ترکیب خاکی کمیاب جادویی: اکسید پراسئودیمیم

اکسید پراسئودیمیم،فرمول مولکولیPr6O11، وزن مولکولی 1021.44.

می توان از آن در شیشه، متالورژی و به عنوان افزودنی برای پودر فلورسنت استفاده کرد. اکسید پراسئودیمیم یکی از محصولات مهم در نور استمحصولات کمیاب خاکی.

با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود، به طور گسترده در زمینه هایی مانند سرامیک، شیشه، آهنرباهای دائمی خاکی کمیاب، کاتالیزورهای ترک خوردگی خاکی کمیاب، پودرهای صیقل دهنده خاکی کمیاب، مواد سنگ زنی و مواد افزودنی با چشم انداز امیدوارکننده استفاده شده است.

از دهه 1990، فناوری تولید و تجهیزات چین برای اکسید پراسئودیمیم با رشد سریع محصول و تولید، پیشرفت‌ها و پیشرفت‌های قابل توجهی داشته است. نه تنها می تواند حجم کاربرد داخلی و نیازهای بازار را برآورده کند، بلکه مقدار قابل توجهی صادرات نیز وجود دارد. بنابراین، فناوری فعلی تولید، محصولات و خروجی اکسید پرازئودیمیم چین و همچنین تقاضا برای عرضه به بازارهای داخلی و خارجی، از برترین‌های همین صنعت در جهان هستند.

خواص

پودر سیاه، چگالی 6.88 گرم بر سانتی متر مکعب، نقطه ذوب 2042 ℃، نقطه جوش 3760 ℃. نامحلول در آب، محلول در اسیدها برای تشکیل نمک های سه ظرفیتی. رسانایی خوب

 
سنتز

1. روش جداسازی شیمیایی. این شامل روش کریستالیزاسیون کسری، روش رسوب کسری و روش اکسیداسیون است. اولی بر اساس تفاوت در حلالیت کریستالی نیترات های خاکی کمیاب جدا می شود. این جداسازی بر اساس محصولات حجمی مختلف بارش نمک های کمپلکس سولفات خاکی کمیاب است. دومی بر اساس اکسیداسیون Pr3 + سه ظرفیتی به Pr4 + چهار ظرفیتی جدا می شود. این سه روش به دلیل نرخ کم بازیافت خاک کمیاب، فرآیندهای پیچیده، عملیات دشوار، خروجی کم و هزینه های بالا در تولید صنعتی کاربرد نداشته اند.

2. روش جداسازی. از جمله روش جداسازی استخراج کمپلکس و روش جداسازی استخراج صابونی سازی P-507. اولی از استخراج‌کننده‌های اکستروژن پیچیده DYPA و N-263 برای استخراج و جداسازی پرازئودیمیم از سیستم اسید نیتریک غنی‌سازی پرازئودیمیم نئودیمیم استفاده می‌کند که منجر به بازده 99 درصدی Pr6O11 می‌شود. اما به دلیل فرآیند پیچیده، مصرف زیاد کمپلکس‌کننده‌ها و هزینه‌های بالای محصول، از آن در تولید صنعتی استفاده نشده است. دو مورد اخیر استخراج و جداسازی خوبی از پرازئودیمیم با P-507 دارند که هر دو در تولیدات صنعتی کاربرد دارند. با این حال، به دلیل راندمان بالای استخراج پرازئودیمیم P-507 و نرخ تلفات بالای P-204، در حال حاضر روش استخراج و جداسازی P-507 معمولاً در تولیدات صنعتی استفاده می شود.

3. روش تبادل یونی به دلیل فرآیند طولانی، عملکرد پر دردسر و بازده کم به ندرت در تولید استفاده می شود، اما خلوص محصول Pr6O11 ≥ 99 5٪، بازده ≥ 85٪، و خروجی در هر واحد تجهیزات نسبتاً کم است.

1) تولید محصولات اکسید پراسئودیمیم با استفاده از روش تبادل یونی: با استفاده از ترکیبات غنی شده با نئودیمیم پرازئودیمیم (Pr, Nd) 2Cl3 به عنوان مواد اولیه. آن را به یک محلول خوراک (Pr، Nd) Cl3 آماده کرده و در یک ستون جذب برای جذب خاک های کمیاب اشباع شده بارگذاری می شود. هنگامی که غلظت محلول خوراک ورودی با غلظت خروجی برابر باشد، جذب خاک های کمیاب کامل شده و منتظر فرآیند بعدی برای استفاده است. پس از بارگذاری ستون در رزین کاتیونی، از محلول CuSO4-H2SO4 برای جریان یافتن به ستون استفاده می شود تا ستون جداسازی Cu H+خاکی کمیاب برای استفاده آماده شود. پس از اتصال یک ستون جذب و سه ستون جداسازی به صورت سری، از جریان EDT A (0 015M) از ورودی اولین ستون جذب برای جداسازی شستشو استفاده کنید (سرعت شستشو 1 2 سانتی متر در دقیقه). سومین ستون جداسازی در حین جداسازی لیچینگ، می‌توان آن را توسط گیرنده جمع‌آوری کرد و برای بدست آوردن آن از نظر شیمیایی درمان کرد. محصول جانبی Nd2O3 پس از جداسازی نئودیمیم در ستون جداسازی، محلول خالص PrCl3 در خروجی ستون جداسازی جمع آوری می شود و برای تولید محصول Pr6O11 قرار می گیرد: مواد اولیه → تهیه محلول خوراک جذب خاک کمیاب بر روی ستون جذب → اتصال ستون جداسازی → جداسازی لیچینگ → مجموعه خالص محلول پرازئودیمیم → رسوب اسید اگزالیک → تشخیص → بسته بندی.

