فصل وتنقية العناصر الأرضية النادرة

منذ الخمسينيات من القرن العشرين، كان الصينيونالعناصر الأرضية النادرةأجرى العاملون في مجال العلوم والتكنولوجيا أبحاثًا وتطويرًا مكثفًا حول طريقة الاستخلاص بالمذيبات لفصلالعناصر الأرضية النادرةالعناصر، وحققوا العديد من نتائج البحث العلمي، والتي استُخدمت على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي للأتربة النادرة. في عام ١٩٧٠، استُخدم N263 بنجاح في الصناعة لاستخلاص وفصلأكسيد الإيتريومبنقاء 99.99%، استبدال طريقة التبادل الأيوني للفصلأكسيد الإيتريومكانت التكلفة أقل من عُشر تكلفة طريقة التبادل الأيوني؛ في عام 1970، تم استخدام استخلاص P204 بدلاً من طريقة إعادة التبلور الكلاسيكية لإنتاج الضوءأكاسيد العناصر الأرضية النادرة; استخراجأكسيد اللانثانومباستخدام ميثيل ثنائي ميثيل هبتيل إستر (P350) بدلاً من طريقة التبلور الكسري الكلاسيكية؛ في سبعينيات القرن العشرين، كانت عملية استخلاص الأمونيا P507 وفصلهاالعناصر الأرضية النادرةالعناصر واستخراجهاالإيتريومتم استخدام حمض النفثينيك لأول مرة في الصينالعناصر الأرضية النادرةصناعة الهيدروميتالورجيا؛ التطور السريع لتكنولوجيا الاستخراج في الصينالعناصر الأرضية النادرةالصناعة جزء لا يتجزأ من العمل الدؤوب الذي قام به يوان تشنغ يي وزملاء آخرون من معهد شنغهاي للكيمياء العضوية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم. وقد استُخدمت على نطاق واسع في الصناعة مستخلصات متنوعة (مثل P204، P350، P507، إلخ) أجروا أبحاثًا ناجحة عليها. لعبت نظرية الاستخلاص المتتالي، التي اقترحها وروج لها البروفيسور شو قوانغشيان من جامعة بكين في سبعينيات القرن الماضي، دورًا محوريًا في تكنولوجيا الاستخلاص والفصل في الصين. وفي الوقت نفسه، تم اقتراح عملية فصل مُحسّنة باستخدام نظرية الاستخلاص المتتالي، وطُبقت على نطاق واسع في...العناصر الأرضية النادرةصناعة الاستخراج والفصل.

على مدى السنوات الأربعين الماضية، حققت الصين العديد من الإنجازات الرائعة في مجالالعناصر الأرضية النادرةالفصل والتطهير.

في ستينيات القرن العشرين، نجح معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية في دراسة طريقة اختزال مسحوق الزنك القلوية لإنتاج معادن عالية النقاءأكسيد اليوروبيوم، وهي المرة الأولى في الصين التي تُنتج فيها منتجات بنسبة نقاء تتجاوز 99.99%. ولا تزال هذه الطريقة مستخدمة في مختلفالعناصر الأرضية النادرةفي جميع أنحاء البلاد التي يستخدمها المصنع؛ تعاون مصنع شنغهاي يويلونغ للكيماويات وجامعة فودان والمعهد العام للمعادن غير الحديدية في بكين لاستخدام عملية تبادل الأيونات الاستخلاصية أولاً لتخصيب N263 مع P204 واستخراجه وتنقيته للحصول على نقاء بنسبة 99.95٪أكسيد الإيتريومفي عام 1970، تم استخدام P204 لتخصيب N263 والحصول علىأكسيد الإيتريوممع نقاء يزيد عن 99.99% من خلال الاستخلاص الثانوي والتنقية.

بين عامي ١٩٦٧ و١٩٦٨، تعاونت وحدة التجارب التابعة لمصنع جيانغشي ٨٠١ مع معهد بكين لأبحاث المعادن اللاحديدية لدراسة عملية استخدام مجموعة الاستخلاص P204 - الاستخلاص N263 بنجاح لاستخلاص أكسيد الإيتريوم. في ديسمبر ١٩٦٨، تم إنتاج كمية إنتاجية سنوية قدرها ٣ أطنان.أكسيد الإيتريومتم بناء ورشة الإنتاج، مع نقاء 99٪ منأكسيد الإيتريوم.

في عام ١٩٧٢، شُكِّل فريق بحثي من أربع شركات، هي: معهد بكين لأبحاث المعادن اللاحديدية، ومصنع جيانغشي ٨٠٦، ومعهد جيانغشي لأبحاث المعادن اللاحديدية، ومعهد تشانغشا لتصميم المعادن اللاحديدية. بعد عامين من التجارب البحثية المشتركة في معهد بكين لأبحاث المعادن اللاحديدية، تطورت عملية استخراج...أكسيد الإيتريوموقد تمت دراسة استخدام حمض النفثينيك كمستخلص والكحول المخلوط كمخفف بنجاح.

