فصل وتنقية العناصر الأرضية النادرة

منذ الخمسينيات، الصينيةالأرض النادرةأجرى العاملون في مجال العلوم والتكنولوجيا بحثًا وتطويرًا مكثفًا حول طريقة استخلاص المذيبات للفصلالأرض النادرةالعناصر، وحققت العديد من نتائج البحث العلمي، والتي تم استخدامها على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي للأتربة النادرة. وفي عام 1970، تم استخدام N263 بنجاح في الصناعة لاستخراج وفصلأكسيد الإيتريومبنقاء 99.99%، لتحل محل طريقة التبادل الأيوني للفصلأكسيد الإيتريوم. وكانت التكلفة أقل من عُشر تكلفة طريقة التبادل الأيوني؛ في عام 1970، تم استخدام استخراج P204 بدلاً من طريقة إعادة البلورة الكلاسيكية لإنتاج الضوءأكاسيد الأرض النادرة; استخراجأكسيد اللانثانمباستخدام ميثيل ثنائي ميثيل هيبتيل استر (P350) بدلاً من طريقة التبلور التجزيئي الكلاسيكية؛ في السبعينيات، تم إجراء عملية استخلاص الأمونيا P507 وفصلهاالأرض النادرةالعناصر واستخراجهاالإيتريومتم استخدام حمض النفثينيك لأول مرة في الصينالأرض النادرةصناعة المعادن المائية. التطور السريع لتكنولوجيا الاستخراج في الصينالأرض النادرةالصناعة لا يمكن فصلها عن العمل الشاق الذي قام به يوان تشينجي ورفاق آخرون من الأكاديمية الصينية للعلوم، معهد شنغهاي للكيمياء العضوية. تم استخدام المستخلصات المختلفة (مثل P204، P350، P507، وما إلى ذلك) التي تم بحثها بنجاح على نطاق واسع في الصناعة؛ وقد لعبت نظرية الاستخراج المتتالي التي اقترحها وروج لها البروفيسور شو قوانغشيان من جامعة بكين في السبعينيات، دورا توجيهيا في تكنولوجيا الاستخراج والفصل في الصين. في الوقت نفسه، تم اقتراح عملية فصل محسنة باستخدام نظرية الاستخراج المتتالي وتطبيقها على نطاق واسع فيالأرض النادرةصناعة الاستخراج والفصل.

على مدى السنوات الأربعين الماضية، حققت الصين العديد من الإنجازات الرائعة في مجالالأرض النادرةالانفصال والتنقية.

في ستينيات القرن العشرين، نجح معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية في دراسة طريقة تقليل القلوية بمسحوق الزنك لإنتاج مواد عالية النقاء.أكسيد اليوروبيوم، والتي كانت المرة الأولى في الصين لإنتاج منتجات أكبر من 99.99%. لا تزال هذه الطريقة مستخدمة في مختلفالأتربة النادرةفي جميع أنحاء البلاد المستخدمة من قبل المصنع؛ تعاون مصنع شنغهاي يويلونغ الكيميائي وجامعة فودان ومعهد بكين العام للمعادن غير الحديدية في استخدام عملية التبادل الأيوني للاستخلاص لأول مرة لإثراء N263 بـ P204 واستخراجه وتنقيته للحصول على نقاء بنسبة 99.95٪.أكسيد الإيتريوم. وفي عام 1970، تم استخدام P204 لتخصيب N263 والحصول عليهأكسيد الإيتريومبدرجة نقاء تزيد عن 99.99% من خلال الاستخلاص والتنقية الثانويين.

من عام 1967 إلى عام 1968، تعاون المصنع التجريبي لمصنع Jiangxi 801 ومعهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية لدراسة عملية استخدام مجموعة الاستخلاص P204 - استخلاص N263 بنجاح لاستخراج أكسيد الإيتريوم. في ديسمبر 1968، 3 طن/سنة ذأكسيد الإيتريومتم بناء ورشة الإنتاج بنقاء 99% منأكسيد الإيتريوم.

في عام 1972، تم تشكيل فريق بحث من أربع شركات، بما في ذلك معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية، ومصنع Jiangxi 806، ومعهد بحوث المعادن غير الحديدية في Jiangxi، ومعهد تصميم المعادن غير الحديدية في Changsha. وبعد عامين من التجارب البحثية المشتركة في معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية، تمت عملية الاستخراجأكسيد الإيتريومتمت دراسة استخدام حمض النفثينيك كمستخلص والكحول المختلط كمخفف بنجاح.

