稀土分离-PPT

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稀土资源的综合利用幻灯片PPT

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3、稀土元素的研究与应用
3.3 稀土元素对钢机械性能的影响
提高钢的抗疲劳性 如 25MnTiB 钢 的 脉 动 弯 曲 疲 劳 平 均 寿 命 提 高 2.27 倍;55SiMnVB钢的低频疲劳寿命提高46%,高频 疲劳寿命提高80%;Cr15SiMn钢使8206型推力轴 承的接触疲劳寿命提高59.1%。
3.5 稀土元素在高新技术产业上的研究与应用
稀土永磁材料
(1) 从电能转换为机械能方面的应用。这是最广泛 的, 其中有各种类型的永磁发动机。 (2) 从机械能转换成电能方面。此种功能的元件应 用于传感器、拾音器、发动机的转速计和医疗核磁 共振扫描仪。 (3) 用于直接利用磁铁的吸力和斥力制造的设备。 如磁选机、起重磁铁、磁制动器等。 (4) 用于行波管、速调管、磁控管等离子束和电子 束偏转效应元件; 转速表、速度表、电流表、电压 表等计测装置
1、稀土金属属性
稀 土 就 是 化 学 元 素 周 期 表 中 镧 系 元 素 —— 镧 (La) 、 铈 (Ce) 、 镨 (Pr) 、 钕 (Nd) 、 钷 (Pm) 、 钐 (Sm) 、 铕 (Eu) 、 钆 (Gd) 、 铽 (Tb) 、 镝 (Dy) 、 钬 (Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与 镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和 钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(Rare Earth), 简称稀土(RE或R)。
根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质, 以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产 生不同性质的特征,十七种稀土元素通常分为二组: 轻稀土(又称铈组)包括:镧、铈、镨、钕、钷、 钐、铕、钆;重稀土(又称钇组)包括:铽、镝、 钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
2、世界稀土资源分布

第五章 液膜萃取及萃取色层法分离提取稀土元素 稀土金属冶金 教学课件

第五章 液膜萃取及萃取色层法分离提取稀土元素 稀土金属冶金 教学课件

85℃,保温12hr, 95℃,保温10hr
水相
悬浮有机相
一、萃取色层分离的基本原理
1.分配系数与分离系数
分配系数: D Cs / Cm 分离系数: D1 / D2 金属离子在流动相中的 分数 : Nm R Nm Ns 1 1 1 N C V V 1 s 1 s s 1 D s Nm Cm Vm Vm
中RE3+浓度↑,峰距↓(分离度RS↓)
– 淋洗液流速:流速↑→理论塔板数↓→RS↓ – 温度:一般50±5℃为宜
2. 萃取色层分离稀土的工艺实践
– 装柱——负载——淋洗——淋洗液浓缩沉淀
装柱
负载 淋洗
长径比17~20,树脂粒度0.13~0.074mm
料液RE2O3 60 ~ 80g/L, 酸度0.2~ 0.3mol/L 50±5℃, 梯度淋洗(Gd-Tb-Dy分离:0.5,0.7,0.9mol/L HCl)
单组成色谱图
2.分离度(分辨率)
• • • •
每个组成都有一个色谱峰,且有特定的保留体积VR 每个色谱峰都有特征的峰宽W (VR2-VR1)越大,W越小分离效果越好
分离度 RS VR 2 VR1 2(VR 2 VR1 ) (W1 W2 ) / 2 W1 W2 ( RS 1.3时可定量分离 )
• 特点:萃取、反萃合二为一;萃取剂用量少、成本低
• 液膜分离的一般流程 • 乳状液膜从低含量稀土浸出液中回收稀土 1.制膜
混合(萃取剂+溶剂+表面活性剂+膜内相) 搅拌 生成油包水(W/O)乳状液
– 稳定性特别重要(以破损率表示)
• 破乳率ε=膜外相中酸的总量/原始酸的总量 • 如放置1hr后, ε<2%,稳定
二、萃取色层法分离提纯高纯稀土化和物

