Чароўнае рэдказямельнае злучэнне: аксід празеадыму

аксід празеодима,малекулярная формулаPr6O11, малекулярная маса 1021,44.

Яго можна выкарыстоўваць у шкле, металургіі, а таксама ў якасці дабаўкі для люмінесцэнтнага парашка. Аксід празеадыму - адзін з важных прадуктаў у святлерэдказямельныя прадукты.

Дзякуючы сваім унікальным фізічным і хімічным уласцівасцям, ён шырока выкарыстоўваецца ў такіх галінах, як кераміка, шкло, рэдказямельныя пастаянныя магніты, рэдказямельныя каталізатары крэкінгу, рэдказямельныя паліравальныя парашкі, шліфавальныя матэрыялы і дадаткі, з шматспадзеўнымі перспектывамі.

З 1990-х гадоў у тэхналогію і абсталяванне Кітая для вытворчасці аксіду празеадыму былі ўнесены значныя паляпшэнні і паляпшэнні з хуткім ростам прадукцыі і вытворчасці. Ён не толькі можа задаволіць унутраны аб'ём прымянення і патрабаванні рынку, але і значны аб'ём экспарту. Такім чынам, сучасная тэхналогія вытворчасці Кітая, прадукцыя і аб'ём вытворчасці аксіду празеадыму, а таксама попыт на пастаўкі на ўнутраны і знешні рынкі з'яўляюцца аднымі з вядучых у гэтай жа галіны ў свеце.

Уласцівасці

Чорны парашок, шчыльнасць 6,88 г/см3, тэмпература плаўлення 2042 ℃, тэмпература кіпення 3760 ℃. Не раствараецца ў вадзе, раствараецца ў кіслотах з утварэннем трохвалентных соляў. Добрая праводнасць.

 
Сінтэз

1. Хімічны метад падзелу. Ён уключае метад фракцыйнай крышталізацыі, метад фракцыйнага асаджэння і метад акіслення. Першы аддзяляецца на аснове розніцы ў растваральнасці крышталяў рэдказямельных нітратаў. Падзел заснаваны на розных прадуктах аб'ёму ападкаў рэдказямельных сульфатных комплексных соляў. Апошні аддзяляецца на аснове акіслення трохвалентнага Pr3+ да чатырохвалентнага Pr4+. Гэтыя тры метады не выкарыстоўваліся ў прамысловай вытворчасці з-за іх нізкай хуткасці аднаўлення рэдказямельных элементаў, складаных працэсаў, цяжкіх аперацый, нізкай прадукцыйнасці і высокіх выдаткаў.

2. Спосаб падзелу. Уключаючы метад падзелу экстракцыі комплексаў і метад падзелу экстракцыі омыления P-507. Першы выкарыстоўвае комплексную экструзію DYPA і экстрагенты N-263 для экстракцыі і аддзялення празеадыму ад азотна-кіслотнай сістэмы ўзбагачэння празеадыму неадымам, у выніку чаго Pr6O11 99% выхад складае 98%. Аднак з-за складанага тэхналагічнага працэсу, высокага расходу комплексообразующих агентаў і высокага кошту прадукцыі ён не знайшоў прымянення ў прамысловай вытворчасці. Апошнія два маюць добрую экстракцыю і аддзяленне празеадыму з P-507, абодва з якіх былі ўжытыя ў прамысловай вытворчасці. Аднак з-за высокай эфектыўнасці экстракцыі P-507 празеадыму і высокай хуткасці страт P-204 метад экстракцыі і падзелу P-507 у цяперашні час шырока выкарыстоўваецца ў прамысловай вытворчасці.

3. Метад іённага абмену рэдка выкарыстоўваецца ў вытворчасці з-за яго працяглага працэсу, праблемнай працы і нізкага выхаду, але чысціня прадукту Pr6O11 ≥ 99 5%, выхад ≥ 85%, а прадукцыйнасць на адзінку абсталявання адносна нізкая.

1) Вытворчасць прадуктаў аксіду празеадыму метадам іённага абмену: з выкарыстаннем у якасці сыравіны злучэнняў празеадыму, узбагачаных неадымам (Pr, Nd) 2Cl3. З яго рыхтуюць раствор сыравіны (Pr, Nd) Cl3 і загружаюць у адсарбцыйную калонку для адсорбцыі насычаных рэдказямельных элементаў. Калі канцэнтрацыя раствора, які паступае, такая ж, як і канцэнтрацыя адтоку, адсорбцыя рэдказямельных элементаў завяршаецца і чакаецца наступны працэс выкарыстання. Пасля загрузкі калонкі ў катыённую смалу раствор CuSO4-H2SO4 паступае ў калонку, каб падрыхтаваць калонку для падзелу Cu H+рэдказямельных элементаў да выкарыстання. Пасля злучэння адной адсарбцыйнай калоны і трох раздзяляльных калон паслядоўна выкарыстоўвайце EDT A (0,015M) Паступае з уваходнага адтуліны першай адсарбцыйнай калоны для падзелу элюцыі (хуткасць вымывання 1,2 см/мін). Калі неадым упершыню выцякае на выхадзе з трэцяя сепарацыйная калона падчас падзелу вылугаваннем, яна можа быць сабрана прыёмнікам і хімічна апрацавана Для атрымання пабочнага прадукту Nd2O3 Пасля аддзялення неадыму ў раздзяляльнай калоне чысты раствор PrCl3 збіраецца на выхадзе з раздзяляльнай калоны і падвяргаецца хімічнай апрацоўцы для атрымання прадукту Pr6O11: сыравіна → падрыхтоўка кармоў раствор → адсорбцыя рэдказямельных элементаў на адсарбцыйнай калоне → злучэнне падзельнай калоны → вылугаванне падзелу → збор чыстага празеадыму раствор → асаджэнне шчаўевай кіслаты → выяўленне → упакоўка.

