Tách và tinh chế các nguyên tố đất hiếm

Từ những năm 1950, Trung Quốcđất hiếmcác nhà khoa học và công nghệ đã tiến hành nghiên cứu và phát triển sâu rộng về phương pháp chiết dung môi để táchđất hiếmcác nguyên tố, và đã đạt được nhiều kết quả nghiên cứu khoa học, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp đất hiếm. Năm 1970, N263 đã được sử dụng thành công trong công nghiệp để chiết xuất và táchytri oxitvới độ tinh khiết 99,99%, thay thế phương pháp trao đổi ion để táchytri oxit. Chi phí ít hơn một phần mười so với phương pháp trao đổi ion; Năm 1970, phương pháp chiết xuất P204 được sử dụng thay cho phương pháp kết tinh lại cổ điển để tạo ra ánh sángoxit đất hiếm; Trích xuấtlantan oxitsử dụng metyl dimetyl heptyl este (P350) thay cho phương pháp kết tinh phân đoạn cổ điển; Vào những năm 1970, quá trình chiết xuất amoniac P507 và táchđất hiếmcác yếu tố và việc chiết xuấtytrivới axit naphthenic lần đầu tiên được sử dụng ở Trung Quốcđất hiếmngành công 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 công sức lao động của Yuan Chengye và các đồng chí khác từ Viện Hóa học hữu cơ Thượng Hải thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Nhiều chất chiết xuất khác nhau (như P204, P350, P507, v.v.) mà họ đã nghiên cứu thành công đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp; Lý thuyết chiết xuất theo tầng do Giáo sư Xu Guangxian của Đại học Bắc Kinh đề xuất và thúc đẩy vào những năm 1970 đã đóng vai trò chỉ đạo trong công nghệ chiết xuất và tách của Trung Quốc. Đồng thời, một quy trình tách được tối ưu hóa bằng cách sử dụng lý thuyết chiết xuất theo tầng đã được đề xuất và áp dụng rộng rãi trongđất hiếmcông nghiệp khai thác và tách chiết.

Trong 40 năm qua, Trung Quốc đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể trong lĩnh vựcđất hiếmtách và thanh lọc.

Vào những năm 1960, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã nghiên cứu thành công phương pháp khử kiềm bột kẽm để sản xuất kẽm có độ tinh khiết caooxit europi, là lần đầu tiên ở Trung Quốc sản xuất ra những sản phẩm có độ tinh khiết cao hơn 99,99%. Phương pháp này vẫn được sử dụng trong nhiềuđất 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 xuất để làm giàu N263 bằng P204 và chiết xuất và tinh chế để đạt được độ tinh khiết 99,95%ytri oxit. Năm 1970, P204 được sử dụng để làm giàu N263 và thu đượcytri oxitvới độ tinh khiết trên 99,99% thông qua quá trình chiết xuất và tinh chế thứ cấp.

Từ năm 1967 đến năm 1968, nhà máy thực nghiệm của Nhà máy 801 Giang Tây và Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã hợp tác nghiên cứu thành công quy trình sử dụng nhóm chiết xuất P204 – chiết xuất N263 để chiết xuất oxit yttri. Tháng 12 năm 1968, một nhà máy y 3 tấn/nămytri oxitxưởng sản xuất được xây dựng, với độ tinh khiết 99%ytri oxit.

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 806 Giang Tây, Viện nghiên cứu luyện kim màu Giang Tây và Viện thiết kế luyện kim màu Trường Sa. Sau hai năm thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu chung tại Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh, quá trình chiết xuấtytri oxitviệc sử dụng axit naphthenic làm chất chiết xuất 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 thành phần sử dụng chiết xuất axit naphthenic,ytriđã được đặt ở phía trướclanthanum, khiến nó trở thành nguyên tố khó chiết xuất nhất trong các nguyên tố đất hiếm. Do đó, một công nghệ để táchytri oxitsử 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 táchytri oxittừ hệ thống axit clohydric sử dụng axit naphthenic, và các thí nghiệm mở rộng đã được tiến hành tại Nhà máy Nanchang 603 và Nhà máy Jiujiang 806 vào năm 1975, sử dụng hỗn hợp Longnanoxit đất hiếmlàm 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 để nghiên cứu quá trình táchytri oxite từ monazit Hỗn hợpđất hiếmcủa màu nâuytriquặng columbium sử dụng nặngđất hiếmđược chiết xuất và nhóm lại theo P204 làm nguyên liệu thô, vàytri oxite được tách ra bằng cách chiết xuất axit naphthenic. Một cuộc thi hữu nghị đã được tổ chức trên ba mặt trận, nơi mọi người trao đổi thông tin, học hỏi từ điểm mạnh và điểm yếu của nhau và cuối cùng đã nghiên cứu thành công quá trình chiết xuất và tách axit naphthenic 99,99%ytri oxite có đặc điểm của Trung Quốc.

