Magiczny związek ziem rzadkich: tlenek prazeodymu

tlenek prazeodymu,wzór molekularnyPr6O11, masa cząsteczkowa 1021,44.

 

Można go stosować w szkle, hutnictwie oraz jako dodatek do proszku fluorescencyjnego. Tlenek prazeodymu jest jednym z ważnych produktów światłaprodukty ziem rzadkich.

 

Ze względu na swoje unikalne właściwości fizyczne i chemiczne jest szeroko stosowany w takich dziedzinach, jak ceramika, szkło, magnesy trwałe z metali ziem rzadkich, katalizatory krakingu z metali ziem rzadkich, proszki do polerowania z metali ziem rzadkich, materiały do ​​szlifowania i dodatki, z obiecującymi perspektywami.

 

Od lat 90. XX wieku w chińskiej technologii produkcji i sprzęcie do produkcji tlenku prazeodymu wprowadzono znaczące ulepszenia i ulepszenia, co spowodowało szybki wzrost produktów i produkcji. Nie tylko może spełnić wymagania krajowe i wymagania rynku, ale istnieje również znaczna część eksportu. Dlatego obecna technologia produkcji, produkty i produkcja tlenku prazeodymu w Chinach, a także zapotrzebowanie na dostawy na rynki krajowe i zagraniczne, należą do czołowych w tej samej branży na świecie.

pr6o11

Właściwości

 

Czarny proszek o gęstości 6,88 g/cm3, temperatura topnienia 2042 ℃, temperatura wrzenia 3760 ℃. Nierozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w kwasach, tworząc sole trójwartościowe. Dobra przewodność.

 
Synteza

 

1. Metoda separacji chemicznej. Obejmuje metodę krystalizacji frakcyjnej, metodę frakcjonowanego wytrącania i metodę utleniania. Te pierwsze oddziela się na podstawie różnicy w rozpuszczalności kryształów azotanów metali ziem rzadkich. Rozdział opiera się na różnych produktach objętości wytrącania kompleksowych soli siarczanowych metali ziem rzadkich. Ten ostatni oddziela się na podstawie utlenienia trójwartościowego Pr3+ do czterowartościowego Pr4+. Te trzy metody nie zostały zastosowane w produkcji przemysłowej ze względu na niski stopień odzysku pierwiastków ziem rzadkich, złożone procesy, trudne operacje, niską wydajność i wysokie koszty.

 

2. Metoda separacji. Obejmuje metodę separacji poprzez ekstrakcję kompleksową i metodę separacji poprzez zmydlanie P-507. W pierwszym przypadku zastosowano złożone ekstrakty DYPA i N-263 do ekstrakcji i oddzielenia prazeodymu z układu kwasu azotowego wzbogaconego prazeodymem w neodym, co daje 99% wydajność Pr6O11 wynoszącą 98%. Jednakże ze względu na złożony proces, duże zużycie czynników kompleksujących i wysokie koszty produktu, nie znalazł on zastosowania w produkcji przemysłowej. Te dwa ostatnie charakteryzują się dobrą ekstrakcją i separacją prazeodymu za pomocą P-507, oba zostały zastosowane w produkcji przemysłowej. Jednakże, ze względu na wysoką skuteczność ekstrakcji prazeodymu P-507 oraz dużą stratę P-204, metoda ekstrakcji i separacji P-507 jest obecnie powszechnie stosowana w produkcji przemysłowej.

 

3. Metoda wymiany jonowej jest rzadko stosowana w produkcji ze względu na długi proces, kłopotliwą obsługę i niską wydajność, ale czystość produktu Pr6O11 ≥ 99 5%, wydajność ≥ 85%, a wydajność na jednostkę urządzenia jest stosunkowo niska.

 

1) Produkcja wyrobów z tlenku prazeodymu metodą wymiany jonowej: z wykorzystaniem jako surowca związków wzbogaconych prazeodymem (Pr, Nd) 2Cl3. Przygotowuje się go do roztworu zasilającego (Pr, Nd) Cl3 i ładuje do kolumny adsorpcyjnej w celu adsorbowania nasyconych pierwiastków ziem rzadkich. Kiedy stężenie przychodzącego roztworu nawozowego jest takie samo jak stężenie na wylocie, adsorpcja pierwiastków ziem rzadkich jest zakończona i oczekuje na zastosowanie następnego procesu. Po załadowaniu kolumny do żywicy kationowej, roztwór CuSO4-H2SO4 wpływa do kolumny w celu przygotowania do użycia kolumny do rozdzielania CuH+ziem rzadkich. Po połączeniu jednej kolumny adsorpcyjnej i trzech kolumn separacyjnych szeregowo należy zastosować EDT A (0,015M). Wpływa z wlotu pierwszej kolumny adsorpcyjnej w celu rozdzielenia poprzez elucję (szybkość wymywania 1,2 cm/min). Kiedy neodym po raz pierwszy wypłynie na wylocie trzeciej kolumny separacyjnej podczas separacji poprzez ługowanie, można go zebrać do odbiornika i poddać obróbce chemicznej w celu otrzymania produktu ubocznego Nd2O3. Po oddzieleniu neodymu w kolumnie separacyjnej czysty roztwór PrCl3 zbiera się na wylocie kolumny separacyjnej i poddaje obróbce chemicznej. do wytworzenia produktu Pr6O11 Główny proces jest następujący: surowce → przygotowanie roztworu nawozowego → adsorpcja pierwiastka ziem rzadkich na kolumnie adsorpcyjnej → podłączenie kolumny separacyjnej → separacja poprzez ługowanie → zbieranie czystego roztworu prazeodymu → wytrącanie kwasu szczawiowego → wykrywanie → pakowanie.

