Сиқырлы сирек жер қосылысы: празеодим оксиді

празеодим оксиді,молекулалық формулаPr6O11, молекулалық салмағы 1021,44.

Оны шыныда, металлургияда және флуоресцентті ұнтақ үшін қоспа ретінде қолдануға болады. Празодим оксиді жарықтағы маңызды өнімдердің бірі болып табыладысирек жер өнімдері.

Бірегей физикалық және химиялық қасиеттерінің арқасында ол керамика, шыны, сирек жердің тұрақты магниттері, сирек жерді крекинг катализаторлары, сирек жерді жылтырататын ұнтақтар, ұнтақтау материалдары және келешегі бар қоспалар сияқты салаларда кеңінен қолданылды.

1990 жылдардан бастап Қытайдың празеодим оксидін өндіру технологиясы мен жабдықтары өнім мен өндірістің жылдам өсуімен айтарлықтай жақсартулар мен жақсартулар жасады. Ол отандық өтінім көлемі мен нарық талаптарына жауап беріп қана қоймайды, сонымен қатар экспорттың да айтарлықтай көлемі бар. Сондықтан Қытайдың қазіргі өндіріс технологиясы, өнімдері мен празеодим оксидінің шығарылымы, сондай-ақ ішкі және сыртқы нарықтарға жеткізу сұранысы әлемдегі бір салада алдыңғы қатарда.

Қасиеттер

Қара ұнтақ, тығыздығы 6,88 г/см3, балқу температурасы 2042 ℃, қайнау температурасы 3760 ℃. Суда ерімейді, қышқылдарда үш валентті тұздар түзеді. Жақсы өткізгіштік.

 
Синтез

1. Химиялық бөлу әдісі. Оған фракциялық кристалдану әдісі, фракциялық тұндыру әдісі және тотығу әдісі кіреді. Біріншісі сирек жер нитраттарының кристалдық ерігіштігінің айырмашылығына негізделген. Бөлу сирек жер сульфатты комплексті тұздардың жауын-шашын көлемінің әртүрлі өніміне негізделген. Соңғысы үш валентті Pr3+-тің төрт валентті Pr4+ тотығуы негізінде бөлінеді. Бұл үш әдіс сирек кездесетін жерді алудың төмен жылдамдығына, күрделі процестерге, күрделі операцияларға, төмен өнімділікке және жоғары шығындарға байланысты өнеркәсіптік өндірісте қолданылмады.

2. Бөлу әдісі. Соның ішінде комплексті экстракцияны бөлу әдісі және сабындау P-507 экстракциялық бөлу әдісі. Біріншісі празеодимді неодимді байытудың азот қышқылы жүйесінен празеодимді алу және бөлу үшін күрделі экструзия DYPA және N-263 экстрагенттерін пайдаланады, нәтижесінде Pr6O11 99% шығымы 98% құрайды. Бірақ күрделі процесс, комплекс түзуші заттардың көп жұмсалуы және өнімнің өзіндік құнының жоғары болуына байланысты ол өнеркәсіптік өндірісте қолданылмаған. Соңғы екеуінде П-507-мен празеодимді жақсы бөліп алу және бөлу бар, олардың екеуі де өнеркәсіптік өндірісте қолданылған. Дегенмен, П-507 презеодимді экстракциялаудың жоғары тиімділігіне және P-204-тің жоғары жоғалту жылдамдығына байланысты қазіргі уақытта өнеркәсіптік өндірісте P-507 экстракция және бөлу әдісі жиі қолданылады.

3. Технологиясы ұзақ, жұмысы қиын, өнімділігі төмен болғандықтан ион алмастыру әдісі өндірісте сирек қолданылады, бірақ өнімнің тазалығы Pr6O11 ≥ 99 5%, шығымы ≥ 85%, жабдық бірлігінен алынатын өнім салыстырмалы түрде төмен.

1) Ион алмасу әдісімен празеодим оксиді өнімдерін алу: шикізат ретінде празеодим неодимімен байытылған қосылыстар (Pr, Nd) 2Cl3 пайдалану. Ол қоректік ерітіндіге (Pr, Nd) Cl3 дайындалады және қаныққан сирек жерді адсорбциялау үшін адсорбциялық бағанға жүктеледі. Келетін қоректік ерітіндінің концентрациясы ағыс концентрациясымен бірдей болғанда, сирек жерлердің адсорбциясы аяқталады және келесі процесті пайдалануды күтеді. Колонканы катионды шайырға жүктегеннен кейін CuSO4-H2SO4 ерітіндісі Cu H+сирек жерді бөлу колоннасын пайдалануға дайындау үшін колоннаға ағу үшін пайдаланылады. Бір адсорбциялық бағанды ​​және үш бөлу бағандарын тізбектей қосқаннан кейін, EDT A (0 015M) пайдаланыңыз: Элюцияны бөлу үшін бірінші адсорбциялық колоннаның кірісінен ағып кетеді (сілтісіздендіру жылдамдығы 1 2см/мин）。 Неодим алдымен шығыста ағып жатқанда. сілтісіздендірумен айыру кезінде үшінші сепарация колоннасы, оны қабылдағышпен жинауға және Nd2O3 жанама өнімін алу үшін химиялық өңдеуге болады, бөлу колоннасындағы неодим бөлінгеннен кейін, бөлу колоннасының шығысында таза PrCl3 ерітіндісі жиналады және химиялық өңдеуге ұшырайды. Pr6O11 өнімін өндіру үшін негізгі процесс келесідей: шикізат → қоректік ерітіндіні дайындау → адсорбциялық колоннадағы сирек жерді адсорбциялау → бөлу колоннасын қосу → сілтілеуді бөлу → таза празеодим ерітіндісін жинау → қымыздық қышқылын тұндыру → анықтау → орау.