第三章 溶剂萃取法分离稀土元素 稀土金属冶金 教学课件

第三章 溶剂萃取法分离稀土元素  稀土金属冶金 教学课件
2020/6/16
1 中性络合萃取体系
• 特点:
➢ 萃取剂为中性萃取剂,如醇、脂、醚、中性磷萃取剂 ➢ 萃取剂与被萃组分依靠配位键组成中性络合物 ➢ 被萃组分以中性分子形态被萃取
• 举例:
(RO)3P=O:
NO3
TBP萃取硝酸稀土
NO3 RE :OP(OR)3
(RO)3P=O:
NO3
3TBP (org) + RE3+(aq) +3NO3- (aq) =RE(NO3)3 ·3TBP (org)
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1 错流萃取
• 定义:一份料液依次与多份有机相接触的萃取方式 • 萃取过程示意图:
S0
S0
S0
F0
1 F1
2 F2
3
S0
n
Fn(纯B)
S1
S2
S3
Sn
F0—萃取料液;S0—空白有机相
• 萃取计算:φA =[A]n/[A]F =1/(1+EA)n;
φB =[B]n/[B]F =1/(1+EB)n
喹啉,脂肪酸、异构酸、环烷酸等 – 胺类萃取剂:伯胺、仲胺、叔胺、季铵盐
• 常用萃取剂与稀释剂
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二、 萃取体系
• 萃取体系:被萃组分(含被萃物质的水溶液
)+萃取有机相(萃取剂+稀释剂+改性剂)
• 萃取体系的分类
1、中性络合萃取体系 2、酸性络合萃取体系 3、离子缔合萃取体系 4、协同萃取体系
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2 酸性络合萃取体系 • 特点
➢ 萃取剂为酸性萃取剂:酸性磷萃取剂、羧酸萃取剂、螯 合萃取剂等

4稀土化合物的分离方法

4稀土化合物的分离方法

⑤用中速滤纸过滤,用1%草酸溶液洗涤沉淀6-8次。 必要时可再将沉淀连同滤纸放回原烧杯中,加硝 酸30mL和过氯酸5mL加热蒸发至冒烟,再加5mL 硝酸蒸发至近干,然后按前述的操作重复进行一 次草酸盐沉淀分离; ⑥若试液中稀土含量不足0.5克时,溶液稀释体积和 草酸加入量均应相应减少。
4.1.3 氢氧化物沉淀分离法 (1)稀土氢氧化物的碱性和溶解度
(2)二(2-乙基己基)磷酸(P204)萃取分离 ①La-Gd随酸度增加萃取率显著下降; ②Dy-Lu (包括Y)的萃取率在相应的酸度下仍较高; ③用P204萃取,在0.7~0.9N硝酸时,铈组和钇组的 分离较好; ④钐、钆、铽、镝等元素萃取分离时有交叉现象。
(3)2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯(P507)萃取分离 ——分析步骤同P204分离法 注:*硝酸浓度改为0.3N *萃取分离后,水相测定铈组元素 *有机相用3N硝酸反萃取2次后调节酸度,用偶氮 胂Ⅲ测定钇组稀土含量。
(2)在氨水—氯化铵缓冲溶液中的沉淀分离 稀土氢氧化物沉淀法主要用于稀土与钙、镁 等元素的分离。
(3)氢氧化物沉淀分离中掩蔽剂的应用 ①三乙醇胺 在碱性溶液中,三乙醇胺能同铁、锰、铝、铜等 元素形成稳定的配合物,适量的三乙醇胺不影响稀土 氢氧化物的定量沉淀。
②EDTA EDTA对稀土有较强的配合作用,但用量适当,可 在稀土氢氧化物定量地沉淀的情况下,掩蔽一些共存元 素,提高氢氧化物沉淀分离的效果。
② 钍的草酸盐沉淀:钍随稀土草酸盐一起沉淀。 *当溶液中无铵盐时,钍的溶解损失较大; *草酸用量较大,有铵盐存在时,钍的溶解损失显 著地减少。
(4)温度、搅拌和陈化时间对稀土草酸盐沉淀的影响
实验条件 *稀土草酸盐沉淀温度:70-80℃ *搅拌:在不断搅拌下加入草酸热溶液,再继续搅拌两 分钟。 *陈化:于室温或70-80℃ 陈化2至6小时或放置过夜, 冷至室温后再进行过滤。