 

2) Produkcja wyrobów z tlenku prazeodymu metodą ekstrakcji P-204: z wykorzystaniem jako surowca chlorku prazeodymu lantanu ceru (La, Ce, Pr) Cl3. Zmieszaj surowce w ciecz, zmydlaj P-204 i dodaj naftę, aby uzyskać roztwór ekstrahenta. Oddzielić płyn zasilający od wyekstrahowanego prazeodymu w zbiorniku ekstrakcyjnym z mieszanym klarowaniem. Następnie przemyć zanieczyszczenia w fazie organicznej i za pomocą HCl ekstrahować prazeodym, otrzymując czysty roztwór PrCl3. Wytrącić kwasem szczawiowym, kalcyną i zapakować, aby otrzymać produkt w postaci tlenku prazeodymu. Główny proces przebiega następująco: surowce → przygotowanie roztworu nawozowego → ekstrakcja prazeodymu P-204 → mycie → dolne odpędzanie prazeodymu kwasem → czysty roztwór PrCl3 → wytrącanie kwasem szczawiowym → kalcynacja → testowanie → pakowanie (produkty z tlenku prazeodymu).

 

3) Produkcja wyrobów z tlenku prazeodymu metodą ekstrakcji P507: Jako surowiec stosuje się chlorek prazeodymu ceru (Ce, Pr) Cl3 otrzymany z koncentratu jonów metali ziem rzadkich z południa (REO ≥ 45%, tlenek prazeodymu ≥ 75%). Po ekstrakcji prazeodymu przygotowanym roztworem nawozowym i ekstrahentem P507 w zbiorniku ekstrakcyjnym, zanieczyszczenia w fazie organicznej przemywa się HCl. Na koniec prazeodym ekstrahuje się ponownie HCl, otrzymując czysty roztwór PrCl3. Wytrącanie prazeodymu kwasem szczawiowym, kalcynacja i pakowanie dają produkty w postaci tlenku prazeodymu. Główny proces przebiega następująco: surowce → przygotowanie roztworu nawozowego → ekstrakcja prazeodymu P-507 → przemywanie zanieczyszczeń → odwrotna ekstrakcja prazeodymu → czysty roztwór PrCl3 → wytrącanie kwasem szczawiowym → kalcynacja → detekcja → pakowanie (produkty z tlenku prazeodymu).

 

4) Produkcja wyrobów z tlenku prazeodymu metodą ekstrakcji P507: Jako surowiec stosuje się chlorek prazeodymu lantanu (Cl, Pr) Cl3 otrzymywany z przetwarzania koncentratu pierwiastków ziem rzadkich w Syczuanie (REO ≥ 45%, tlenek prazeodymu 8,05%) i jest on przygotowany na płyn zasilający. Następnie prazeodym ekstrahuje się zmydlonym środkiem ekstrakcyjnym P507 w zbiorniku ekstrakcyjnym, a zanieczyszczenia w fazie organicznej usuwa się przez przemywanie HCl. Następnie do odwrotnej ekstrakcji prazeodymu użyto HCl, uzyskując czysty roztwór PrCl3. Produkty tlenku prazeodymu otrzymuje się przez wytrącenie prazeodymu kwasem szczawiowym, kalcynację i pakowanie. Główny proces to: surowce → roztwór składnika → ekstrakcja prazeodymu P-507 → przemywanie zanieczyszczeń → ekstrakcja odwrotna prazeodymu → czysty roztwór PrCl3 → wytrącanie kwasu szczawiowego → kalcynacja → testowanie → pakowanie (produkty z tlenku prazeodymu).

 

Obecnie główną technologią procesową wytwarzania produktów z tlenku prazeodymu w Chinach jest metoda ekstrakcji P507 przy użyciu układu kwasu solnego, która jest szeroko stosowana w przemysłowej produkcji różnych pojedynczych tlenków metali ziem rzadkich i stała się zaawansowaną technologią procesu produkcyjnego w tym samym branży na całym świecie, plasując się w czołówce.

