Magische Seltenerdverbindung: Praseodymoxid

Praseodymoxid,MolekülformelPr6O11, Molekulargewicht 1021,44.

Es kann in Glas, Metallurgie und als Zusatz für fluoreszierendes Pulver verwendet werden. Praseodymoxid ist eines der wichtigsten Produkte im LichtSeltenerdprodukte.

Aufgrund seiner einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften wird es häufig in Bereichen wie Keramik, Glas, Seltenerd-Permanentmagneten, Seltenerd-Crackkatalysatoren, Seltenerd-Polierpulvern, Schleifmaterialien und Additiven eingesetzt und hat vielversprechende Aussichten.

Seit den 1990er Jahren wurden Chinas Produktionstechnologie und -ausrüstung für Praseodymoxid erheblich verbessert und verbessert, mit schnellem Produkt- und Produktionswachstum. Es kann nicht nur das inländische Anwendungsvolumen und die Marktanforderungen erfüllen, sondern es gibt auch eine beträchtliche Menge an Exporten. Daher gehören Chinas aktuelle Produktionstechnologie, Produkte und Produktion von Praseodymoxid sowie die Nachfrage nach Lieferungen für inländische und ausländische Märkte zu den Spitzenreitern dieser Branche weltweit.

Eigenschaften

Schwarzes Pulver, Dichte 6,88 g/cm3, Schmelzpunkt 2042 ℃, Siedepunkt 3760 ℃. Unlöslich in Wasser, löslich in Säuren unter Bildung dreiwertiger Salze. Gute Leitfähigkeit.

 
Synthese

1. Chemische Trennmethode. Es umfasst die fraktionierte Kristallisationsmethode, die fraktionierte Fällungsmethode und die Oxidationsmethode. Ersteres wird aufgrund der unterschiedlichen Kristalllöslichkeit von Seltenerdnitraten getrennt. Die Trennung basiert auf den unterschiedlichen Niederschlagsvolumenprodukten von Seltenerdsulfat-Komplexsalzen. Letzteres wird durch Oxidation von dreiwertigem Pr3+ zu vierwertigem Pr4+ abgetrennt. Diese drei Methoden wurden in der industriellen Produktion aufgrund ihrer geringen Rückgewinnungsrate für seltene Erden, der komplexen Prozesse, der schwierigen Abläufe, der geringen Produktion und der hohen Kosten nicht angewendet.

2. Trennmethode. Einschließlich der Komplexierungs-Extraktions-Trennmethode und der Verseifungs-P-507-Extraktions-Trennmethode. Ersteres verwendet komplexe Extrusionsextraktionsmittel DYPA und N-263, um Praseodym aus dem Salpetersäuresystem der Praseodym-Neodym-Anreicherung zu extrahieren und abzutrennen, was zu einer Pr6O11 99 %-Ausbeute von 98 % führt. Aufgrund des komplexen Prozesses, des hohen Verbrauchs an Komplexbildnern und der hohen Produktkosten wurde es jedoch nicht in der industriellen Produktion eingesetzt. Die beiden letztgenannten verfügen über eine gute Extraktion und Abtrennung von Praseodym mit P-507, die beide in der industriellen Produktion eingesetzt werden. Aufgrund der hohen Effizienz der P-507-Extraktion von Praseodym und der hohen Verlustrate von P-204 wird die P-507-Extraktions- und Trennmethode derzeit jedoch häufig in der industriellen Produktion eingesetzt.

3. Das Ionenaustauschverfahren wird aufgrund seines langen Prozesses, des mühsamen Betriebs und der geringen Ausbeute selten in der Produktion eingesetzt, aber die Produktreinheit Pr6O11 ≥ 99,5 %, die Ausbeute ≥ 85 % und die Leistung pro Geräteeinheit sind relativ gering.

1) Herstellung von Praseodymoxidprodukten mithilfe der Ionenaustauschmethode: Verwendung von mit Praseodym und Neodym angereicherten Verbindungen (Pr, Nd) 2Cl3 als Rohstoffe. Es wird in eine Zufuhrlösung (Pr, Nd) Cl3 aufbereitet und in eine Adsorptionssäule geladen, um gesättigte Seltene Erden zu adsorbieren. Wenn die Konzentration der einströmenden Zulauflösung mit der Auslaufkonzentration übereinstimmt, ist die Adsorption der Seltenen Erden abgeschlossen und es wird auf den Einsatz des nächsten Prozesses gewartet. Nach dem Beladen der Säule mit kationischem Harz wird eine CuSO4-H2SO4-Lösung verwendet, um in die Säule zu fließen, um eine Cu H+Seltenerd-Trennsäule für den Einsatz vorzubereiten. Nachdem eine Adsorptionssäule und drei Trennsäulen in Reihe geschaltet wurden, wird EDT A (0,015 M) verwendet, das vom Einlass der ersten Adsorptionssäule zur Elutionstrennung einfließt (Auslaugungsrate 1,2 cm/min）). Wenn Neodym zuerst am Auslass ausfließt Während der Laugungstrennung in der dritten Trennsäule kann es von einem Auffangbehälter gesammelt und chemisch behandelt werden, um das Nebenprodukt Nd2O3 zu erhalten. Nachdem das Neodym in der Trennsäule abgetrennt wurde, wird am Auslass der Trennsäule reine PrCl3-Lösung gesammelt und einer chemischen Behandlung unterzogen Zur Herstellung des Pr6O11-Produkts läuft der Hauptprozess wie folgt ab: Rohstoffe → Vorbereitung der Zufuhrlösung → Adsorption von Seltenen Erden an der Adsorptionssäule → Anschluss der Trennsäule → Auslaugungstrennung → Sammlung reiner Praseodymlösung → Oxalsäurefällung → Detektion → Verpackung.

