Чарівна рідкоземельна сполука: оксид празеодиму

оксид празеодиму,молекулярна формулаPr6O11, молекулярна маса 1021,44.

Його можна використовувати в склі, металургії, а також як добавку для флуоресцентного порошку. Оксид празеодиму є одним із важливих продуктів світларідкоземельні продукти.

Завдяки своїм унікальним фізичним і хімічним властивостям він широко використовується в таких сферах, як кераміка, скло, рідкоземельні постійні магніти, рідкоземельні каталізатори крекінгу, рідкоземельні полірувальні порошки, шліфувальні матеріали та добавки, з багатообіцяючими перспективами.

Починаючи з 1990-х років, китайська технологія виробництва та обладнання для оксиду празеодиму значно вдосконалювалися та вдосконалювалися зі швидким зростанням продукції та виробництва. Він не тільки може задовольнити внутрішній обсяг застосування та вимоги ринку, але також є значна кількість експорту. Таким чином, поточна технологія виробництва Китаю, продукти та виробництво оксиду празеодиму, а також попит на постачання на внутрішньому та зовнішньому ринках є одними з найкращих у цій галузі у світі.

Властивості

Чорний порошок, щільність 6,88 г/см3, температура плавлення 2042 ℃, температура кипіння 3760 ℃. Нерозчинний у воді, розчинний у кислотах з утворенням тривалентних солей. Хороша провідність.

 
Синтез

1. Метод хімічного розділення. Він включає метод фракційної кристалізації, метод фракційного осадження та метод окислення. Перший відокремлюється на основі різниці в кристалічній розчинності рідкоземельних нітратів. Розділення ґрунтується на різних об’ємних продуктах осадження рідкоземельних сульфатних комплексних солей. Останній відокремлюють на основі окислення тривалентного Pr3+ до чотиривалентного Pr4+. Ці три методи не були застосовані в промисловому виробництві через їх низьку швидкість відновлення рідкоземельних металів, складні процеси, важкі операції, низьку продуктивність і високу вартість.

2. Сепараційний спосіб. Включаючи метод поділу екстракції комплексу та метод поділу екстракції омилення P-507. Перший використовує комплексну екструзію DYPA та екстрагенти N-263 для вилучення та відділення празеодиму від системи азотної кислоти збагачення празеодиму неодимом, що призводить до 98% виходу Pr6O11 99%. Однак через складність процесу, високу витрату комплексоутворювачів і високу собівартість продукту він не знайшов застосування в промисловому виробництві. Останні два мають гарне вилучення та відділення празеодиму за допомогою P-507, обидва з яких були застосовані в промисловому виробництві. Однак через високу ефективність вилучення P-507 празеодиму та високий рівень втрат P-204 метод вилучення та розділення P-507 зараз широко використовується в промисловому виробництві.

3. Метод іонного обміну рідко використовується у виробництві через його тривалий процес, складну роботу та низький вихід, але чистота продукту Pr6O11 ≥ 99 5%, вихід ≥ 85%, а вихід на одиницю обладнання є відносно низьким.

1) Виробництво продуктів оксиду празеодиму іонообмінним методом: з використанням як сировини збагачених сполук празеодиму неодиму (Pr, Nd) 2Cl3. Його готують у вихідний розчин (Pr, Nd) Cl3 і завантажують в адсорбційну колонку для адсорбції насичених рідкоземельних елементів. Коли концентрація вхідного живильного розчину збігається з концентрацією витікання, адсорбція рідкісноземельних елементів завершується і очікується наступний процес для використання. Після завантаження колонки в катіонну смолу розчин CuSO4-H2SO4 використовується для надходження в колонку для підготовки колонки для розділення Cu H+рідкісноземельних елементів до використання. Після з’єднання однієї адсорбційної колонки та трьох роздільних колонок послідовно використовуйте EDT A (0,015M) Надходить із входу першої адсорбційної колонки для елюювання (швидкість вилуговування 1,2 см/хв). Коли неодим вперше витікає на виході з Третя розділова колона під час вилуговування може бути зібрана приймачем і хімічно оброблена для отримання побічного продукту Nd2O3. Після того, як неодим у розділовій колоні відокремлюється, чистий розчин PrCl3 збирається на виході з роздільної колони та піддається хімічній обробці. для виробництва продукту Pr6O11. Основний процес полягає в наступному: сировина → приготування вихідного розчину → адсорбція рідкоземельних елементів на адсорбційній колонці → підключення роздільної колонки → виділення чистого празеодиму → осадження щавлевої кислоти → упаковка.

