Tách và tinh chế các nguyên tố đất hiếm

Từ những năm 1950, người Trung Quốcđất hiếmcác nhà khoa học và công nghệ đã tiến hành nghiên cứu và phát triển sâu rộng về phương pháp chiết bằng dung môi để táchđất hiếmđã đạt được nhiều kết quả nghiên cứu khoa học, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp đất hiếm. Năm 1970, N263 được sử dụng thành công trong công nghiệp để chiết xuất và táchoxit yttrivới độ tinh khiết 99,99%, thay thế phương pháp trao đổi ion để táchoxit yttri. Chi phí thấp hơn 1/10 so với phương pháp trao đổi ion; Năm 1970, phương pháp chiết P204 được sử dụng thay cho phương pháp kết tinh lại cổ điển để tạo ra ánh sángoxit đất hiếm; Giải nénoxit lanthanumsử dụng metyl dimethyl heptyl ester (P350) thay cho phương pháp kết tinh phân đoạn cổ điển; Vào những năm 1970, quá trình chiết và tách amoniac P507đất hiếmcác nguyên tố và việc khai thácyttrivới axit naphthenic lần đầu tiên được sử dụng ở Trung Quốcđất hiếmcông nghiệp thủy luyện kim; Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ khai thác ở Trung Quốcđất hiếmngành công nghiệp không thể tách rời khỏi sự làm việc chăm chỉ của Yuan Chengye và các đồng chí khác đến từ Viện Hóa học Hữu cơ Thượng Hải của Viện Khoa học Trung Quốc. Các chất chiết khác nhau (như P204, P350, P507, v.v.) được họ nghiên cứu thành công đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp; Lý thuyết khai thác theo tầng do Giáo sư Xu Quảngxian của Đại học Bắc Kinh đề xuất và thúc đẩy vào những năm 1970 đã đóng vai trò định hướng trong công nghệ khai thác và tách của Trung Quốc. Đồng thời, một quy trình tách được tối ưu hóa bằng lý thuyết trích tầng đã được đề xuất và áp dụng rộng rãi trongđất hiếmcông nghiệp khai thác và tách.

Trong hơn 40 năm qua, Trung Quốc đã đạt được nhiều thành tựu nổi bật trong lĩnh vựcđất hiếmtách và tinh chế.

Vào những năm 1960, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã nghiên cứu thành công phương pháp khử độ kiềm của bột kẽm để tạo ra độ tinh khiết caooxit europium, đây là lần đầu tiên ở Trung Quốc sản xuất được sản phẩm lớn hơn 99,99%. Phương pháp này vẫn được sử dụng ở nhiều nơiđất hiếmtrên toàn quốc được nhà máy sử dụng; Nhà máy hóa chất Yuelong Thượng Hải, Đại học Fudan và Viện Kim loại màu Bắc Kinh đã hợp tác để lần đầu tiên sử dụng quy trình trao đổi ion chiết để làm giàu N263 với P204 và chiết xuất và tinh chế để đạt được độ tinh khiết 99,95%oxit yttri. Năm 1970, P204 được sử dụng để làm giàu N263 và thu đượcoxit yttrivới độ tinh khiết trên 99,99% thông qua chiết xuất và tinh chế thứ cấp.

Từ năm 1967 đến năm 1968, nhà máy thực nghiệm Nhà máy Jiangxi 801 và Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã hợp tác nghiên cứu thành công quy trình sử dụng nhóm chiết P204 – chiết N263 để chiết xuất yttri oxit. Vào tháng 12 năm 1968, mức tăng 3 tấn/nămoxit yttrixưởng sản xuất được xây dựng, với độ tinh khiết 99%oxit yttri.

Năm 1972, một nhóm nghiên cứu được thành lập bởi bốn công ty, bao gồm Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh, Nhà máy Jiangxi 806, Viện nghiên cứu luyện kim màu Giang Tây và Viện thiết kế luyện kim màu Trường Sa. Sau hai năm thử nghiệm nghiên cứu chung tại Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh, quá trình chiết xuấtoxit yttrisử dụng axit naphthenic làm chất chiết và rượu hỗn hợp làm chất pha loãng đã được nghiên cứu thành công.