2) P-204 экстракция әдісімен празеодим оксиді өнімдерін өндіру: шикізат ретінде лантан церий празеодим хлориді (La, Ce, Pr) Cl3 пайдалану. Шикізатты сұйықтыққа араластырыңыз, P-204 сабындаңыз және экстрагент ерітіндісін алу үшін керосин қосыңыз. Аралас тазарту экстракциялық резервуарындағы экстракцияланған празеодимнен азық сұйықтығын бөліңіз. Содан кейін органикалық фазадағы қоспаларды жуып, таза PrCl3 ерітіндісін алу үшін празеодимді алу үшін HCl пайдаланыңыз. Празодим оксиді өнімін алу үшін қымыздық қышқылымен, кальцинмен және қаптамамен тұнбаға түсіріңіз. Негізгі процесс келесідей: шикізат → азықтық ерітіндіні дайындау → П-204 празеодимді экстракциялау → жуу → празеодимді түбінен қышқылдан тазарту → таза PrCl3 ерітіндісі → қымыздық қышқылын тұндыру → күйдіру → сынау → орау (празодим оксиді өнімдері).

3) P507 экстракция әдісімен празеодим оксиді өнімдерін өндіру: Шикізат ретінде оңтүстік иондық сирек жер концентратынан алынған церий празеодим хлориді (Ce, Pr) Cl3 пайдалану (REO ≥ 45%, празеодим оксиді ≥ 75%). Дайындалған қоректік ерітіндімен және экстракциялық резервуардағы P507 экстрагентімен празеодимді экстракциялаудан кейін органикалық фазадағы қоспалар HCl-мен жуылады. Соңында, таза PrCl3 ерітіндісін алу үшін празеодимді HCl-мен бірге экстракциялайды. Празодимді қымыздық қышқылымен тұндыру, күйдіру және орау празеодим оксиді өнімдерін береді. Негізгі процесс келесідей: шикізат → жем ерітіндісін дайындау → П-507 көмегімен празеодимді алу → қоспаны жуу → празеодимді кері экстракция → таза PrCl3 ерітіндісі → қымыздық қышқылын тұндыру → күйдіру → анықтау → орау (празодим өнімдері).

4) P507 экстракция әдісін қолданып празеодим оксиді өнімдерін өндіру: Шикізат ретінде Сычуань сирек жер концентратын өңдеуден алынған лантан празеодим хлориді (Cl, Pr) Cl3 пайдаланылады (REO ≥ 45%, празеодим %) тотығы және ол 80. жемдік сұйықтыққа дайындалады. Содан кейін празеодим сабындалған P507 экстракциялық агентімен экстракциялық цистернада экстракцияланады, ал органикалық фазадағы қоспалар HCl жуу арқылы жойылады. Содан кейін HCl таза PrCl3 ерітіндісін алу үшін празеодимді кері экстракциялау үшін пайдаланылды. Празодим оксидінің өнімдері празеодимді қымыздық қышқылымен тұндыру, күйдіру және орау арқылы алынады. Негізгі процесс: шикізат → ингредиент ерітіндісі → празеодимді P-507 экстракциясы → қоспаны жуу → празеодимді кері экстракция → таза PrCl3 ерітіндісі → қымыздық қышқылын тұндыру → күйдіру → сынау → орау (празодим оксиді өнімдері).

Қазіргі уақытта Қытайда празеодим оксиді өнімдерін өндірудің негізгі технологиялық технологиясы әртүрлі жеке сирек жер оксидтерінің өнеркәсіптік өндірісінде кеңінен қолданылған және сол жерде алдыңғы қатарлы өндіріс технологиясына айналған тұз қышқылы жүйесін қолданатын P507 экстракция әдісі болып табылады. дүние жүзіндегі өнеркәсіп, алдыңғы қатарда.

