תחמוצת פרסאודימיום,נוסחה מולקולריתPr6O11, משקל מולקולרי 1021.44.
ניתן להשתמש בו בזכוכית, במטלורגיה וכתוסף לאבקה ניאון. תחמוצת פרסאודימיום היא אחד המוצרים החשובים באורמוצרי אדמה נדירים.
בשל תכונותיו הפיזיקליות והכימיות הייחודיות, נעשה בו שימוש נרחב בתחומים כמו קרמיקה, זכוכית, מגנטים קבועים של אדמה נדירה, זרזים לפיצוח אדמה נדירה, אבקות ליטוש אדמה נדירות, חומרי שחיקה ותוספים, עם סיכויים מבטיחים.
מאז שנות ה-90, טכנולוגיית הייצור והציוד של סין עבור תחמוצת פרסאודימיום עשו שיפורים ושיפורים משמעותיים, עם צמיחה מהירה של המוצר והתפוקה. לא רק שהוא יכול לעמוד בנפח היישומים המקומי ובדרישות השוק, אלא שיש גם כמות ניכרת של יצוא. לכן, טכנולוגיית הייצור הנוכחית של סין, המוצרים והתפוקה של תחמוצת פרסאודימיום, כמו גם הביקוש לאספקה לשווקים מקומיים וזרים, הם מהגבוהים באותה תעשייה בעולם.
נכסים
אבקה שחורה, צפיפות 6.88g/cm3, נקודת התכה 2042 ℃, נקודת רתיחה 3760 ℃. לא מסיס במים, מסיס בחומצות ליצירת מלחים משולשים. מוליכות טובה.
סִינתֶזָה
1. שיטת הפרדה כימית. זה כולל שיטת התגבשות חלקית, שיטת משקעים חלקית ושיטת חמצון. הראשון מופרד על סמך ההבדל במסיסות הגבישים של חנקות אדמה נדירות. ההפרדה מבוססת על תוצרי נפח המשקעים השונים של מלחי קומפלקס סולפט אדמה נדירים. זה האחרון מופרד על סמך חמצון של Pr3+ תלת ערכי ל-Pr4+ ארבע ערכי. שלוש השיטות הללו לא יושמו בייצור תעשייתי בשל שיעור התאוששות נמוך של אדמה נדירה, תהליכים מורכבים, פעולות קשות, תפוקה נמוכה ועלויות גבוהות.
2. שיטת הפרדה. כולל שיטת הפרדת מיצוי מורכבות ושיטת הפרדת מיצוי P-507. הראשון משתמש בחומרי מיצוי מורכבים מסוג DYPA ו-N-263 כדי לחלץ ולהפריד את הפראזודימיום ממערכת החומצה החנקתית של העשרת נאודימיום בפראזודימיום, וכתוצאה מכך תשואה של 99% Pr6O11 של 98%. עם זאת, בשל התהליך המורכב, הצריכה הגבוהה של חומרי קומפלקס ועלויות המוצר הגבוהות, הוא לא נוצל בייצור תעשייתי. לשני האחרונים יש מיצוי והפרדה טובים של פרסאודימיום עם P-507, ששניהם יושמו בייצור תעשייתי. עם זאת, בשל היעילות הגבוהה של מיצוי P-507 של פרסאודימיום ושיעור ההפסד הגבוה של P-204, שיטת המיצוי וההפרדה P-507 נמצאת כיום בשימוש נפוץ בייצור תעשייתי.
3. שיטת חילופי היונים משמשת לעתים רחוקות בייצור בשל התהליך הארוך, פעולתה הבעייתית והתפוקה הנמוכה, אך טוהר המוצר Pr6O11 ≥ 99 5%, תפוקה ≥ 85%, והתפוקה ליחידת ציוד נמוכה יחסית.
1) ייצור מוצרי תחמוצת פרסאודימיום בשיטת החלפת יונים: שימוש בתרכובות מועשרות בפראזודימיום (Pr, Nd) 2Cl3 כחומרי גלם. הוא מוכן לתמיסת הזנה (Pr, Nd) Cl3 ונטען לתוך עמודת ספיחה כדי לספוח אדמה נדירה רוויות. כאשר ריכוז תמיסת ההזנה הנכנסת זהה לריכוז היציאה, הספיגה של כדורי אדמה נדירים הושלמה ומחכה לתהליך הבא לשימוש. לאחר טעינת העמודה לשרף קטיוני, תמיסת CuSO4-H2SO4 משמשת לזרימה לתוך העמודה להכנת עמודת הפרדת Cu H+אדמה נדירה לשימוש. לאחר חיבור עמודת ספיחה אחת ושלוש עמודות הפרדה בסדרה, השתמש ב-EDT A (0,015M) זורם פנימה מהכניסה של עמודת הספיחה הראשונה להפרדת ספיגה (קצב שטיפה 1 2 ס"מ/דקה) כאשר ניאודימיום זורם לראשונה ביציאה של עמודת ההפרדה השלישית במהלך ההפרדה בשטיפה, ניתן לאסוף אותה על ידי מקלט ולטפל כימי לקבלת תוצר לוואי של Nd2O3 לאחר הפרדת הנאודימיום בעמודת ההפרדה, נאספת תמיסת PrCl3 טהורה במוצא עמודת ההפרדה ונתונה לטיפול כימי. לייצור מוצר Pr6O11 התהליך העיקרי הוא כדלקמן: חומרי גלם → הכנת תמיסת הזנה → ספיחה של אדמה נדירה על עמודת ספיחה → חיבור עמודת הפרדה → הפרדת שטיפה → איסוף של תמיסת פרסאודימיום טהורה → משקעים של חומצה אוקסלית → זיהוי → אריזה.
