იშვიათი დედამიწის ჯადოსნური ნაერთი: პრასეოდიმი ოქსიდი

პრასეოდიმის ოქსიდი,მოლეკულური ფორმულაPr6O11, მოლეკულური წონა 1021,44.

მისი გამოყენება შესაძლებელია მინაში, მეტალურგიაში და როგორც ფლუორესცენტური ფხვნილის დანამატი. პრასეოდიმიუმის ოქსიდი ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი პროდუქტია სინათლეშიიშვიათი დედამიწის პროდუქტები.

მისი უნიკალური ფიზიკური და ქიმიური თვისებების გამო, იგი ფართოდ გამოიყენებოდა ისეთ სფეროებში, როგორიცაა კერამიკა, მინა, იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტები, იშვიათი დედამიწის დამტვრეული კატალიზატორები, იშვიათი დედამიწის გასაპრიალებელი ფხვნილები, სახეხი მასალები და დანამატები, პერსპექტიული პერსპექტივით.

1990-იანი წლებიდან მოყოლებული, ჩინეთის წარმოების ტექნოლოგიამ და პრასეოდიმიუმის ოქსიდის აღჭურვილობამ მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება და გაუმჯობესება მოახდინა პროდუქტისა და გამომუშავების სწრაფი ზრდით. მას არა მხოლოდ შეუძლია დააკმაყოფილოს შიდა განაცხადის მოცულობა და ბაზრის მოთხოვნები, არამედ არის საკმაოდ დიდი ექსპორტიც. მაშასადამე, ჩინეთის წარმოების ამჟამინდელი ტექნოლოგია, პროდუქტები და პრასეოდიმი ოქსიდის გამომუშავება, ისევე როგორც შიდა და საგარეო ბაზრებზე მიწოდების მოთხოვნა, ერთ-ერთი საუკეთესოა იმავე ინდუსტრიაში მსოფლიოში.

თვისებები

შავი ფხვნილი, სიმკვრივე 6,88 გ/სმ3, დნობის წერტილი 2042 ℃, დუღილის წერტილი 3760 ℃. წყალში უხსნადი, მჟავებში ხსნადი სამვალენტიანი მარილების წარმოქმნით. კარგი გამტარობა.

 
სინთეზი

1. ქიმიური გამოყოფის მეთოდი. მასში შედის ფრაქციული კრისტალიზაციის მეთოდი, ფრაქციული ნალექების მეთოდი და დაჟანგვის მეთოდი. პირველი გამოყოფილია იშვიათი დედამიწის ნიტრატების კრისტალური ხსნადობის სხვაობის საფუძველზე. გამოყოფა ეფუძნება იშვიათი დედამიწის სულფატის კომპლექსური მარილების ნალექების სხვადასხვა მოცულობის პროდუქტებს. ეს უკანასკნელი გამოყოფილია სამვალენტიანი Pr3+ ოთხვალენტიან Pr4+-მდე დაჟანგვის საფუძველზე. ეს სამი მეთოდი არ იქნა გამოყენებული სამრეწველო წარმოებაში იშვიათი დედამიწის აღდგენის დაბალი მაჩვენებლის, რთული პროცესების, რთული ოპერაციების, დაბალი გამომუშავების და მაღალი ხარჯების გამო.

2. გამოყოფის მეთოდი. მათ შორის კომპლექსური ექსტრაქციის გამოყოფის მეთოდი და საპონიფიკაციო P-507 ექსტრაქციის გამოყოფის მეთოდი. პირველი იყენებს კომპლექსურ ექსტრუზიურ DYPA-ს და N-263 ექსტრაქტებს პრასეოდიმიის ამოსაღებად და პრასეოდიმის ნეოდიმის გამდიდრების აზოტის მჟავის სისტემიდან, რის შედეგადაც Pr6O11 99%-იანი გამოსავალია 98%. თუმცა, რთული პროცესის, კომპლექსური აგენტების მაღალი მოხმარებისა და პროდუქტის მაღალი ხარჯების გამო, იგი არ იქნა გამოყენებული სამრეწველო წარმოებაში. ამ უკანასკნელ ორს აქვს პრასეოდიმიის კარგი მოპოვება და გამოყოფა P-507-თან, ორივე გამოიყენება სამრეწველო წარმოებაში. თუმცა, P-507 პრასეოდიმიის მოპოვების მაღალი ეფექტურობის და P-204-ის დაკარგვის მაღალი სიჩქარის გამო, P-507 მოპოვებისა და გამოყოფის მეთოდი ამჟამად გამოიყენება სამრეწველო წარმოებაში.