2) تولید محصولات اکسید پراسئودیمیم با استفاده از روش استخراج P-204: با استفاده از لانتانیم سریم پراسئودیمیم کلرید (La, Ce, Pr) Cl3 به عنوان ماده اولیه. مواد خام را در یک مایع مخلوط کنید، P-204 را صابون سازی کنید، و نفت سفید را اضافه کنید تا یک محلول استخراج کننده درست شود. مایع خوراک را از پرازئودیمیم استخراج شده در مخزن استخراج زلال سازی مخلوط جدا کنید. سپس ناخالصی ها را در فاز آلی بشویید و از HCl برای استخراج پرازئودیمیم استفاده کنید تا محلول PrCl3 خالص به دست آید. با اسید اگزالیک، کلسین و بسته بندی رسوب دهید تا محصول اکسید پراسئودیمیم به دست آید. فرآیند اصلی به شرح زیر است: مواد اولیه ← تهیه محلول خوراک ← استخراج P-204 از پراسئودیمیم ← شستشو ← جداسازی اسید پایین از پراسئودیمیم ← محلول خالص PrCl3 ← رسوب اسید اگزالیک ← کلسینه ← آزمایش → بسته بندی (محصولات اکسید پراسئودیمیم).

3) تولید محصولات اکسید پراسئودیمیم با استفاده از روش استخراج P507: با استفاده از کلرید پراسئودیمیم سریم (Ce, Pr) Cl3 حاصل از کنسانتره خاکی کمیاب یونی جنوبی به عنوان ماده خام (REO ≥ 45٪، اکسید پراسئودیمیم ≥ 75%). پس از استخراج پرازئودیمیم با محلول خوراک تهیه شده و عصاره‌گیر P507 در مخزن استخراج، ناخالصی‌های فاز آلی با HCl شستشو می‌شوند. در نهایت، پرازئودیمیم دوباره با HCl استخراج می شود تا محلول PrCl3 خالص به دست آید. رسوب پراسئودیمیم با اسید اگزالیک، کلسینه کردن و بسته بندی محصولات اکسید پراسئودیمیم را به همراه دارد. فرآیند اصلی به شرح زیر است: مواد اولیه ← تهیه محلول خوراک ← استخراج پرازئودیمیم با P-507 ← شستشوی ناخالصی ← استخراج معکوس پراسئودیمیم ← محلول PrCl3 خالص ← رسوب اسید اگزالیک ← کلسیناسیون ← تشخیص → بسته بندی (محصولات اکسید پراسئودیمیم).

4) تولید محصولات اکسید پراسئودیمیم با استفاده از روش استخراج P507: کلرید پراسئودیمیم لانتانیم (Cl, Pr) Cl3 حاصل از فرآوری کنسانتره خاکی کمیاب سیچوان به عنوان ماده اولیه (REO ≥ 45%، اکسید پراسئودیمیم 8.05 درصد) استفاده می شود. به یک مایع خوراکی آماده می شود. سپس پراسئودیمیم با عامل استخراج صابونی‌شده P507 در یک مخزن استخراج استخراج می‌شود و ناخالصی‌های موجود در فاز آلی با شستشوی HCl حذف می‌شوند. سپس از HCl برای استخراج معکوس پرازئودیمیم برای به دست آوردن محلول خالص PrCl3 استفاده شد. محصولات اکسید پراسئودیمیم از رسوب پرازئودیمیم با اسید اگزالیک، کلسینه کردن و بسته بندی به دست می آیند. فرآیند اصلی عبارت است از: مواد خام → محلول مواد → استخراج پراسئودیمیم P-507 → شستشوی ناخالصی → استخراج معکوس پراسئودیمیم → محلول PrCl3 خالص → رسوب اسید اگزالیک → کلسینه → آزمایش → بسته بندی (محصولات اکسید پراسئودیمیم).

در حال حاضر، فناوری فرآیند اصلی برای تولید محصولات اکسید پرازئودیمیم در چین، روش استخراج P507 با استفاده از سیستم اسید کلریدریک است که به طور گسترده در تولید صنعتی انواع اکسیدهای خاکی کمیاب استفاده می شود و به یک فناوری فرآیند تولید پیشرفته در همین زمینه تبدیل شده است. صنعت در سراسر جهان، در میان برترین ها قرار گرفته است.