2) Herstellung von Praseodymoxidprodukten unter Verwendung der P-204-Extraktionsmethode: Verwendung von Lanthan-Cer-Praseodymchlorid (La, Ce, Pr) Cl3 als Rohmaterial. Mischen Sie die Rohstoffe zu einer Flüssigkeit, verseifen Sie P-204 und fügen Sie Kerosin hinzu, um eine Extraktionsmittellösung herzustellen. Trennen Sie die Speiseflüssigkeit vom extrahierten Praseodym im gemischten Klärextraktionstank. Waschen Sie dann die Verunreinigungen in der organischen Phase und extrahieren Sie Praseodym mit HCl, um eine reine PrCl3-Lösung zu erhalten. Mit Oxalsäure ausfällen, kalzinieren und verpacken, um das Produkt Praseodymoxid zu erhalten. Der Hauptprozess ist wie folgt: Rohstoffe → Vorbereitung der Zufuhrlösung → P-204-Extraktion von Praseodym → Waschen → Bodensäurestripping von Praseodym → reine PrCl3-Lösung → Oxalsäurefällung → Kalzinierung → Testen → Verpackung (Praseodymoxidprodukte).

3) Herstellung von Praseodymoxid-Produkten unter Verwendung der P507-Extraktionsmethode: Verwendung von Cer-Praseodym-Chlorid (Ce, Pr) Cl3, gewonnen aus südionischem Seltenerdkonzentrat, als Rohmaterial (REO ≥ 45 %, Praseodymoxid ≥ 75 %). Nach der Extraktion von Praseodym mit der vorbereiteten Zufuhrlösung und dem Extraktionsmittel P507 im Extraktionstank werden Verunreinigungen in der organischen Phase mit HCl gewaschen. Abschließend wird Praseodym mit HCl zurückextrahiert, um eine reine PrCl3-Lösung zu erhalten. Die Fällung von Praseodym mit Oxalsäure, die Kalzinierung und die Verpackung ergeben Praseodymoxidprodukte. Der Hauptprozess ist wie folgt: Rohstoffe → Vorbereitung der Zufuhrlösung → Extraktion von Praseodym mit P-507 → Waschen von Verunreinigungen → Rückextraktion von Praseodym → reine PrCl3-Lösung → Oxalsäurefällung → Kalzinierung → Nachweis → Verpackung (Praseodymoxidprodukte).

4) Herstellung von Praseodymoxidprodukten unter Verwendung der P507-Extraktionsmethode: Als Rohstoff wird das bei der Verarbeitung von Sichuan-Seltenerdkonzentrat gewonnene Lanthan-Praseodymchlorid (Cl, Pr) Cl3 verwendet (REO ≥ 45 %, Praseodymoxid 8,05 %). zu einer Futterflüssigkeit verarbeitet. Anschließend wird Praseodym mit dem verseiften Extraktionsmittel P507 in einem Extraktionstank extrahiert und Verunreinigungen in der organischen Phase werden durch Waschen mit HCl entfernt. Anschließend wurde HCl zur umgekehrten Extraktion von Praseodym verwendet, um eine reine PrCl3-Lösung zu erhalten. Praseodymoxidprodukte werden durch Ausfällen von Praseodym mit Oxalsäure, Kalzinieren und Verpacken erhalten. Der Hauptprozess ist: Rohstoffe → Inhaltsstofflösung → P-507-Extraktion von Praseodym → Verunreinigungswäsche → umgekehrte Extraktion von Praseodym → reine PrCl3-Lösung → Oxalsäurefällung → Kalzinierung → Prüfung → Verpackung (Praseodymoxidprodukte).

Derzeit ist die wichtigste Prozesstechnologie zur Herstellung von Praseodymoxidprodukten in China das P507-Extraktionsverfahren unter Verwendung eines Salzsäuresystems, das in der industriellen Produktion verschiedener einzelner Seltenerdoxide weit verbreitet ist und sich zu einer fortschrittlichen Produktionsverfahrenstechnologie entwickelt hat Branche weltweit und zählt zu den Spitzenreitern.