3. იონური გაცვლის მეთოდი იშვიათად გამოიყენება წარმოებაში მისი ხანგრძლივი პროცესის, პრობლემური მუშაობისა და დაბალი მოსავლიანობის გამო, მაგრამ პროდუქტის სისუფთავე Pr6O11 ≥ 99 5%, გამოსავლიანობა ≥ 85%, და გამომავალი ერთეულ აღჭურვილობაზე შედარებით დაბალია.

1) პრასეოდიმიუმის ოქსიდის პროდუქტების წარმოება იონური გაცვლის მეთოდით: ნედლეულის სახით პრასეოდიმიუმის ნეოდიმით გამდიდრებული ნაერთების (Pr, Nd) 2Cl3 გამოყენებით. იგი მზადდება საკვებ ხსნარში (Pr, Nd) Cl3 და იტვირთება ადსორბციულ სვეტში გაჯერებული იშვიათი მიწების ადსორბციისთვის. როდესაც შემომავალი საკვების ხსნარის კონცენტრაცია იგივეა, რაც გადინების კონცენტრაცია, იშვიათი მიწების ადსორბცია დასრულებულია და ელოდება მომდევნო პროცესის გამოყენებას. სვეტის კათიონურ ფისში ჩატვირთვის შემდეგ, CuSO4-H2SO4 ხსნარი გამოიყენება სვეტში შესადინებლად, რათა მოამზადოს Cu H+იშვიათი მიწების გამოყოფის სვეტი გამოსაყენებლად. ერთი ადსორბციული სვეტისა და სამი გამყოფი სვეტის სერიულად შეერთების შემდეგ გამოიყენეთ EDT A (0 015 მ) ჩაედინება პირველი ადსორბციული სვეტის შესასვლელიდან ელუციის გამოყოფისთვის (გამორეცხვის სიჩქარე 1 2 სმ/წთ). გამოყოფის მესამე სვეტი გაჟონვის დროს, ის შეიძლება შეგროვდეს მიმღებით და ქიმიურად დამუშავდეს Nd2O3 ქვეპროდუქტის მისაღებად მას შემდეგ, რაც გამოყოფის სვეტში ნეოდიმი გამოიყოფა, სუფთა PrCl3 ხსნარი გროვდება გამყოფი სვეტის გამოსასვლელში და ექვემდებარება ქიმიურ დამუშავებას. Pr6O11 პროდუქტის დასამზადებლად ძირითადი პროცესი შემდეგია: ნედლეული → საკვების ხსნარის მომზადება → იშვიათი მიწის ადსორბცია ადსორბციულ სვეტზე → გამოყოფის სვეტის შეერთება → გამორეცხვა → სუფთა პრაზეოდიმის ხსნარის შეგროვება → ოქსილის მჟავა ნალექი → გამოვლენა → შეფუთვა.

2) პრასეოდიმის ოქსიდის პროდუქტების წარმოება P-204 ექსტრაქციის მეთოდით: ნედლეულის სახით ლანთანუმის ცერიუმის პრაზეოდიმი ქლორიდის (La, Ce, Pr) Cl3 გამოყენებით. შეურიეთ ნედლეული სითხეში, საპონიფიკაციო P-204 და დაამატეთ ნავთი, რათა მიიღოთ ექსტრაქტული ხსნარი. გამოაცალეთ საკვების სითხე მოპოვებული პრასეოდიმისაგან შერეული გამწმენდი ექსტრაქციის ავზში. შემდეგ ჩამოიბანეთ მინარევები ორგანულ ფაზაში და გამოიყენეთ HCl პრაზეოდიმის გამოსაყვანად სუფთა PrCl3 ხსნარის მისაღებად. ნალექი ოქსილის მჟავასთან, კალცინით და შეფუთვით პრასეოდიმის ოქსიდის პროდუქტის მისაღებად. ძირითადი პროცესი შემდეგია: ნედლეული → საკვების ხსნარის მომზადება → პ-204 პრასეოდიმის ექსტრაქცია → რეცხვა → პრასეოდიმის ქვედა მჟავა ამოღება → სუფთა PrCl3 ხსნარი → ოქსილის მჟავას დალექვა → კალცინაცია → ტესტირება → შეფუთვა (პრასეოდიმიუმის ოქსიდის პროდუქტები).

