaluar los elementos de tierras raras incluidos en los productos de fisión nuclear y eliminar los elementos de tierras raras en el uranio y el torio. Mediante el método de intercambio iónico se pueden separar múltiples elementos en un solo paso. También pueden obtenerse elementos de gran pureza. El hecho de que no pueda procesarse de forma continua, el largo ciclo de funcionamiento y el elevado coste de la regeneración y el intercambio de resinas son sus inconvenientes.
Como consecuencia, la técnica principal para separar cantidades significativas de tierras raras se ha abandonado en favor de la extracción con disolventes. La ley suplanta. Sin embargo, debido a que la cromatografía de intercambio iónico tiene la propiedad excepcional de producir productos únicos de tierras raras de gran pureza, actualmente es necesario separar y preparar un producto de tierras raras mediante cromatografía de intercambio iónico para preparar productos únicos de pureza ultra alta y la separación de algunos elementos pesados de tierras raras. extracción por vapor
La extracción líquido-líquido con disolventes orgánicos, o simplemente extracción con disolventes, es el proceso de emplear disolventes orgánicos para extraer y separar el extracto de la solución acuosa inmiscible. Es una técnica para pasar materiales de una fase líquida a otra durante una operación de transferencia de masa. La química analítica, orgánica, farmacéutica y petroquímica han utilizado la extracción con disolventes en el pasado. La extracción con disolventes, sin embargo, ha logrado avances significativos en el negocio del combustible nuclear, la metalurgia rara y otros sectores durante los últimos 40 años como resultado de los avances en la ciencia y la tecnología de la energía atómica, así como de la demanda de fabricación de materiales ultrapuros y elementos raros.
y el procedimiento de extracción para separar los elementos de tierras raras. El método de extracción con disolventes tiene una serie de ventajas sobre otras técnicas de separación, como la precipitación fraccionada, la cristalización fraccionada y el intercambio iónico, entre las que se incluyen un buen efecto de separación, una gran capacidad de producción, una producción continua rápida y práctica y una implementación sencilla del control automático. Como resultado, sustituye progresivamente a otros métodos como forma principal de separar las tierras raras.
purificación con tierras raras
insumo de producción
Los metales de tierras raras mezclados y los metales de tierras raras solitarios son las dos categorías principales de metales de tierras raras. La mezcla de metales de tierras raras se asemeja mucho a la composición original de tierras raras en el mineral.
El metal extraído y purificado de cada tierra rara es el metal único. Debido a su elevada generación de calor y a su estabilidad, los óxidos de tierras raras (aparte de los óxidos de samario, europio, iterbio y tulio) son difíciles de convertir en un solo metal mediante técnicas metalúrgicas convencionales. Por ello, los cloruros y fluoruros de metales de tierras raras son actualmente las materias primas más utilizadas para su síntesis.
Electrólisis de sal fundida
La electrólisis de sales fundidas se utiliza con frecuencia en la síntesis industrial a granel de metales mixtos de tierras raras. La electrólisis de cloruro y la electrólisis de óxido son los dos tipos de electrólisis. Dependiendo del elemento, se utilizan diferentes procesos para crear diferentes metales de tierras raras. Debido a su elevada presión de vapor, el samario, el europio, el iterbio y el tulio no son adecuados para la preparación electrolítica.
se pueden crear otros elementos.
La técnica más popular para producir metales es la electrólisis de cloruros, en particular el proceso mixto de metales de tierras raras, que es sencillo, barato y requiere poca inversión. Sin embargo, el principal inconveniente es la producción de cloro, que contamina el medio ambiente. El coste de la electrólisis de óxidos es algo mayor, pero no produce gases peligrosos. El neodimio y el praseodimio, dos tierras raras simples con mayores costes de fabricación, suelen electrolizarse con óxidos.
disminución del vacío
Sólo los metales de tierras raras de grado industrial típico pueden producirse mediante el proceso de electrólisis. Los metales de tierras raras suelen fabricarse mediante reducción térmica al vacío para obtener productos con impurezas mínimas y gran pureza.
¿dónde puedo encontrar imanes de neodimio? Sin embargo, el samario, el europio, el iterbio y el tulio no pueden aplicar esta técnica. El fluoruro de tierras raras sólo se reduce parcialmente por el potencial redox del samario, europio, iterbio, tulio y calcio. Normalmente, para fabricarlos se utiliza la alta presión de vapor de estos metales y la baja presión de vapor del metal de lantano. Estos cuatro tipos diferentes de óxidos de tierras raras se combinan con partículas de metal de lantano, se trituran y se reducen en un horno de vacío. El lantano reduce el samario, el europio, el iterbio y el tulio a metales, que luego se recogen en la condensación y se separan fácilmente de la escoria.
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