 

Aplikacja

 

1. Zastosowanie w szkle ziem rzadkich

Po dodaniu tlenków metali ziem rzadkich do różnych składników szkła można wytwarzać różne kolory szkieł metali ziem rzadkich, takie jak szkło zielone, szkło laserowe, szkło magnetooptyczne i szkło światłowodowe, a ich zastosowania rozszerzają się z dnia na dzień. Po dodaniu do szkła tlenku prazeodymu można uzyskać szkło zabarwione na zielono, które ma wysokie walory artystyczne, a także może imitować kamienie szlachetne. Ten rodzaj szkła pod wpływem zwykłego światła słonecznego wygląda na zielony, podczas gdy w świetle świec jest prawie bezbarwny. Dlatego można go używać do wykonywania fałszywych kamieni szlachetnych i cennych ozdób o atrakcyjnych kolorach i uroczych właściwościach.

 

2. Zastosowanie w ceramice ziem rzadkich

Tlenki metali ziem rzadkich można stosować jako dodatki w ceramice, aby uzyskać wiele materiałów ceramicznych z metali ziem rzadkich o lepszych parametrach. Wśród nich reprezentatywna jest szlachetna ceramika z metali ziem rzadkich. Wykorzystuje wysoce wyselekcjonowane surowce i przyjmuje łatwe do kontrolowania procesy i techniki przetwarzania, które mogą dokładnie kontrolować skład ceramiki. Można ją podzielić na dwa rodzaje: ceramikę funkcjonalną i ceramikę konstrukcyjną wysokotemperaturową. Po dodaniu tlenków metali ziem rzadkich mogą poprawić spiekanie, gęstość, mikrostrukturę i skład fazowy ceramiki, aby spełnić wymagania różnych zastosowań. Szkliwo ceramiczne wykonane z tlenku prazeodymu jako barwnika nie podlega wpływowi atmosfery panującej w piecu, ma stabilną barwę, jasną powierzchnię szkliwa, może poprawić właściwości fizyczne i chemiczne, poprawić stabilność termiczną i jakość ceramiki, zwiększyć różnorodność kolorów, i obniżyć koszty. Po dodaniu tlenku prazeodymu do pigmentów i glazur ceramicznych można wytwarzać żółcień prazeodymową pierwiastków ziem rzadkich, zieleń prazeodymu, czerwone pigmenty podszkliwne i białą glazurę duchową, żółtą glazurę w kolorze kości słoniowej, porcelanę w kolorze zielonego jabłka itp. Ten rodzaj porcelany artystycznej charakteryzuje się wyższą wydajnością i jest dobrze eksportowany, co cieszy się popularnością za granicą. Według odpowiednich statystyk, światowe zastosowanie neodymu prazeodymu w ceramice wynosi ponad tysiąc ton, a kraj ten jest także głównym użytkownikiem tlenku prazeodymu. Oczekuje się, że w przyszłości nastąpi większy rozwój.

 

3. Zastosowanie w magnesach trwałych ziem rzadkich

Maksymalny produkt energii magnetycznej (BH) magnesu trwałego (Pr, Sm) Co5 m=27MG θ e (216 K J/m3). Natomiast (BH) m PrFeB wynosi 40MG θ E (320 K J/m3). Dlatego też magnesy trwałe produkowane przez Pr nadal mają potencjalne zastosowania zarówno w przemyśle, jak i cywilnym.

 

4. Zastosowanie w innych dziedzinach do produkcji ściernic korundowych.

Na bazie białego korundu dodanie około 0,25% tlenku neodymu prazeodymu może wytworzyć ściernice z korundu ziem rzadkich, znacznie poprawiając ich wydajność szlifowania. Zwiększ szybkość szlifowania o 30% do 100% i dwukrotnie wydłuż żywotność. Tlenek prazeodymu ma dobre właściwości polerskie w przypadku niektórych materiałów, dlatego może być stosowany jako materiał polerski do operacji polerskich. Zawiera około 7,5% tlenku prazeodymu w proszku polerskim na bazie ceru i jest stosowany głównie do polerowania szkieł optycznych, wyrobów metalowych, szkła płaskiego i lamp telewizyjnych. Efekt polerowania jest dobry, a objętość aplikacji duża, co obecnie stało się głównym proszkiem polerskim w Chinach. Ponadto zastosowanie katalizatorów krakingu ropy naftowej może poprawić aktywność katalityczną i można je stosować jako dodatki do produkcji stali, oczyszczania roztopionej stali itp. Krótko mówiąc, zastosowanie tlenku prazeodymu stale się rozszerza, przy czym coraz więcej jest stosowanych w stanie mieszanym. pojedyncza forma tlenku prazeodymu. Szacuje się, że tendencja ta będzie kontynuowana w przyszłości.


Czas publikacji: 26 maja 2023 r