2) Виробництво продуктів оксиду празеодиму методом екстракції Р-204: в якості сировини лантанцерій празеодим хлорид (La, Ce, Pr) Cl3. Сировину змішати в рідину, омилити Р-204 і додати гасу до розчину екстрагенту. Відокремте вихідну рідину від екстрагованого празеодиму в резервуарі для змішаного освітлення. Потім промийте домішки в органічній фазі та використовуйте HCl для вилучення празеодиму, щоб отримати чистий розчин PrCl3. Осаджують щавлевою кислотою, кальцинують і упаковують для отримання празеодимоксиду. Основний процес виглядає наступним чином: сировина → підготовка живильного розчину → екстракція празеодиму P-204 → промивка → відпарювання празеодиму з нижньої кислоти → чистий розчин PrCl3 → осадження щавлевою кислотою → прожарювання → випробування → упаковка (продукти оксиду празеодиму).

3) Виробництво продуктів оксиду празеодиму з використанням методу екстракції P507: використання хлориду празеодиму церію (Ce, Pr) Cl3, отриманого з південного іонного рідкоземельного концентрату як сировини (REO ≥ 45%, оксид празеодиму ≥ 75%). Після екстрагування празеодиму підготовленим живильним розчином і екстрагентом P507 в екстракційному резервуарі домішки в органічній фазі промивають HCl. Нарешті, празеодим екстрагують назад HCl, щоб отримати чистий розчин PrCl3. Осадження празеодиму щавлевою кислотою, прожарювання та упаковка дають продукти оксиду празеодиму. Основний процес виглядає наступним чином: сировина → приготування вихідного розчину → екстракція празеодиму за допомогою P-507 → промивання домішок → зворотна екстракція празеодиму → чистий розчин PrCl3 → осадження щавлевою кислотою → прожарювання → виявлення → упаковка (продукти оксиду празеодиму).

4) Виробництво продуктів оксиду празеодиму з використанням методу екстракції P507: Хлорид празеодиму лантану (Cl, Pr) Cl3, отриманий при переробці рідкоземельного концентрату Сичуані, використовується як сировина (REO ≥ 45%, оксид празеодиму 8,05%), і це готується в кормову рідину. Потім празеодим екстрагують омиленим екстракційним агентом P507 в екстракційному резервуарі, а домішки в органічній фазі видаляють шляхом промивання HCl. Потім HCl використовували для зворотної екстракції празеодиму для отримання чистого розчину PrCl3. Продукти оксиду празеодиму отримують осадженням празеодиму щавлевою кислотою, прожарюванням і фасуванням. Основний процес: сировина → розчин інгредієнтів → екстракція празеодиму P-507 → промивання домішок → зворотне вилучення празеодиму → чистий розчин PrCl3 → осадження щавлевої кислоти → прожарювання → випробування → упаковка (продукти оксиду празеодиму).

В даний час основною технологічною технологією виробництва продуктів оксиду празеодиму в Китаї є метод екстракції P507 із застосуванням системи соляної кислоти, яка широко використовується в промисловому виробництві різних індивідуальних рідкоземельних оксидів і стала передовою технологією виробничого процесу в тому ж галузі в усьому світі, займаючи одне з перших місць.