Năm 1974, Viện Hóa học Ứng dụng Trường Xuân lần đầu tiên phát hiện ra rằng khi táchđất hiếmcác nguyên tố sử dụng chiết xuất axit naphthenic,yttrinằm ở phía trước củalanthanum, khiến nó trở thành nguyên tố khó chiết xuất nhất trong các nguyên tố đất hiếm. Vì vậy, công nghệ táchoxit yttrisử dụng chiết xuất axit naphthenic từ hệ thống axit nitric đã được đề xuất. Đồng thời, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã tiến hành nghiên cứu về việc táchoxit yttritừ hệ thống axit clohydric sử dụng axit naphthenic và các thí nghiệm mở rộng được tiến hành tại Nhà máy Nam Xương 603 và Nhà máy Cửu Giang 806 vào năm 1975, sử dụng hỗn hợp Long Namoxit đất hiếmnhư nguyên liệu thô. Năm 1974, Nhà máy hóa chất Yuelong Thượng Hải, Đại học Fudan và Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã hợp tác nghiên cứu việc táchyttri oxite từ monazite Hỗn hợpđất hiếmmàu nâuyttriquặng columbium sử dụng nặngđất hiếmđược chiết xuất và nhóm theo P204 làm nguyên liệu thô, vàyttri oxite được tách ra bằng cách chiết axit naphthenic. Một cuộc thi hữu nghị được tổ chức trên ba mặt trận, nơi mọi người trao đổi trí tuệ, học hỏi điểm mạnh điểm yếu của nhau và cuối cùng đã nghiên cứu thành công quy trình tách và chiết axit naphthenic đạt 99,99%.yttri oxite mang đặc sắc Trung Quốc.

Từ năm 1974 đến năm 1975, Nhà máy Nam Xương 603 hợp tác với Viện Hóa học Ứng dụng Trường Xuân, Viện Kim loại màu Bắc Kinh, Viện Luyện kim màu Giang Tây và các đơn vị khác để nghiên cứu thành công thế hệ thứ bayttri oxite quá trình chiết xuất - chiết xuất một bước axit naphthenic và chiết xuất có độ tinh khiết caoyttri oxitđ. Quá trình này được đưa vào hoạt động vào năm 1976.

Tại giải quốc gia đầu tiênĐất hiếmHội nghị khai thác tổ chức tại Bao Đầu năm 1976, ông Xu Quảngxian đã đề xuất lý thuyết khai thác theo tầng. Năm 1977, “Hội thảo quốc gia vềĐất hiếmLý thuyết và thực hành phân tầng khai thác” được tổ chức tại Nhà máy hóa chất Yuelong Thượng Hải, cung cấp phần giới thiệu có hệ thống và toàn diện về lý thuyết này. Sau đó, lý thuyết khai thác theo tầng được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu và sản xuất quá trình tách và tinh chế khai thác đất hiếm.

Năm 1976, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã sử dụng quặng Baotou trộn vớiđất hiếmđể giải nénxeritừ vật liệu được làm giàu. Phương pháp chiết N263 được sử dụng để táchlanthanum praseodymium neodymium. Ba sản phẩm được tách ra trong một lần chiết và độ tinh khiết củaoxit lanthanum, oxit praseodymium, Vàoxit neodymiumlà khoảng 90%.

Từ 1979 đến 1983, Bảo ĐầuĐất hiếmViện nghiên cứu và Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã phát triển hệ thống axit clohydric P507đất hiếmquá trình tách chiết sử dụng quặng đất hiếm Baotou làm nguyên liệu thô để thu được sáu đơnđất hiếmsản phẩm (độ tinh khiết 99% đến 99,95%) củalanthanum, xeri, praseodymium, neodymium, samari, Vàgadolinium, cũng nhưeuropiumVàterbisản phẩm phong phú. Quá trình này ngắn, liên tục và độ tinh khiết của sản phẩm cao.

Vào đầu những năm 1980, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã hợp tác với Nhà máy luyện kim loại màu Cửu Giang, Viện Hóa học ứng dụng Trường Xuân và Nhà máy Jiangxi 603 để thực hiện nghiên cứu “Kế hoạch 5 năm lần thứ sáu” quốc gia và phát triển thành công công nghệ xử lý để tách hoàn toàn các vật liệu đơn lẻ.đất hiếmcác yếu tố từ Long Nam trộn lẫnđất hiếmsử dụng hệ thống axit clohydric P507.

Năm 1983, Nhà máy luyện kim loại màu Cửu Giang đã áp dụng công nghệ xử lý “hệ thống axit clohydric axit naphthenic của Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh để sản xuất loại huỳnh quang”.oxit yttritừ đất hiếm hỗn hợp Long Nam” để tạo ra loại huỳnh quangoxit yttri, giảm chi phíoxit yttrivà đáp ứng nhu cầu vềoxit yttricho truyền hình màu ở Trung Quốc.