في عام 1974، اكتشف معهد تشانغتشون للكيمياء التطبيقية لأول مرة أنه عند فصلالأرض النادرةالعناصر باستخدام استخراج حمض النفثينيك،الإيتريومكان يقع أماماللانثانممما يجعله العنصر الأقل سهولة في الاستخراج في العناصر الأرضية النادرة. ولذلك، هناك تكنولوجيا للفصلأكسيد الإيتريومتم اقتراح استخدام استخلاص حامض النفثينيك من نظام حامض النيتريك. وفي الوقت نفسه، أجرى معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية بحثًا حول فصلأكسيد الإيتريوممن أنظمة حمض الهيدروكلوريك باستخدام حمض النفثينيك، وأجريت تجارب موسعة في مصنع نانتشانغ 603 ومصنع جيوجيانغ 806 في عام 1975، باستخدام خليط لونغنانأكسيد الأرض النادرةكمادة خام. في عام 1974، تعاون مصنع شنغهاي يويلونغ الكيميائي وجامعة فودان ومعهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية لدراسة فصلأكسيد الإيتريومهـ من المونازيت المختلطالأرض النادرةمن البنيالإيتريوميستخدم خام الكولومبيوم الثقيلةالأرض النادرةالمستخرجة والمجمعة بواسطة P204 كمادة خام، وأكسيد الإيتريوميتم فصل e عن طريق استخلاص حمض النفثينيك. أقيمت مسابقة صداقة على ثلاث جبهات، حيث تبادل الجميع الذكاء، وتعلموا من نقاط القوة والضعف لدى بعضهم البعض، وأخيرًا نجحوا في دراسة عملية استخلاص وفصل حمض النفثينيك بنسبة 99.99%.أكسيد الإيتريومه مع الخصائص الصينية.

من عام 1974 إلى عام 1975، تعاون مصنع نانتشانغ 603 مع معهد تشانغتشون للكيمياء التطبيقية، ومعهد بكين العام للمعادن غير الحديدية، ومعهد جيانغشي للمعادن غير الحديدية، ووحدات أخرى لدراسة الجيل الثالث بنجاح.أكسيد الإيتريومعملية الاستخلاص - استخلاص حمض النفثينيك بخطوة واحدة واستخلاص عالي النقاءأكسيد الإيتريومه. تم وضع هذه العملية موضع التنفيذ في عام 1976.

في الوطنية الأولىالأرض النادرةمؤتمر الاستخراج الذي عقد في باوتو في عام 1976، اقترح السيد Xu Guangxian نظرية الاستخراج المتتالي. وفي عام 1977 عقدت "الندوة الوطنية حولالأرض النادرةتم عقد نظرية وممارسة سلسلة الاستخراج" في مصنع شنغهاي يويلونغ الكيميائي، حيث قدم مقدمة منهجية وشاملة لهذه النظرية. وفي وقت لاحق، تم تطبيق نظرية الاستخراج المتتالي على نطاق واسع في البحث وإنتاج فصل وتنقية استخراج الأتربة النادرة.

في عام 1976، استخدم معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية خام باوتو الممزوج بهالأرض النادرةلاستخراجالسيريوممن المادة الغنية. تم استخدام طريقة الاستخراج N263 للفصلاللانثانم البراسيوديميوم النيوديميوم. تم فصل ثلاثة منتجات في استخلاص واحد، ونقاءهاأكسيد اللانثانم, أكسيد البراسيوديميوم، وأكسيد النيوديميومكانت حوالي 90%.

من 1979 إلى 1983، باوتوالأرض النادرةقام معهد الأبحاث ومعهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية بتطوير نظام حمض الهيدروكلوريك P507الأرض النادرةعملية فصل الاستخراج باستخدام خام الأرض النادرة باوتو كمواد خام للحصول على ستة مفردةالأرض النادرةالمنتجات (نقاء 99% إلى 99.95%) مناللانثانم, السيريوم, البراسيوديميوم, النيوديميوم, سماريوم، والجادولينيوم، إلى جانباليوروبيوموتيربيومالمنتجات المخصبة. وكانت العملية قصيرة ومستمرة ونقاء المنتج مرتفع.

في أوائل الثمانينيات، تعاون معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية مع مصهر جيوجيانغ للمعادن غير الحديدية، ومعهد تشانغتشون للكيمياء التطبيقية، ومصنع جيانغشي 603 لتنفيذ بحث "الخطة الخمسية السادسة" الوطنية ونجح في تطوير تقنية عملية للفصل الكامل للمفردة.الأرض النادرةعناصر من لونغنان مختلطةالأرض النادرةباستخدام نظام حمض الهيدروكلوريك P507.

في عام 1983، اعتمد مصهر المعادن غير الحديدية في جيوجيانغ تكنولوجيا المعالجة الخاصة بمعهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية "نظام حمض الهيدروكلوريك لحمض النفثينيك لإنتاج درجة الفلورسنت".أكسيد الإيتريوممن الأرض النادرة المختلطة Longnan "لإنتاج درجة الفلورسنتأكسيد الإيتريوم، وخفض تكلفةأكسيد الإيتريوموتلبية الطلب عليهأكسيد الإيتريومللتلفزيون الملون في الصين.