برنامه

1. کاربرد در شیشه های خاکی کمیاب

پس از افزودن اکسیدهای خاکی کمیاب به اجزای مختلف شیشه می توان رنگ های مختلفی از شیشه های خاکی کمیاب مانند شیشه سبز، شیشه لیزر، مگنتو نوری و شیشه فیبر نوری ساخت و روز به روز کاربرد آنها در حال گسترش است. پس از افزودن اکسید پراسئودیمیم به لیوان می توان یک شیشه سبز رنگ ساخت که ارزش هنری بالایی دارد و می تواند از سنگ های قیمتی نیز تقلید کند. این نوع شیشه وقتی در معرض نور معمولی خورشید قرار می گیرد سبز به نظر می رسد در حالی که در زیر نور شمع تقریبا بی رنگ است. بنابراین می توان از آن برای ساختن سنگ های قیمتی تقلبی و تزئینات گرانبها، با رنگ های جذاب و ویژگی های شایان ستایش استفاده کرد.

2. کاربرد در سرامیک های خاکی کمیاب

اکسیدهای خاکی کمیاب را می توان به عنوان افزودنی در سرامیک ها برای ساخت بسیاری از سرامیک های خاکی کمیاب با عملکرد بهتر استفاده کرد. سرامیک های ریز خاکی کمیاب در میان آنها نماینده هستند. از مواد خام بسیار انتخاب شده استفاده می کند و فرآیندها و تکنیک های پردازش آسان را به کار می گیرد که می تواند ترکیب سرامیک را به دقت کنترل کند. می توان آن را به دو نوع تقسیم کرد: سرامیک های کاربردی و سرامیک های ساختاری با دمای بالا. پس از افزودن اکسیدهای خاکی کمیاب، آنها می توانند تف جوشی، چگالی، ریزساختار و ترکیب فازی سرامیک ها را برای برآوردن نیازهای کاربردهای مختلف بهبود بخشند. لعاب سرامیکی ساخته شده از اکسید پراسئودیمیم به عنوان رنگ دهنده تحت تأثیر جو داخل کوره قرار نمی گیرد، دارای ظاهر رنگی پایدار، سطح لعاب روشن است، می تواند خواص فیزیکی و شیمیایی را بهبود بخشد، ثبات حرارتی و کیفیت سرامیک ها را بهبود بخشد، تنوع رنگ را افزایش دهد. و کاهش هزینه ها. پس از افزودن اکسید پراسئودیمیم به رنگدانه ها و لعاب های سرامیکی، پراسئودیمیوم خاکی کمیاب زرد، پراسئودیمیوم سبز، رنگدانه های قرمز زیر لعاب و لعاب شبح سفید، لعاب زرد عاج، چینی سبز سیب و ... قابل تولید است. این نوع چینی های هنری کارایی بالاتری دارد و به خوبی صادر می شود که در خارج از کشور طرفدار دارد. بر اساس آمارهای مربوطه، کاربرد جهانی پراسئودیمیم نئودیمیم در سرامیک بیش از هزار تن است و همچنین یکی از کاربران اصلی اکسید پراسئودیمیم است. انتظار می رود در آینده توسعه بیشتری حاصل شود.

3. کاربرد در آهنرباهای دائمی خاکی کمیاب

حداکثر محصول انرژی مغناطیسی (BH) آهنربای دائم (Pr, Sm) Co5 m=27MG θe (216KJ/m3) و (BH)m PrFeB 40MG θE (320KJ/m3) است. بنابراین، استفاده از آهنرباهای دائمی تولید Pr هنوز هم در صنایع صنعتی و هم در صنایع عمرانی کاربردهای بالقوه ای دارد.

4. کاربرد در زمینه های دیگر برای ساخت چرخ سنگ زنی کوراندوم.

بر اساس کوراندوم سفید، افزودن حدود 0.25٪ اکسید نئودیمیم پرازئودیمیم می تواند چرخ های سنگ زنی سنگ زنی خاکی کمیاب را ایجاد کند و عملکرد سنگ زنی آنها را تا حد زیادی بهبود بخشد. سرعت آسیاب را 30٪ تا 100٪ افزایش دهید و عمر مفید را دو برابر کنید. اکسید پراسئودیمیم خواص پولیش خوبی برای برخی مواد دارد، بنابراین می توان از آن به عنوان یک ماده پولیش برای عملیات پولیش استفاده کرد. حاوی حدود 7.5٪ اکسید پراسئودیمیوم در پودر پولیش مبتنی بر سریم است و عمدتاً برای صیقل دادن شیشه های نوری، محصولات فلزی، شیشه های تخت و لوله های تلویزیون استفاده می شود. اثر پولیش خوب است و حجم کاربرد زیاد است که در حال حاضر به پودر پولیش اصلی در چین تبدیل شده است. علاوه بر این، استفاده از کاتالیزورهای ترک خوردگی نفت می تواند فعالیت کاتالیزوری را بهبود بخشد و می تواند به عنوان افزودنی برای فولادسازی، تصفیه فولاد مذاب و غیره استفاده شود. به طور خلاصه، کاربرد اکسید پراسئودیمیم به طور مداوم در حال گسترش است و علاوه بر این، بیشتر در حالت مخلوط استفاده می شود. یک شکل منفرد از اکسید پرازئودیمیم. تخمین زده می شود که این روند در آینده نیز ادامه یابد.