Năm 1984, Viện Kim loại màu Bắc Kinh đã nghiên cứu thành công việc tách các chất có độ tinh khiết caooxit terbisử dụng nhựa chiết P507 bằng cách sử dụngterbichất làm giàu làm nguyên liệu thô ở Trung Quốc.

Năm 1985, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã chuyển giao loại huỳnh quang tách chiết axit naphthenicoxit yttricông nghệ xử lý sang Cộng hòa Dân chủ Đức cũ với giá 1,71 triệu franc Thụy Sĩ, đây là lần đầu tiênđất hiếmcông nghệ xử lý tách được xuất khẩu bởi Trung Quốc.

Từ năm 1984 đến năm 1986, Đại học Bắc Kinh đã hoàn thành các thí nghiệm công nghiệp về tách chiết La/CePr/Nd và La/Ce/Pr trong hệ P507-HCl ở thế hệ thứ ba.Đất hiếmNhà máy Baosteel. Hơn 98%oxit praseodymium, 99,5%oxit lanthanum, hơn 85%xeri oxit, và 99%oxit neodymiumđã thu được. Năm 1986, Nhà máy hóa chất Yuelong Thượng Hải đã áp dụng lý thuyết thiết kế tối ưu hóa quy trình tách ba đầu ra, một thành tựu lý thuyết của lý thuyết chiết tầng của Đại học Bắc Kinh, để tiến hành thí nghiệm công nghiệp ba đầu ra trong quy trình tách đất hiếm nhẹ hệ thống P507-HCl mới được xây dựng. Quy mô thí nghiệm công nghiệp đã trực tiếp mở rộng thiết kế lý thuyết khai thác theo tầng lên 100 tấn, rút ​​ngắn đáng kể chu trình áp dụng quy trình mới vào sản xuất.

Từ năm 1986 đến 1989, Viện nghiên cứu đất hiếm Baotou, Nhà máy Jiangxi 603 và Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã phát triển quy trình chiết xuất đa cửa ra hệ thống P507-HCl, cho phép sản xuất đồng thời 3-5 sản phẩm đất hiếm thông qua một lần chiết tách từng phần. Quá trình này ngắn gọn, tiết kiệm chi phí và linh hoạt.

Từ 1990 đến 1995, Viện Nghiên cứu Kim loại màu Bắc Kinh và Bao ĐầuĐất hiếmViện nghiên cứu hợp tác thực hiện Dự án nghiên cứu khoa học công nghệ “Kế hoạch 5 năm lần thứ 8” cấp quốc gia “Nghiên cứu về chất đơn có độ tinh khiết cao”Đất hiếmCông nghệ khai thác”. Mười sáu đĩa đơnoxit đất hiếmcác sản phẩm có độ tinh khiết lớn hơn 99,999% đến 99,9999% được điều chế lần lượt bằng phương pháp chiết, phương pháp sắc ký chiết, phương pháp oxi hóa khử và phương pháp sắc ký sợi trao đổi cation. Quá trình này đã đạt đến trình độ tiên tiến quốc tế và giành được Giải thưởng Thành tựu lớn “Kế hoạch 5 năm lần thứ 8” cấp quốc gia.

Năm 2000, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã phát triển thành công phương pháp khử kiềm điện phân để điều chế kim loại có độ tinh khiết caooxit europium. Do tránh gây ô nhiễm bột kẽm trên sản phẩm nên quá trình này có thể chiết xuất đượcoxit europiumvới độ tinh khiết 5N-6N trong một lần. Năm 2001, dây chuyền sản xuất hàng năm 18 tấn chất có độ tinh khiết caooxit europiumđược xây dựng tại Cam TúcĐất hiếmCông ty và đi vào hoạt động trong năm đó.

Tóm lại, Trung Quốcđất hiếmCông nghệ tách và tinh chế có thể nói là hàng đầu trên thế giới, chẳng hạn như tách chiết axit naphthenicoxit yttrilớn hơn 5N, phương pháp chiết P507 để chuẩn bịoxit lanthanumlớn hơn 5N, phương pháp chiết khử điện phân hoặc phương pháp kiềm để điều chếoxit europiumlớn hơn 5N, v.v. Tuy nhiên, mức độ điều khiển tự động hóa trong ngành tách và tinh chế tương đối thấp và một số doanh nghiệp có chất lượng kém ổn định và tính nhất quán của độ tinh khiết caođất hiếmcác sản phẩm. Vì vậy, cần phải nâng cao hơn nữa trình độ thiết bị của doanh nghiệp.