稀土资源现状讲解 ppt课件

稀土资源现状讲解  ppt课件

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稀土资源
世界稀土资源
中国稀土资源
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稀土之战
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白皮书
2012年6月份,国务院发表《中国的稀土状况与政策》 白皮书
白皮书指出,我国是稀土资源较为丰富的国家之一。 20世纪50年代以来,我国稀土行业取得了很大进 步。我国的稀土储量约占世界总储量的23%,呈现 出资源分布“北轻南重”、资源类型较多、轻稀土矿伴生 的放射性元素对环境影响大、离子型中重稀土矿赋存 条件差等四大显著特点。经过多年努力,我国成为世 界上最大的稀土生产、应用和出口国。
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限制进程
中国对稀土出口采取的限制措施发展进程
2003年 中国政府对稀土施行配额
2005年 中国政府取消稀土出口退税,压缩了出口配额企 业名单
2006年4月 国土资源部停止发放稀土矿开采许可证
2007年起 中国开始对稀土生产施行指令性规划,并开始 减少稀土出口
《全国矿产资源规划(2008年~2015年)》中规定,对钨、 锡、锑、稀土等国家规定施行保护性开采的特定矿种的勘 察和开采施行规划调控。限制开采。严格准入和综合利用, 严格施行保护性开采的特定矿种年度开采总量指标控制, 严谨超计划开采和计划外出口。到2015年,稀土的年开采 总量要控制在14万吨左右。
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白皮书
稀土开发在造福人类的同时,资源和环境问题不断凸 显,资源的合理利用和环境的有效保护是世界面临的 共同挑战。近年来,我国的稀土行业存在资源过度开 发、生态环境破坏严重、产业结构不合理、价格严重 背离价值等问题。我国稀土行业的快速发展,不仅满 足了国内经济社会发展的需要,而且为全球稀土供应 作出了重要贡献。目前,我国承担了世界90%以上 的市场供应。

第六章 稀土萃取分离1

第六章 稀土萃取分离1

二氯甲烷
<0.001
从上表数据可知,当稀释剂是惰性溶剂时,分配比最大;若 稀释剂与萃取剂发生强烈作用,分配比明显降低。 6.温度的影响
在10℃~60℃的范围内,TBP、P350等中性磷氧萃取稀土元 素的分配比,一般随温度升高而降低。
表6-4 分配比与温度的关系 离子 温度 La3+ Nd3+ Gd3+ Er3+ Lu3+
2.稀土离子性质的影响
在其它条件一定时,萃合物的稳定性决定于稀土离子 的电荷与半径,一般有如下规律:(1)稀土离子价数 越高,萃合物越稳定,分配比越大。(2)同价稀土离 子,半径越小,萃合物越稳定,分配比D越大。
3.无机酸的影响
中性磷氧萃取剂在HNO3介质中萃取稀土的基本反应如下:
RE3+ + 3NO3- + 3TBP(O) = RE(NO3)3· 3TBP(O) 萃取平衡常数:
我国首先合成出P350,并且首先把它应用在稀土萃取分 离上。与TBP相比,P350在低酸度下对稀土元素有高 的萃取率,P350-HNO3体系的应用局限在从少铈混合 稀土中分离制取纯镧,从镨钕富集物中分离镨、钕, 制取高纯度氧化钪等 (一)铈的萃取分离工艺
用TBP-HNO3体系萃取分离铈,利用铈的变价性质,分离效果好, 产品纯度高( CeO 4 3 50, 2>99.9%).TBP的化学稳 定性好,萃取容量大,适合工业生产。主要缺点是因Ce4+容易被 还原,致使收率不稳定。 (二)镧的萃取分离工艺
表6-3 稀释剂对TBP萃取硫氰酸Eu (Ⅲ)络合物的影响
稀释剂 DEu(Ⅲ) 稀释剂 DEu(Ⅲ)
环己烷
正己烷 煤油 环己醇 MIBK
1.84

稀土的生产与分离

稀土的生产与分离

稀土生产与分离
1.湿法冶金——分步沉淀法
分步法沉淀法是利用化合物在溶剂中溶解的 难易程度(溶解度)差别进行分离和提纯。 溶解
加热
浓缩
分步析出
因为稀土元素之间的溶解度差别很小,必须重复操作多 次才能将两种稀土元素分离开。此方法不能大量生产单一稀 土。
稀土生产与分离
1.湿法冶金——离子交换法
稀土 溶液
稀土生产与分离
1.湿法冶金——溶剂萃取法
Ce(NO3)6 RE3+
2-
水层:RE3+
HNO3 8~15mol•L -1
TBP
水层 Ce3+
TBP层: H2Ce(NO3) 6
H2O 2
TBP层
优点:分离效果好、生产能力大、便于快速连续生产、易于 实现自动控制。
稀土生产与分离
1.火法冶金——熔盐电解法
稀土生产与分离
采矿
选矿
1. 辐射选矿法 2. 重力选矿法
冶炼、分离
初级产品
3. 磁选分离法
4. 浮选法 5. 电选法
稀土矿物属于非良导体, 可利用其导电性能与伴生矿 物有所不同,采用电选法使 之与导电性好的矿物进行分 离。电选常用于海滨砂矿重 砂的精选作业。
6. 化学选矿法
稀土生产与分离
采矿
选矿
交换树 脂
稀土、络 合物
淋洗液
稀土 解吸附
淋洗液通常是含有配合剂的溶液(如EDTA、柠檬酸、乙
酸铵、苹果酸等)。利用配合剂与RE3+形成配合物的能力不
同,可以使稀土离子陆续解吸,从而达到有效分离。 优点:一次操作可以分离多个元素,产品纯度高; 缺点:不能连续处理,一次操作周期长,成本高。