2) Вытворчасць прадуктаў аксіду празеадыму метадам экстракцыі Р-204: з выкарыстаннем у якасці сыравіны хларыду празеадыму лантану цэрыю (La, Ce, Pr) Cl3. Змяшаць сыравіну ў вадкасць, омылить Р-204 і дадаць газа для атрымання раствора экстрагента. Аддзяліце паступавую вадкасць ад экстрагаванага празеадыму ў экстракцыйным баку для змешанага асвятлення. Затым прамыйце прымешкі ў арганічнай фазе і выкарыстоўвайце HCl для экстракцыі празеадыму, каб атрымаць чысты раствор PrCl3. Асаджваюць шчаўевай кіслатой, кальцыніруюць і ўпакоўваюць, каб атрымаць празеадымавы аксід. Асноўны працэс выглядае наступным чынам: сыравіна → падрыхтоўка сілкуючага раствора → экстракцыя празеадыму P-204 → прамыванне → донная кіслотная ачыстка празеадыму → чысты раствор PrCl3 → асаджэнне шчаўевай кіслатой → абпал → тэставанне → упакоўка (прадукты аксіду празеадыму).

3) Вытворчасць прадуктаў аксіду празеадыму з выкарыстаннем метаду экстракцыі P507: з выкарыстаннем хларыду празеадыму (Ce, Pr) Cl3, атрыманага з паўднёвага іённага канцэнтрату рэдказямельных элементаў у якасці сыравіны (REO ≥ 45%, аксід празеадыму ≥ 75%). Пасля экстракцыі празеадыму прыгатаваным сыравінным растворам і экстрагентам P507 у экстракцыйным баку прымешкі ў арганічнай фазе прамываюць HCl. Нарэшце, празеадым зноў экстрагуюць HCl, каб атрымаць чысты раствор PrCl3. Пры асаджэнні празеадыму шчаўевай кіслатой, абпале і ўпакоўцы ўтвараюцца аксід празеадыму. Асноўны працэс выглядае наступным чынам: сыравіна → падрыхтоўка зыходнага раствора → экстракцыя празеадыму з дапамогай P-507 → прамыванне прымешак → зваротная экстракцыя празеадыму → чысты раствор PrCl3 → асаджэнне шчаўевай кіслатой → абпал → выяўленне → упакоўка (прадукты аксіду празеадыму).

4) Вытворчасць прадуктаў з аксіду празеадыму з выкарыстаннем метаду экстракцыі P507: хларыд празеадыму (Cl, Pr) Cl3, атрыманы ў выніку перапрацоўкі рэдказямельнага канцэнтрату Сычуань, выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны (REO ≥ 45%, аксід празеадыму 8,05%), і гэта падрыхтаваны ў кармавую вадкасць. Затым празеадым экстрагуюць омыленным экстрагентам P507 у рэзервуары для экстракцыі, а прымешкі ў арганічнай фазе выдаляюць шляхам прамывання HCl. Затым HCl выкарыстоўвалі для зваротнай экстракцыі празеадыму з атрыманнем чыстага раствора PrCl3. Прадукты аксіду празеадыму атрымліваюць шляхам асаджэння празеадыму шчаўевай кіслатой, прокаливания і фасоўкі. Асноўны працэс: сыравіна → раствор інгрэдыентаў → экстракцыя празеадыму P-507 → прамыванне прымешак → зваротная экстракцыя празеадыму → чысты раствор PrCl3 → асаджэнне шчаўевай кіслатой → абпал → тэставанне → упакоўка (прадукты аксіду празеадыму).

У цяперашні час асноўнай тэхналагічнай тэхналогіяй вытворчасці прадуктаў з аксіду празеадыму ў Кітаі з'яўляецца метад экстракцыі P507 з выкарыстаннем сістэмы салянай кіслаты, які шырока выкарыстоўваецца ў прамысловай вытворчасці розных індывідуальных рэдказямельных аксідаў і стаў перадавой тэхналогіяй вытворчага працэсу ў тым жа прамысловасці ва ўсім свеце, уваходзіць у лік вядучых.