3) პრასეოდიმიუმის ოქსიდის პროდუქტების წარმოება P507 ექსტრაქციის მეთოდით: ცერიუმის პრასეოდიმიუმის ქლორიდის (Ce, Pr) გამოყენებით ნედლეულის სახით სამხრეთ იონური იშვიათი დედამიწის კონცენტრატისგან მიღებული Cl3 (REO ≥ 45%, პრასეოდიმი ოქსიდი ≥ 75%). მომზადებული საკვების ხსნარით და P507 ექსტრაქტით ექსტრაქციის ავზში პრასეოდიმიის მოპოვების შემდეგ, ორგანულ ფაზაში მინარევები ირეცხება HCl-ით. და ბოლოს, პრაზეოდიმი გამოიყოფა HCl-ით სუფთა PrCl3 ხსნარის მისაღებად. პრასეოდიმის ნალექი ოქსილის მჟავასთან, კალცინაციით და შეფუთვით იძლევა პრაზეოდიმის ოქსიდის პროდუქტებს. ძირითადი პროცესი შემდეგია: ნედლეული → საკვების ხსნარის მომზადება → პრასეოდიმიუმის მოპოვება P-507-ით → მინარევით რეცხვა → პრასეოდიმიუმის საპირისპირო ექსტრაქცია → სუფთა PrCl3 ხსნარი → ოქსილის მჟავას ნალექი → კალცინაცია → აღმოჩენა → შეფუთვა (პრასეოდიმიუმის ოქსიდი).

4) პრასეოდიმის ოქსიდის პროდუქტების წარმოება P507 ექსტრაქციის მეთოდით: ნედლეულად გამოიყენება ლანთანუმის პრაზეოდიმიუმის ქლორიდი (Cl, Pr) Cl3, რომელიც მიიღება სიჩუანის იშვიათი მიწების კონცენტრატის გადამუშავების შედეგად (REO ≥ 45%, პრასეოდიმი ოქსიდი 8,05%) და არის. მომზადებული საკვები სითხეში. შემდეგ პრასეოდიმი გამოიყოფა საპონიფიცირებული P507 ექსტრაქციის აგენტით ექსტრაქციის ავზში და ორგანულ ფაზაში არსებული მინარევები იხსნება HCl გარეცხვით. შემდეგ, HCl გამოიყენებოდა პრაზეოდიმიის საპირისპირო ექსტრაქციისთვის, სუფთა PrCl3 ხსნარის მისაღებად. პრასეოდიმის ოქსიდის პროდუქტები მიიღება პრასეოდიმი ოქსილის მჟავასთან დალექვით, კალცინით და შეფუთვით. ძირითადი პროცესია: ნედლეული → ინგრედიენტის ხსნარი → პ-507 პრასეოდიმიის ექსტრაქცია → მინარევებისაგან გარეცხვა → პრასეოდიმიუმის საპირისპირო ექსტრაქცია → სუფთა PrCl3 ხსნარი → ოქსილის მჟავას დალექვა → კალცინაცია → ტესტირება → შეფუთვა (პრასეოდიმიუმის ოქსიდის პროდუქტები).

ამჟამად, ჩინეთში პრასეოდიმიუმის ოქსიდის პროდუქტების წარმოების ძირითადი პროცესის ტექნოლოგია არის P507 მოპოვების მეთოდი მარილმჟავას სისტემის გამოყენებით, რომელიც ფართოდ გამოიყენებოდა სხვადასხვა ინდივიდუალური იშვიათი მიწის ოქსიდების სამრეწველო წარმოებაში და გახდა წარმოების პროცესის მოწინავე ტექნოლოგია. ინდუსტრია მთელ მსოფლიოში, რეიტინგში პირველთა შორის.

განაცხადი

1. გამოყენება იშვიათი მიწის მინაში

მინის სხვადასხვა კომპონენტში იშვიათი დედამიწის ოქსიდების დამატების შემდეგ შეიძლება დამზადდეს სხვადასხვა ფერის იშვიათი მიწიერი მინა, როგორიცაა მწვანე მინა, ლაზერული მინა, მაგნიტოოპტიკური და ოპტიკურ-ბოჭკოვანი მინა და მათი გამოყენება დღითიდღე ფართოვდება. მინაზე პრაზეოდიმის ოქსიდის დამატების შემდეგ შეიძლება დამზადდეს მწვანე ფერის მინა, რომელსაც აქვს მაღალი ხარისხის მხატვრული ღირებულება და ასევე შეუძლია ძვირფასი ქვების იმიტაცია. ამ ტიპის მინა მწვანედ გამოიყურება ჩვეულებრივი მზის სხივების ზემოქმედებისას, ხოლო სანთლის შუქზე თითქმის უფეროა. ამიტომ, მისი გამოყენება შესაძლებელია ყალბი ძვირფასი ქვებისა და ძვირფასი დეკორაციების დასამზადებლად, მიმზიდველი ფერებითა და მიმზიდველი თვისებებით.