Anwendung

1. Anwendung in Seltenerdglas

Durch die Zugabe von Seltenerdoxiden zu verschiedenen Glaskomponenten können Seltenerdgläser in verschiedenen Farben hergestellt werden, z. B. grünes Glas, Laserglas, magneto-optisches und faseroptisches Glas, und ihre Anwendungen erweitern sich von Tag zu Tag. Nach Zugabe von Praseodymoxid zum Glas kann ein grün gefärbtes Glas hergestellt werden, das einen hohen künstlerischen Wert hat und auch Edelsteine ​​imitieren kann. Diese Art von Glas sieht bei normalem Sonnenlicht grün aus, während es bei Kerzenlicht nahezu farblos ist. Daher können daraus gefälschte Edelsteine ​​und wertvolle Dekorationen mit attraktiven Farben und bezaubernden Eigenschaften hergestellt werden.

2. Anwendung in Seltenerdkeramik

Seltenerdoxide können als Zusatzstoffe in Keramiken verwendet werden, um viele Seltenerdkeramiken mit besserer Leistung herzustellen. Repräsentativ ist die Feinkeramik aus seltenen Erden. Es verwendet hoch ausgewählte Rohstoffe und wendet einfach zu kontrollierende Prozesse und Verarbeitungstechniken an, mit denen die Zusammensetzung von Keramik genau gesteuert werden kann. Sie kann in zwei Typen unterteilt werden: Funktionskeramik und Hochtemperatur-Strukturkeramik. Nach der Zugabe von Seltenerdoxiden können sie das Sintern, die Dichte, die Mikrostruktur und die Phasenzusammensetzung von Keramiken verbessern, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden. Die aus Praseodymoxid als Farbstoff hergestellte Keramikglasur wird von der Atmosphäre im Ofen nicht beeinflusst, hat ein stabiles Farbbild und eine helle Glasuroberfläche, kann die physikalischen und chemischen Eigenschaften verbessern, die thermische Stabilität und Qualität von Keramik verbessern und die Farbvielfalt erhöhen. und Kosten senken. Nach Zugabe von Praseodymoxid zu Keramikpigmenten und Glasuren können Seltenerd-Praseodymgelb, Praseodymgrün, unterglasurrote Pigmente und weiße Geisterglasur, elfenbeingelbe Glasur, apfelgrünes Porzellan usw. hergestellt werden. Diese Art von Kunstporzellan hat eine höhere Effizienz und wird gut exportiert, was im Ausland beliebt ist. Relevanten Statistiken zufolge beträgt die weltweite Verwendung von Praseodym-Neodym in Keramik über tausend Tonnen, und es ist auch ein wichtiger Verwender von Praseodymoxid. Es wird erwartet, dass es in Zukunft zu einer größeren Entwicklung kommen wird.

3. Anwendung in Seltenerd-Permanentmagneten

Das maximale magnetische Energieprodukt (BH) des (Pr, Sm) Co5-Permanentmagneten beträgt m = 27MG θ e (216 K J/m3). Und das (BH) m von PrFeB beträgt 40 MG θ E (320 K J/m3). Daher bietet die Verwendung von Pr-gefertigten Permanentmagneten immer noch potenzielle Anwendungen sowohl in der industriellen als auch in der zivilen Industrie.

4. Anwendung in anderen Bereichen zur Herstellung von Korund-Schleifscheiben.

Auf der Basis von weißem Korund können durch Zugabe von etwa 0,25 % Praseodym-Neodymoxid Schleifscheiben aus Seltenerd-Korund hergestellt werden, wodurch deren Schleifleistung erheblich verbessert wird. Erhöhen Sie die Schleifleistung um 30 % bis 100 % und verdoppeln Sie die Standzeit. Praseodymoxid hat für bestimmte Materialien gute Poliereigenschaften und kann daher als Poliermaterial für Polierarbeiten verwendet werden. Es enthält etwa 7,5 % Praseodymoxid in Polierpulver auf Cerbasis und wird hauptsächlich zum Polieren von optischen Gläsern, Metallprodukten, Flachglas und Fernsehröhren verwendet. Der Poliereffekt ist gut und das Anwendungsvolumen ist groß, was derzeit zum wichtigsten Polierpulver in China geworden ist. Darüber hinaus kann der Einsatz von Erdöl-Crackkatalysatoren die katalytische Aktivität verbessern und als Additive für die Stahlherstellung, die Reinigung von geschmolzenem Stahl usw. verwendet werden. Kurz gesagt, die Anwendung von Praseodymoxid nimmt ständig zu, wobei immer mehr Praseodymoxid auch in gemischtem Zustand verwendet wird eine einzelne Form von Praseodymoxid. Es wird geschätzt, dass sich dieser Trend auch in Zukunft fortsetzen wird.