Қолданба

1. Сирек жер әйнегінде қолдану

Әйнектің әртүрлі құрамдас бөліктеріне сирек жер оксидтерін қосқаннан кейін жасыл шыны, лазерлік шыны, магниттік-оптикалық және талшықты-оптикалық шыны сияқты сирек жер көзілдіріктерінің әртүрлі түстері жасалуы мүмкін және олардың қолданылуы күн сайын кеңейіп келеді. Шыныға празеодим оксидін қосқаннан кейін жоғары сапалы көркемдік құндылығы бар және асыл тастарды имитациялай алатын жасыл түсті шыны жасауға болады. Бұл әйнектің түрі кәдімгі күн сәулесінің әсерінен жасыл болып көрінеді, ал шам жарығында түссіз дерлік. Сондықтан оны тартымды түстері мен сүйкімді қасиеттері бар жалған асыл тастар мен асыл әшекейлер жасауға болады.

2. Сирек жер керамикасында қолданылуы

Сирек жер оксидтері жақсы өнімділігі бар көптеген сирек жер керамикаларын жасау үшін керамикадағы қоспалар ретінде пайдаланылуы мүмкін. Олардың ішінде сирек жердегі тамаша керамика өкілдік болып табылады. Ол жоғары іріктелген шикізатты пайдаланады және керамика құрамын дәл басқара алатын басқаруға оңай процестер мен өңдеу әдістерін қолданады. Оны екі түрге бөлуге болады: функционалды керамика және жоғары температуралы құрылымдық керамика. Сирек жер оксидтерін қосқаннан кейін олар әртүрлі қолданбалардың талаптарын қанағаттандыру үшін керамиканың агломерациясын, тығыздығын, микроқұрылымын және фазалық құрамын жақсарта алады. Празодим оксидінен жасалған керамикалық глазурь бояғыш ретінде пеш ішіндегі атмосфераға әсер етпейді, тұрақты түс көрінісі, жылтыр беті ашық, физикалық және химиялық қасиеттерін жақсартады, керамиканың термиялық тұрақтылығы мен сапасын жақсартады, түстердің әртүрлілігін арттырады, және шығындарды азайту. Керамикалық пигменттерге және глазурьге празеодим оксидін қосқаннан кейін сирек жер празеодим сары, празеодим жасыл, жылтыр асты қызыл пигменттер және ақ елес глазурь, піл сүйегінен жасалған сары глазурь, алма жасыл фарфор және т.б. алуға болады. Көркем фарфордың бұл түрі тиімділігі жоғары және жақсы экспортталады, ол шетелде танымал. Тиісті статистикаға сәйкес, керамикадағы празеодим неодимінің жаһандық қолданылуы мың тоннадан асады, сонымен қатар ол празеодим оксидінің негізгі пайдаланушысы болып табылады. Болашақта үлкен даму болады деп күтілуде.

3. Сирек жердегі тұрақты магниттерде қолданылуы

(Pr, Sm) Co5 тұрақты магнитінің максималды магниттік энергия өнімі (BH) m=27MG θ e (216K Дж/м3)。 Ал PrFeB (BH) m 40MG θ E (320K Дж/м3) құрайды. Сондықтан, Pr өндірілген тұрақты магниттерді пайдалану әлі де өнеркәсіптік және азаматтық салаларда әлеуетті қолданбаларға ие.

4. Корунд тегістеу дөңгелектерін өндіру үшін басқа салаларда қолдану.

Ақ корунд негізінде шамамен 0,25% празеодим неодим оксидін қосу сирек жер корундты тегістеу дөңгелектерін жасай алады, олардың тегістеу өнімділігін айтарлықтай жақсартады. Ұнтақтау жылдамдығын 30%-дан 100%-ға дейін арттырыңыз және қызмет ету мерзімін екі есеге арттырыңыз. Празодим оксиді белгілі бір материалдар үшін жақсы жылтырату қасиеттеріне ие, сондықтан оны жылтырату операциялары үшін жылтырату материалы ретінде пайдалануға болады. Оның құрамында церий негізіндегі жылтырататын ұнтақтағы шамамен 7,5% празеодим оксиді бар және негізінен оптикалық көзілдіріктерді, металл бұйымдарды, жалпақ шыныларды және теледидар түтіктерін жылтырату үшін қолданылады. Жылтырату әсері жақсы және қолдану көлемі үлкен, ол қазіргі уақытта Қытайдағы негізгі жылтырату ұнтағы болды. Сонымен қатар, мұнайды крекинг катализаторларын қолдану каталитикалық белсенділікті жақсартады және болат балқыту, балқытылған болатты тазарту және т.б. үшін қоспалар ретінде пайдаланылуы мүмкін. Қысқасы, празеодим оксидінің қолданылуы үнемі кеңеюде, сонымен қатар аралас күйде көбірек қолданылады. празеодим оксидінің бір түрі. Бұл үрдіс алдағы уақытта да жалғасады деген болжам бар.