Từ năm 1974 đến năm 1975, Nhà máy 603 Nam Xương đã 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 baytri oxite quá trình chiết xuất – chiết xuất axit naphthenic một bước và chiết xuất độ tinh khiết caoytri oxite. Quy trình này được đưa vào vận hành vào năm 1976.

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

Năm 1976, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã sử dụng quặng Bao Đầu trộn vớiđất hiếmđể trích xuấtxeritừ vật liệu được làm giàu. Phương pháp chiết xuất N263 được sử dụng để táchlanthanum praseodymium neodymium. Ba sản phẩm được tách ra trong một lần chiết xuất và độ tinh khiết củalantan oxit, praseodymium oxit, Vàoxit neodymiumkhoảng 90%.

Từ năm 1979 đến năm 1983, Bao 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 để thu được sáu đơnđất hiếmsản phẩm (độ tinh khiết 99% đến 99,95%) củalanthanum, xeri, praseodymium, neodymium, samari, Vàgadolini, cũng nhưeuropiumVàterbisản phẩm được làm giàu. Quá trình này diễn ra 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 603 Giang Tây để thực hiện nghiên cứu “Kế hoạch năm năm lần thứ sáu” của quốc gia và đã phát triển thành công một công nghệ quy trình để tách hoàn toàn từngđất hiếmcác yếu tố từ Longnan hỗn hợpđất hiếmsử dụng hệ thống axit clohydric P507.

Năm 1983, Nhà máy luyện kim loại màu Cửu Giang đã áp dụng công nghệ quy trình của “hệ thống axit clohydric axit naphthenic” của Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh để sản xuất ra loại huỳnh quangytri oxittừ đất hiếm hỗn hợp Longnan” để sản xuất ra loại huỳnh quangytri oxit, giảm chi phí củaytri oxitvà đáp ứng nhu cầu choytri oxitcho truyền hình màu ở Trung Quốc.

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

Năm 1985, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã chuyển giao phương pháp tách chiết axit naphthenic cấp huỳnh quangytri oxitcông nghệ xử lý cho Cộng hòa Dân chủ Đức cũ với giá 1,71 triệu franc Thụy Sĩ, đây là lần đầu tiênđất hiếmcông nghệ tách chiết xuất khẩu của Trung Quốc.

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

Từ năm 1986 đến năm 1989, Viện nghiên cứu đất hiếm Bao Đầu, Nhà máy 603 Giang Tây và Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh đã phát triển quy trình chiết xuất nhiều đầu ra hệ thống P507-HCl, cho phép sản xuất đồng thời 3-5 sản phẩm đất hiếm thông qua một lần chiết xuất phân đoạn. Quy trình này ngắn, tiết kiệm chi phí và linh hoạt.

Từ năm 1990 đến năm 1995, Viện nghiên cứu kim loại màu Bắc Kinh và Bao ĐầuĐất hiếmViện nghiên cứu đã hợp tác thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ quốc gia “Kế hoạch 5 năm lần thứ tám” “Nghiên cứu về vật liệu đơn tinh khiết caoĐất hiếmCông nghệ khai thác”. Mười sáu đĩa đơnoxit đất hiếmCác sản phẩm có độ tinh khiết lớn hơn 99,999% đến 99,9999% được chế tạo bằng phương pháp chiết xuất, phương pháp sắc ký chiết xuất, phương pháp oxy 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 năm năm lần thứ tám” của 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 độ tinh khiết caooxit europi. Do tránh được sự ô nhiễm của bột kẽm trên sản phẩm nên quá trình này có thể chiết xuấtoxit europivới độ tinh khiết 5N-6N trong một lần. Năm 2001, một dây chuyền sản xuất hàng năm 18 tấn độ tinh khiết caooxit europiđược xây dựng tại Cam TúcĐất hiếmCông ty đã đưa vào hoạt động trong năm đó.

Tóm lại, Trung Quốcđất hiếmcông nghệ tách và tinh chế có thể nói là hàng đầu thế giới, chẳng hạn như tách chiết axit naphthenicytri oxitlớn hơn 5N, phương pháp chiết xuất P507 để chuẩn bịlantan oxitlớn hơn 5N, phương pháp chiết khử điện phân hoặc phương pháp kiềm để điều chếoxit europilớn 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 độ ổn định chất lượng kém và tính nhất quán của độ tinh khiết caođất hiếmsản phẩm. Do đó, cần phải nâng cao hơn nữa trình độ trang thiết bị của doanh nghiệp.