2) ייצור מוצרי תחמוצת פראסאודימיום בשיטת מיצוי P-204: שימוש ב-lanthanum cerium praseodymium chloride (La, Ce, Pr) Cl3 כחומר הגלם. מערבבים את חומרי הגלם לנוזל, מכבים את P-204 ומוסיפים נפט כדי ליצור תמיסה של מיצוי. הפרד את נוזל ההזנה מהפראזודימיום המופק במיכל מיצוי הבירור המעורב. לאחר מכן שטפו את הזיהומים בשלב האורגני, והשתמשו ב-HCl כדי לחלץ פרסאודימיום כדי להשיג תמיסת PrCl3 טהורה. מזרז עם חומצה אוקסלית, קלצין ואריזה לקבלת תוצר תחמוצת פרסאודימיום. התהליך העיקרי הוא כדלקמן: חומרי גלם ← הכנת תמיסת הזנה ← P-204 מיצוי פרסאודימיום ← כביסה ← הפשטת חומצה תחתונה של פרסאודימיום ← תמיסת PrCl3 טהורה ← משקעים חומצה אוקסלית ← סידוד ← בדיקה ← אריזה (מוצרי תחמוצת פרסאודימיום).
3) ייצור תוצרי תחמוצת פראסאודימיום בשיטת מיצוי P507: שימוש בצריום פרסאודימיום כלוריד (Ce, Pr) Cl3 המתקבל מתרכיז אדמה נדירה יונית דרומית כחומר גלם (REO ≥ 45%, תחמוצת פרסאודימיום ≥ 75%). לאחר מיצוי פרסאודימיום עם תמיסת ההזנה המוכנה וחומר מיצוי P507 במיכל המיצוי, זיהומים בשלב האורגני נשטפים עם HCl. לבסוף, פרסאודימיום מופק בחזרה עם HCl כדי לקבל תמיסת PrCl3 טהורה. משקעים של פרסאודימיום עם חומצה אוקסלית, סידוד ואריזה מניבים תוצרי תחמוצת פרסאודימיום. התהליך העיקרי הוא כדלקמן: חומרי גלם ← הכנת תמיסת הזנה ← מיצוי פרזודימיום עם P-507 ← שטיפת טומאה ← מיצוי הפוכה של פרסאודימיום ← תמיסה טהורה של PrCl3 ← משקעים של חומצה אוקסלית ← סידוד ← איתור ← אריזה (מוצרי תחמוצת פרסאודימיום).
4) ייצור מוצרי תחמוצת פרסאודימיום בשיטת מיצוי P507: הלנתנום פרסאודימיום כלוריד (Cl, Pr) Cl3 המתקבל מעיבוד תרכיז אדמה נדירה של סצ'ואן משמש כחומר הגלם (REO ≥ 45%, תחמוצת פרסאודימיום 8.05%), והוא מוכן לנוזל הזנה. לאחר מכן מופק פרסיאודימיום עם חומר מיצוי מסובן P507 במיכל מיצוי, וזיהומים בשלב האורגני מוסרים על ידי שטיפת HCl. לאחר מכן, נעשה שימוש ב-HCl למיצוי הפוכה של פרסאודימיום כדי להשיג תמיסת PrCl3 טהורה. תוצרי תחמוצת פרסיאודימיום מתקבלים על ידי השקעת פרסאודימיום עם חומצה אוקסלית, קלצינה ואריזה. התהליך העיקרי הוא: חומרי גלם ← תמיסת מרכיב ← P-507 מיצוי פרזודימיום ← שטיפת טומאה ← מיצוי הפוך של פרסאודימיום ← תמיסת PrCl3 טהורה ← משקעים חומצה אוקסלית ← סידוד ← בדיקה ← אריזה (מוצרי תחמוצת פרסאודימיום).
נכון להיום, טכנולוגיית התהליך העיקרית לייצור מוצרי תחמוצת פרסאודימיום בסין היא שיטת המיצוי P507 באמצעות מערכת חומצה הידרוכלורית, אשר נעשה בה שימוש נרחב בייצור תעשייתי של תחמוצות אדמה נדירות בודדות והפכה לטכנולוגיית תהליך ייצור מתקדמת באותה מידה. התעשייה ברחבי העולם, מדורגת בין המובילות.