Ужыванне

1. Прымяненне ў рэдказямельных шкле

Пасля дадання рэдказямельных аксідаў у розныя кампаненты шкла можна вырабляць розныя колеры рэдказямельных шклоў, такіх як зялёнае шкло, лазернае шкло, магнітааптычнае і валаконна-аптычнае шкло, і іх прымяненне пашыраецца з кожным днём. Пасля дадання аксіду празеадыму ў шкло можна вырабіць шкло зялёнага колеру, якое мае высакаякасную мастацкую каштоўнасць і можа імітаваць каштоўныя камяні. Гэты тып шкла выглядае зялёным пад уздзеяннем звычайнага сонечнага святла, у той час як пры святле свечак ён амаль бясколерны. Такім чынам, яго можна выкарыстоўваць для вырабу падробленых каштоўных камянёў і каштоўных упрыгожванняў з прывабнымі колерамі і цудоўнымі якасцямі.

2. Прымяненне ў рэдказямельнай кераміцы

Рэдказямельныя аксіды могуць быць выкарыстаны ў якасці дадаткаў у кераміцы для вырабу многіх рэдказямельных керамічных вырабаў з лепшымі характарыстыкамі. Сярод іх прадстаўлена рэдказямельная тонкая кераміка. Ён выкарыстоўвае вельмі адабраную сыравіну і выкарыстоўвае простыя ў кіраванні працэсы і метады апрацоўкі, якія дазваляюць дакладна кантраляваць склад керамікі. Яго можна падзяліць на два тыпу: функцыянальную кераміку і высокатэмпературную структурную кераміку. Пасля дадання рэдказямельных аксідаў яны могуць палепшыць спяканне, шчыльнасць, мікраструктуру і фазавы склад керамікі ў адпаведнасці з патрабаваннямі розных прымянення. Керамічная глазура, вырабленая з аксіду празеадыму ў якасці фарбавальніка, не падвяргаецца ўздзеянню атмасферы ўнутры печы, мае стабільны колер, яркую паверхню глазуры, можа палепшыць фізічныя і хімічныя ўласцівасці, палепшыць тэрмічную стабільнасць і якасць керамікі, павялічыць разнастайнасць колераў, і знізіць выдаткі. Пасля дадання аксіду празеадыму ў керамічныя пігменты і глазуры можна вырабляць рэдказямельны празеадым жоўты, празеадым зялёны, падглазурныя чырвоныя пігменты і белую прывідную глазуру, жоўтую глазуру колеру слановай косці, яблычна-зялёны фарфор і інш. Гэты від мастацкага фарфору мае больш высокую эфектыўнасць і добра экспартуецца, што карыстаецца папулярнасцю за мяжой. Згодна з адпаведнай статыстыкай, сусветнае прымяненне празеадыму неадыму ў кераміцы складае больш за тысячу тон, і гэта таксама з'яўляецца асноўным спажыўцом аксіду празеадыму. Чакаецца, што ў будучыні будзе большае развіццё.

3. Прымяненне ў рэдказямельных пастаянных магнітах

Максімальны прадукт магнітнай энергіі (BH) (Pr, Sm) пастаяннага магніта Co5 m=27MG θ e (216K Дж/м3)。 А (BH) m PrFeB складае 40MG θ E (320K Дж/м3). Такім чынам, выкарыстанне пастаянных магнітаў вытворчасці Pr па-ранейшаму мае патэнцыйнае прымяненне як у прамысловай, так і ў грамадзянскай прамысловасці.

4. Прымяненне ў іншых галінах вытворчасці корундавых шліфавальных колаў.

На аснове белага корунда, дадаўшы каля 0,25% празеадым аксіду неадыму, можна зрабіць рэдказямельныя корундавыя шліфавальныя кругі, што значна паляпшае іх характарыстыкі шліфавання. Павялічце хуткасць драбнення на 30% да 100% і падвоіце тэрмін службы. Аксід празеадыму валодае добрымі паліравальнымі ўласцівасцямі для некаторых матэрыялаў, таму яго можна выкарыстоўваць у якасці паліровачнага матэрыялу для паліравальных аперацый. Ён змяшчае каля 7,5% аксіду празеадыму ў паліравальным парашку на аснове цэрыя і ў асноўным выкарыстоўваецца для паліроўкі аптычнага шкла, металічных вырабаў, плоскага шкла і тэлевізійных трубак. Эфект паліроўкі добры, а аб'ём нанясення вялікі, што ў цяперашні час стала асноўным паліравальным парашком у Кітаі. Акрамя таго, прымяненне каталізатараў крэкінгу нафты можа палепшыць каталітычную актыўнасць і можа выкарыстоўвацца ў якасці дадаткаў для вытворчасці сталі, ачысткі расплаўленай сталі і г.д. Карацей кажучы, прымяненне аксіду празеадыму пастаянна пашыраецца, акрамя таго, усё часцей выкарыстоўваецца ў змешаным стане адна форма аксіду празеадыму. Мяркуецца, што гэтая тэндэнцыя захаваецца і ў будучыні.