застосування

1. Застосування в рідкоземельному склі

Після додавання рідкоземельних оксидів до різних компонентів скла можна виготовляти рідкоземельні скла різних кольорів, наприклад, зелене скло, лазерне скло, магнітооптичне та волоконно-оптичне скло, і їх застосування розширюється з кожним днем. Після додавання оксиду празеодиму до скла можна виготовити скло зеленого кольору, яке має високу художню цінність і може імітувати дорогоцінні камені. Цей вид скла виглядає зеленим під дією звичайного сонячного світла, тоді як при світлі свічок воно майже безбарвне. Тому його можна використовувати для виготовлення підроблених дорогоцінних каменів і дорогоцінних прикрас із привабливими кольорами та чарівними якостями.

2. Застосування в рідкоземельній кераміці

Рідкоземельні оксиди можна використовувати як добавки в кераміці для виготовлення багатьох рідкоземельних керамічних виробів із кращими характеристиками. Репрезентативною серед них є рідкоземельна тонка кераміка. Він використовує високовідібрану сировину та використовує прості в контролі процеси та технології обробки, які можуть точно контролювати склад кераміки. Її можна розділити на два типи: функціональну кераміку та високотемпературну структурну кераміку. Після додавання рідкоземельних оксидів вони можуть покращити спікання, щільність, мікроструктуру та фазовий склад кераміки, щоб відповідати вимогам різних застосувань. Керамічна глазур, виготовлена ​​з оксиду празеодиму як барвника, не піддається впливу атмосфери всередині печі, має стабільний зовнішній вигляд кольору, яскраву поверхню глазурі, може покращити фізичні та хімічні властивості, покращити термічну стабільність та якість кераміки, збільшити різноманітність кольорів, і зменшити витрати. Після додавання оксиду празеодиму до керамічних пігментів і глазурі можна виготовити рідкоземельний празеодимовий жовтий, празеодимовий зелений, підглазурні червоні пігменти та білу глазур, жовту глазур кольору слонової кістки, яблучно-зелену порцеляну тощо. Цей вид художньої порцеляни має більш високу ефективність і добре експортується, що користується популярністю за кордоном. Згідно з відповідними статистичними даними, глобальне застосування празеодиму неодиму в кераміці становить понад тисячу тонн, і це також є основним споживачем оксиду празеодиму. Очікується, що в майбутньому буде більший розвиток.

3. Застосування в рідкоземельних постійних магнітах

Максимальний продукт магнітної енергії (BH) постійного магніту (Pr, Sm) Co5 m=27MG θ e (216K Дж/м3)。 А (BH) m PrFeB становить 40MG θ E (320K Дж/м3). Таким чином, використання постійних магнітів виробництва Pr все ще має потенційне застосування як у промисловості, так і в цивільній промисловості.

4. Застосування в інших галузях для виготовлення корундових шліфувальних кругів.

На основі білого корунду додавання приблизно 0,25% празеодиму оксиду неодиму може зробити рідкоземельні корундові шліфувальні круги, що значно покращує їх шліфувальні характеристики. Збільште швидкість помелу на 30% до 100% і подвоїть термін служби. Оксид празеодиму має хороші полірувальні властивості для певних матеріалів, тому його можна використовувати як полірувальний матеріал для операцій полірування. Він містить близько 7,5% оксиду празеодиму в полірувальному порошку на основі церію і в основному використовується для полірування оптичних стекол, металевих виробів, плоского скла та телевізійних трубок. Ефект полірування хороший, а обсяг нанесення великий, що в даний час стало основним полірувальним порошком у Китаї. Крім того, застосування каталізаторів крекінгу нафти може покращити каталітичну активність і може використовуватися як добавки для виробництва сталі, очищення розплавленої сталі тощо. Коротше кажучи, застосування оксиду празеодиму постійно розширюється, крім того, він використовується в змішаному стані. єдина форма оксиду празеодиму. За оцінками, ця тенденція збережеться і в майбутньому.