2. გამოყენება იშვიათი მიწის კერამიკაში

იშვიათი დედამიწის ოქსიდები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დანამატები კერამიკაში, რათა შეიქმნას მრავალი იშვიათი დედამიწის კერამიკა უკეთესი შესრულებით. მათ შორის წარმომადგენლობითია იშვიათი მიწის ნატიფი კერამიკა. იგი იყენებს მაღალ შერჩეულ ნედლეულს და იყენებს ადვილად საკონტროლო პროცესებსა და დამუშავების ტექნიკას, რომელსაც შეუძლია ზუსტად აკონტროლოს კერამიკის შემადგენლობა. ის შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: ფუნქციური კერამიკა და მაღალი ტემპერატურის სტრუქტურული კერამიკა. იშვიათი დედამიწის ოქსიდების დამატების შემდეგ, მათ შეუძლიათ გააუმჯობესონ კერამიკის აგლომერაცია, სიმკვრივე, მიკროსტრუქტურა და ფაზური შემადგენლობა სხვადასხვა გამოყენების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. პრასეოდიმიუმის ოქსიდის, როგორც საღებავისგან დამზადებულ კერამიკულ მინანქარს არ აქვს გავლენა ღუმელის შიგნით არსებული ატმოსფერო, აქვს სტაბილური ფერის გარეგნობა, ნათელი ჭიქურის ზედაპირი, შეუძლია გააუმჯობესოს ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, გააუმჯობესოს კერამიკის თერმული სტაბილურობა და ხარისხი, გაზარდოს ფერების მრავალფეროვნება. და შეამცირეთ ხარჯები. კერამიკულ პიგმენტებსა და მინანქრებში პრასეოდიმი ოქსიდის დამატების შემდეგ შეიძლება დამზადდეს იშვიათი დედამიწის პრაზეოდიმი ყვითელი, პრასეოდიმი მწვანე, მინანქრის წითელი პიგმენტები და თეთრი მოჩვენებითი მინანქარი, სპილოს ძვლის ყვითელი მინანქარი, ვაშლის მწვანე ფაიფური და ა.შ. ამ ტიპის მხატვრულ ფაიფურს აქვს უფრო მაღალი ეფექტურობა და კარგად არის ექსპორტირებული, რაც პოპულარულია საზღვარგარეთ. შესაბამისი სტატისტიკის მიხედვით, პრასეოდიმიუმის ნეოდიმის გლობალური გამოყენება კერამიკაში ათას ტონაზე მეტია და ის ასევე არის პრაზეოდიმიუმის ოქსიდის მთავარი მომხმარებელი. მოსალოდნელია, რომ მომავალში უფრო დიდი განვითარება იქნება.

3. გამოყენება იშვიათი დედამიწის მუდმივ მაგნიტებში

(Pr, Sm) Co5 მუდმივი მაგნიტის m=27MG θ e (216K J/m3) მაქსიმალური მაგნიტური ენერგიის პროდუქტი (BH) და PrFeB (BH) m არის 40MG θ E (320K J/m3). ამიტომ, Pr წარმოებული მუდმივი მაგნიტების გამოყენებას ჯერ კიდევ აქვს პოტენციური გამოყენება როგორც სამრეწველო, ისე სამოქალაქო ინდუსტრიებში.

4. გამოყენება სხვა სფეროებში კორუნდის სახეხი ბორბლების დასამზადებლად.

თეთრი კორუნდის საფუძველზე, დაახლოებით 0,25% პრასეოდიმიუმის ნეოდიმის ოქსიდის დამატებით შეიძლება შეიქმნას იშვიათი მიწის კორუნდის სახეხი ბორბლები, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მათ დაფქვას. გაზარდეთ დაფქვის სიჩქარე 30%-დან 100%-მდე და გააორმაგეთ მომსახურების ვადა. პრასეოდიმიუმის ოქსიდს აქვს კარგი გასაპრიალებელი თვისებები გარკვეული მასალებისთვის, ამიტომ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გასაპრიალებელი მასალა გასაპრიალებელი ოპერაციებისთვის. ის შეიცავს დაახლოებით 7,5% პრასეოდიმიუმის ოქსიდს ცერიუმზე დაფუძნებულ გასაპრიალებელ ფხვნილში და ძირითადად გამოიყენება ოპტიკური სათვალეების, ლითონის პროდუქტების, ბრტყელი მინის და სატელევიზიო მილების გასაპრიალებლად. გასაპრიალებელი ეფექტი კარგია და განაცხადის მოცულობა დიდია, რაც ამჟამად ჩინეთში მთავარ გასაპრიალებელ ფხვნილად იქცა. გარდა ამისა, ნავთობის კრეკინგის კატალიზატორების გამოყენებამ შეიძლება გააუმჯობესოს კატალიზური აქტივობა და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დანამატები ფოლადის წარმოებაში, გამდნარი ფოლადის გასაწმენდად და ა. პრასეოდიმიუმის ოქსიდის ერთი ფორმა. ვარაუდობენ, რომ ეს ტენდენცია მომავალშიც გაგრძელდება.