في عام 1974، اكتشف معهد تشانغتشون للكيمياء التطبيقية لأول مرة أنه عند فصلالعناصر الأرضية النادرةالعناصر باستخدام استخلاص حمض النفثينيك،الإيتريومكان يقع أماماللانثانوممما يجعله العنصر الأقل سهولة في الاستخراج بين العناصر الأرضية النادرة. لذلك، تم تطوير تقنية لفصلأكسيد الإيتريومتم اقتراح استخدام استخلاص حمض النفثينيك من نظام حمض النيتريك. في الوقت نفسه، أجرى معهد بكين لأبحاث المعادن اللاحديدية بحثًا حول فصلأكسيد الإيتريوممن أنظمة حمض الهيدروكلوريك باستخدام حمض النفثينيك، وأُجريت تجارب موسعة في مصنع نانتشانغ 603 ومصنع جيوجيانغ 806 في عام 1975، باستخدام مزيج لونغنانأكسيد العناصر الأرضية النادرةكمواد خام. في عام ١٩٧٤، تعاون مصنع شنغهاي يويلونغ للكيماويات وجامعة فودان ومعهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية لدراسة فصلأكسيد الإيتريومهـ من المونازيت المختلطالعناصر الأرضية النادرةمن اللون البنيالإيتريوميستخدم خام الكولومبيوم الثقيلالعناصر الأرضية النادرةتم استخراجها وتجميعها حسب P204 كمادة خام، وأكسيد الإيتريوميتم فصله عن طريق استخلاص حمض النفثينيك. أقيمت مسابقة صداقة على ثلاث جبهات، حيث تبادل الجميع المعلومات، وتعلموا من نقاط قوة وضعف بعضهم البعض، وأخيرًا، نجحوا في دراسة عملية استخلاص وفصل حمض النفثينيك بنسبة 99.99%.أكسيد الإيتريومذات خصائص صينية.

من عام 1974 إلى عام 1975، تعاون مصنع نانتشانغ 603 مع معهد تشانغتشون للكيمياء التطبيقية، والمعهد العام للمعادن غير الحديدية في بكين، ومعهد جيانجشي للمعادن غير الحديدية، ووحدات أخرى لدراسة الجيل الثالث بنجاحأكسيد الإيتريومعملية الاستخلاص - استخلاص حمض النفثينيك في خطوة واحدة واستخلاص النقاء العاليأكسيد الإيتريومهـ. تم تطبيق هذه العملية في عام 1976.

في أول وطنيالعناصر الأرضية النادرةفي مؤتمر الاستخراج الذي عُقد في باوتو عام ١٩٧٦، اقترح السيد شو قوانغشيان نظرية الاستخراج المتتالي. وفي عام ١٩٧٧، عُقدت "الندوة الوطنية حولالعناصر الأرضية النادرةعُقدت دورة تدريبية بعنوان "نظرية الاستخلاص المتتالي وتطبيقاتها" في مصنع يويلونغ الكيميائي بشانغهاي، حيث قدمت مقدمة منهجية وشاملة لهذه النظرية. ولاحقًا، طُبّقت نظرية الاستخلاص المتتالي على نطاق واسع في أبحاث وإنتاج فصل وتنقية استخلاص العناصر الأرضية النادرة.

في عام 1976، استخدم معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية خام باوتو المخلوط معالعناصر الأرضية النادرةلاستخراجالسيريوممن المادة المخصبة. تم استخدام طريقة الاستخلاص N263 لفصلاللانثانوم براسيوديميوم نيوديميومتم فصل ثلاثة منتجات في عملية استخلاص واحدة، وتم تحديد نقاءأكسيد اللانثانوم, أكسيد البراسيوديميوم، وأكسيد النيوديميومكانت حوالي 90٪.

من عام 1979 إلى عام 1983، باوتوالعناصر الأرضية النادرةقام معهد البحوث ومعهد بكين لبحوث المعادن غير الحديدية بتطوير نظام حمض الهيدروكلوريك P507العناصر الأرضية النادرةعملية فصل الاستخلاص باستخدام خام باوتو الأرضي النادر كمادة خام للحصول على ستة مواد فرديةالعناصر الأرضية النادرةالمنتجات (نقاء 99% إلى 99.95%) مناللانثانوم, السيريوم, براسيوديميوم, نيوديميوم, الساماريوم، والغادولينيوم، إلى جانباليوروبيوموالتربيوممنتجات مُدعّمة. كانت العملية قصيرة ومتواصلة، ونقاء المنتج عالٍ.

في أوائل الثمانينيات، تعاون معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية مع مصهر جيوجيانغ للمعادن غير الحديدية، ومعهد تشانغتشون للكيمياء التطبيقية، ومصنع جيانغشي 603 لتنفيذ أبحاث "الخطة الخمسية السادسة" الوطنية، ونجح في تطوير تقنية عملية لفصل المعادن الفردية بالكامل.العناصر الأرضية النادرةعناصر من لونغنان المختلطةالعناصر الأرضية النادرةباستخدام نظام حمض الهيدروكلوريك P507.