בַּקָשָׁה
1. יישום בזכוכית אדמה נדירה
לאחר הוספת תחמוצות אדמה נדירה לרכיבים שונים של זכוכית, ניתן לייצר צבעים שונים של כוסות אדמה נדירות, כגון זכוכית ירוקה, זכוכית לייזר, זכוכית מגנטו אופטית וזכוכית סיבים אופטיים, והיישומים שלהן מתרחבים מיום ליום. לאחר הוספת תחמוצת פראסיאודימיום לזכוכית, ניתן להכין זכוכית בצבע ירוק, בעלת ערך אמנותי איכותי ויכולה גם לחקות אבני חן. סוג זה של זכוכית נראה ירוק כאשר הוא נחשף לאור שמש רגיל, בעוד הוא כמעט חסר צבע תחת אור נרות. לכן, ניתן להשתמש בו לייצור אבני חן מזויפות ועיטורים יקרים, עם צבעים אטרקטיביים ואיכויות מקסימות.
2. יישום בקרמיקה של אדמה נדירה
תחמוצות אדמה נדירות יכולות לשמש כתוספות בקרמיקה כדי ליצור קרמיקות אדמה נדירות רבות עם ביצועים טובים יותר. הקרמיקה העדינה הנדירה מביניהם היא מייצגת. הוא משתמש בחומרי גלם נבחרים מאוד ומאמץ תהליכים וטכניקות עיבוד קלות לשליטה, שיכולות לשלוט במדויק על הרכב הקרמיקה. ניתן לחלק אותו לשני סוגים: קרמיקה פונקציונלית וקרמיקה מבנית בטמפרטורה גבוהה. לאחר הוספת תחמוצות אדמה נדירות, הן יכולות לשפר את הסינטר, הצפיפות, המיקרו-מבנה והרכב הפאזות של קרמיקה כדי לעמוד בדרישות של יישומים שונים. הזיגוג הקרמי עשוי תחמוצת פרסאודימיום כחומר צבע אינו מושפע מהאווירה בתוך הכבשן, בעל מראה צבע יציב, משטח זיגוג בהיר, יכול לשפר תכונות פיזיקליות וכימיות, לשפר את היציבות התרמית ואיכות הקרמיקה, להגדיל את מגוון הצבעים, ולהפחית עלויות. לאחר הוספת תחמוצת פראסיאודימיום לפיגמנטים וזיגוג קרמי, ניתן לייצר פרסיאודימיום צהוב אדמה נדיר, ירוק פרסאודימיום, פיגמנטים אדומים תת-זיגוג וזיגוג רפאים לבן, זיגוג צהוב שנהב, פורצלן ירוק תפוח וכו'. סוג זה של פורצלן אמנותי הוא בעל יעילות גבוהה יותר והוא מיוצא היטב, שהוא פופולרי בחו"ל. על פי הסטטיסטיקה הרלוונטית, היישום העולמי של פרסאודימיום נאודימיום בקרמיקה הוא למעלה מאלף טון, והוא גם משתמש עיקרי של תחמוצת פרסאודימיום. צפוי שתהיה התפתחות גדולה יותר בעתיד.
3. יישום במגנטים קבועים של אדמה נדירה
תוצר האנרגיה המגנטית המקסימלית (BH) של (Pr, Sm) Co5 מגנט קבוע m=27MG θ e (216K J/m3)。 וה-(BH) m של PrFeB הוא 40MG θ E (320K J/m3). לכן, לשימוש במגנטים קבועים מיוצרי Pr עדיין יש יישומים פוטנציאליים הן בתעשיות התעשייתיות והן בתעשיות האזרחיות.
4. יישום בתחומים אחרים לייצור גלגלי שחיקה קורונדום.
על בסיס קורונדום לבן, הוספת כ-0.25% תחמוצת נאודימיום פרסאודימיום יכולה ליצור גלגלי טחינת קורונדום נדירים, ולשפר מאוד את ביצועי השחזה שלהם. הגדל את קצב הטחינה ב-30% עד 100%, והכפיל את חיי השירות. לתחמוצת פרסאודימיום יש תכונות ליטוש טובות לחומרים מסוימים, ולכן ניתן להשתמש בה כחומר ליטוש לפעולות ליטוש. הוא מכיל כ-7.5% תחמוצת פראזודימיום באבקת ליטוש מבוססת סריום ומשמש בעיקר להברקת משקפיים אופטיים, מוצרי מתכת, זכוכית שטוחה וצינורות טלוויזיה. אפקט הליטוש טוב ונפח היישום גדול, שהפך לאבקת הליטוש העיקרית בסין כיום. בנוסף, היישום של זרזים לפיצוח נפט יכול לשפר את הפעילות הקטליטית, והוא יכול לשמש כתוספים לייצור פלדה, טיהור פלדה מותכת וכו'. בקיצור, היישום של תחמוצת פרסאודימיום מתרחב כל הזמן, כאשר יותר נעשה שימוש במצב מעורב מלבד צורה יחידה של תחמוצת פרסאודימיום. ההערכה היא כי מגמה זו תימשך גם בעתיד.
זמן פרסום: 26 במאי 2023