稀土纳米材料 pptppt课件

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独居石
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氟碳铈矿
化学成分性质:(Ce,La)。机械混入物有SiO2、 Al2O3、P2O5。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、 H2SO4、H3PO4。
晶体结构及形态:六方晶系。复三方双锥晶类。晶体 呈六方柱状或板状。细粒状集合体。
物理性质:黄色、红褐色、浅绿或褐色。玻璃光泽、 油脂光泽,条痕呈白色、黄色,透明至半透明。硬度 4~4.5,性脆,有时具放射性、具弱磁性。在薄片中 透明,在透射光下无色或淡黄色,在阴极射线下不发 光。
掺稀土的ZrO2是一种应用广泛的陶瓷材料,添加 Y2O3, CeO2或La2O3 等稀土元素的作用在于防止 ZrO2高温相变和变脆,生成ZrO2相变增韧陶瓷结构 材料。纳米Y2O3-ZrO2陶瓷具有很高的强度和韧性, 可用作刀具、耐腐零件,可制成陶瓷发动机部件;用 于燃料电池作为固体电解质。
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稀土纳米材料
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1
概念
稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现, 当时人们常把不溶于水的固体氧化物称 为土。稀土一般是以氧化物状态分离出 来的,虽然在地球上储量非常巨大,但 冶炼提纯难度较大, 显得较为稀少,得 名稀土。
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主要元素
根据稀土元素原子电子层结构和物理化 学性质,以及它们在矿物中共生情况和 不同的离子半径可产生不同性质的特征, 十七种稀土元素通常分为二组:
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1、稀土纳米陶瓷材料
纳米陶瓷具有超塑性,高的断裂韧性,能降低烧结温 度和提高烧结速度等优点,其原因在于利用纳米粒子 的粒径小、比表面积大并具有高的扩散速率。例如, 10nm的陶瓷微粒比10µm的烧结速度提高12个数量 级,这是因为纳米陶瓷低温下烧结的过程主要受晶界 扩散控制,就导致烧结速度由晶粒尺寸来决定。
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参考文献
[1]徐光宪,李标国,严纯华. 串级萃取理论的进展及其在稀土工艺中的应用[J].稀土 ,1995,01:56-67. [2]黄桂文. 我国稀土萃取分离技术的现状及发展趋势[J].江西冶金,2003,06:62-68. [3]严纯华,吴声,廖春生,贾江涛,程福祥,王嵩龄,张玻.稀土分离理论及其实践的新进展 [J].无机化学学报,2008,08:1200-1205. [4]韩旗英. 稀土萃取分离技术现状分析[J].湖南有色金属,2010,01:24-27+66.
稀土元素的电子结
构相近、化学性质相似, 又总以共生矿的形式混 合存在,因而给分离造 成极大困难。然而稀土 功能材料大多需要高纯 度单一元素,稀土分离 成为其应用的瓶颈。
稀土分离新技术
中国科学院院士徐光宪所创立的稀土“串级萃取理论” 及其工艺,很好的解决了这个问题,实现了三点创新。
一、改善了稀土分离工艺从研制到应用的试 验放大模式;
二、优化工艺设计原理与方法,体系的可计 算元素由两组份扩至多组份;
三、以解析法和计算机技术相结合,建立了 多种体系和工艺形式的串级萃取静态设计方 法和动态模拟程序。
分离设备
分离过程
有水机相相
分离新技术成效
高纯度稀土产品的生产成本下降了 四分之三,使中国生产的单一高纯度稀 土产品至今占世界产量的90%以上,使 中国实现了从稀土资源大国到生产和应 用大国的飞跃,每年为国家增收数亿元。
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我国近期在分离领域具有较高创新性的工程化实例
稀土分离技术
目录
1 稀土简介
2 稀土分离新技术
Hale Waihona Puke 3 分离设备4 新技术成效
稀土简介
稀土(rare earth)有 “工业维生素”的美称。 稀土元素在石油、化工、 冶金、纺织、陶瓷、玻 璃、永磁材料等领域都 得到了广泛的应用,现 如今已成为极其重要的 战略资源。
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