في عام 1983، اعتمد مصهر جيوجيانغ للمعادن غير الحديدية تقنية عملية "نظام حمض الهيدروكلوريك النفثينيك" التابع لمعهد أبحاث المعادن غير الحديدية في بكين لإنتاج درجة فلوريةأكسيد الإيتريوممن معادن لونغنان الأرضية النادرة المختلطة لإنتاج درجة الفلورسنتأكسيد الإيتريوم، مما يقلل من تكلفةأكسيد الإيتريوموتلبية الطلب علىأكسيد الإيتريومللتلفزيون الملون في الصين.

في عام 1984، نجح معهد بكين العام للمعادن غير الحديدية في دراسة فصل المعادن عالية النقاءأكسيد التربيومباستخدام راتنج الاستخلاص P507التربيومالمواد المخصبة كمواد خام في الصين.

في عام 1985، نقل معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية درجة الفلورسنت لفصل استخلاص حمض النفثينيكأكسيد الإيتريومتكنولوجيا العمليات إلى جمهورية ألمانيا الديمقراطية السابقة مقابل 1.71 مليون فرنك سويسري، والتي كانت الأولىالعناصر الأرضية النادرةتكنولوجيا عملية الفصل التي تصدرها الصين.

من عام 1984 إلى عام 1986، أكملت جامعة بكين التجارب الصناعية على استخراج وفصل La/CePr/Nd وLa/Ce/Pr في نظام P507-HCl في المختبر الثالث.العناصر الأرضية النادرةمصنع باوستيل. أكثر من 98%أكسيد البراسيوديميوم, 99.5%أكسيد اللانثانوم، أكثر من 85%أكسيد السيريوم، و 99%أكسيد النيوديميومفي عام ١٩٨٦، طبّق مصنع شنغهاي يويلونغ للكيماويات نظرية التصميم الأمثل لعملية الاستخلاص بثلاثة منافذ، وهو إنجاز نظري لنظرية الاستخلاص المتتالي لجامعة بكين، لإجراء تجربة صناعية بثلاثة منافذ في عملية فصل العناصر الأرضية النادرة الخفيفة بنظام P507-HCl المُنشأ حديثًا. وسّع نطاق التجربة الصناعية تصميم نظرية الاستخلاص المتتالي إلى ١٠٠ طن، مما قلّص بشكل كبير دورة تطبيق العملية الجديدة على الإنتاج.

بين عامي ١٩٨٦ و١٩٨٩، طوّر معهد باوتو لأبحاث المعادن النادرة، ومصنع جيانغشي ٦٠٣، ومعهد بكين لأبحاث المعادن اللاحديدية، عملية استخلاص متعددة المنافذ بنظام P507-HCl، تتيح إنتاج ٣-٥ منتجات من المعادن النادرة في وقت واحد من خلال عملية استخلاص جزئية واحدة. تتميز هذه العملية بقصر مدتها، وفعاليتها من حيث التكلفة، ومرونتها.

من عام 1990 إلى عام 1995، معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية وباوتوالعناصر الأرضية النادرةتعاون معهد الأبحاث في تنفيذ مشروع البحث العلمي والتكنولوجي الوطني "الخطة الخمسية الثامنة" "البحث في المياه المفردة عالية النقاء"العناصر الأرضية النادرة"تكنولوجيا الاستخلاص". ستة عشر مفردةأكسيد العناصر الأرضية النادرةتم تحضير منتجات بنقاء يتراوح بين 99.999% و99.9999% باستخدام طرق الاستخلاص، وكروماتوغرافيا الاستخلاص، والأكسدة والاختزال، وكروماتوغرافيا ألياف التبادل الكاتيوني، على التوالي. وقد وصلت هذه العملية إلى مستوى متقدم دوليًا، وحصلت على جائزة الإنجاز الوطني "للخطة الخمسية الثامنة".

في عام 2000، نجح معهد بكين لأبحاث المعادن غير الحديدية في تطوير طريقة الاختزال الكهربائي القلوية لإعداد معادن عالية النقاءأكسيد اليوروبيوم. بسبب تجنب تلوث مسحوق الزنك على المنتج، يمكن لهذه العملية استخلاصأكسيد اليوروبيومبنقاء 5N-6N دفعة واحدة. في عام 2001، خط إنتاج سنوي يبلغ 18 طنًا من النقاء العاليأكسيد اليوروبيومتم بناؤه في قانسوالعناصر الأرضية النادرةالشركة وبدأت العمل في ذلك العام.

باختصار، الصينالعناصر الأرضية النادرةيمكن القول أن تكنولوجيا الفصل والتنقية هي الرائدة في العالم، مثل فصل حمض النفثينيك واستخلاصهأكسيد الإيتريومأكبر من 5N، طريقة استخلاص P507 للتحضيرأكسيد اللانثانومأكبر من 5 نيوتن، 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 جودة ضعيف واتساق عالي النقاءالعناصر الأرضية النادرةالمنتجات. لذلك، من الضروري مواصلة تحسين مستوى المعدات في المؤسسات.