في عام 1984، نجح معهد بكين العام للمعادن غير الحديدية في دراسة فصل المواد عالية النقاءأكسيد التيربيومباستخدام راتنج استخراج P507 باستخدامتيربيومالمواد المخصبة كمواد خام في الصين.

في عام 1985، قام معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية بنقل درجة الفلورسنت لفصل استخلاص حمض النفثينيكأكسيد الإيتريومتكنولوجيا المعالجة إلى جمهورية ألمانيا الديمقراطية السابقة مقابل 1.71 مليون فرنك سويسري، وهي الأولىالأرض النادرةتكنولوجيا عملية الفصل المصدرة من الصين.

من عام 1984 إلى عام 1986، أكملت جامعة بكين التجارب الصناعية على استخلاص وفصل La/CePr/Nd وLa/Ce/Pr في نظام P507-HCl في الجامعة الثالثة.الأرض النادرةمصنع باوستيل. أكثر من 98%أكسيد البراسيوديميوم, 99.5%أكسيد اللانثانم، أكثر من 85%أكسيد السيريومو 99%أكسيد النيوديميومتم الحصول عليها. في عام 1986، قام مصنع Shanghai Yuelong الكيميائي بتطبيق نظرية التصميم الأمثل لعملية الاستخلاص بثلاثة منافذ، وهو إنجاز نظري لنظرية الاستخلاص المتتالي لجامعة بكين، لإجراء تجربة صناعية بثلاثة منافذ في عملية فصل الأتربة النادرة الخفيفة بنظام P507-HCl المبني حديثًا. لقد وسع نطاق التجربة الصناعية بشكل مباشر تصميم نظرية الاستخراج المتتالي إلى 100 طن، مما أدى إلى تقصير كبير في دورة تطبيق العملية الجديدة على الإنتاج.

من عام 1986 إلى عام 1989، قام معهد باوتو لأبحاث الأرض النادرة ومصنع جيانغشي 603 ومعهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية بتطوير عملية استخلاص متعددة المنافذ لنظام P507-HCl، والتي تسمح بالإنتاج المتزامن لـ 3-5 منتجات أرضية نادرة من خلال عملية استخلاص جزئية واحدة. العملية قصيرة وفعالة من حيث التكلفة ومرنة.

من 1990 إلى 1995، معهد بكين لبحوث المعادن غير الحديدية وباوتوالأرض النادرةتعاون معهد الأبحاث في تنفيذ مشروع البحث العلمي والتكنولوجي الوطني "الخطة الخمسية الثامنة" "البحث عن مادة عالية النقاء"الأرض النادرةتكنولوجيا الاستخراج ". ستة عشر منفردةأكسيد الأرض النادرةتم تحضير المنتجات ذات درجة نقاء أكبر من 99.999% إلى 99.9999% باستخدام طريقة الاستخلاص، وطريقة الاستخلاص اللوني، وطريقة الأكسدة والاختزال، وطريقة كروماتوجرافيا ألياف التبادل الكاتيوني، على التوالي. وقد وصلت هذه العملية إلى المستوى المتقدم الدولي وحصلت على جائزة الإنجاز الوطني الكبرى "للخطة الخمسية الثامنة".

في عام 2000، نجح معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية في تطوير طريقة قلوية الاختزال الكهربائي لتحضير مواد عالية النقاء.أكسيد اليوروبيوم. نظرًا لتجنب تلوث مسحوق الزنك على المنتج، يمكن استخلاص هذه العمليةأكسيد اليوروبيومبنقاء 5N-6N دفعة واحدة. في عام 2001، تم إنتاج خط إنتاج سنوي قدره 18 طنًا عالي النقاءأكسيد اليوروبيومتم بناؤه في قانسوالأرض النادرةالشركة ووضعها موضع التنفيذ في ذلك العام.

باختصار الصينالأرض النادرةيمكن القول أن تكنولوجيا الفصل والتنقية هي الرائدة في العالم، مثل فصل استخلاص حمض النفثينيكأكسيد الإيتريومأكبر من 5N، طريقة الاستخلاص P507 للتحضيرأكسيد اللانثانمأكبر من 5N، طريقة الاستخلاص بالاختزال الكهربائي أو طريقة القلوية للتحضيرأكسيد اليوروبيومأكبر من 5N، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن مستوى التحكم الآلي في صناعة الفصل والتنقية منخفض نسبيًا، وبعض الشركات لديها استقرار ضعيف في الجودة واتساق عالي النقاءالأرض النادرةمنتجات. ولذلك، فمن الضروري مواصلة تحسين مستوى المعدات للمؤسسات.