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稀土的重要性及其过滤应用

2019年9月5日


DrM系统在采矿应用中的广泛部署


在世界各地,目前有超过150个过滤装置在生产镍、铜、锂和稀土元素(仅列举其中最重要的元素)的进程中运行。


过去几十年的技术发展导致各种应用对稀土元素(RRE)的需求不断增加。本文重点介绍稀土元素的生产,并概述FUNDABAC®和CONTIBAC®过滤系统带来的工艺改进。


在元素周期表的镧系元素中稀土元素占据第57到71位。正如它们的名称所表明,这些元素在自然界中并不稀有,相反,它们之所以被称为稀有,是因为由于在化学上非常相似,它们相互之间很难分离。 


大多数稀土都是金属,并且总是以混合矿石的形式存在,含有多种稀土成分——当你在自然界中发现它们时,其整个家族都会出现!这与铁或铜等其他金属来源不同,后者通常以单一金属的形式出现。


独居石和氟碳铀矿是两种具有重要商业价值且含有稀土元素的矿石,它们埋藏在砂岩(独居石)和岩层(氟碳铀矿)中,需要使用湿法冶金处理。


重镧族稀土元素(钆到钌)在独居石矿石中更为普遍,而氟碳铈矿矿石中轻稀土种类(镧到铕)更为丰富。虽然在这两种矿石中都发现了轻稀土,实际上铈才是自然界中发现最丰富的稀土元素。通过固/液分离使矿石破碎后,它通常以氧化物精矿的形式提取。传统上,作为混合稀土金属,它用于玻璃抛光,也用作消耗大吨量的石油精炼催化剂。铈的一个新的重要用途是用于汽车的催化转化器。其他稀土元素在自然界中的浓度较小,但对于现代生活各个方面的一些较新的应用具有重大的商业意义:如混合动力汽车和电动汽车的必需品、LED照明、风车发电机、医学上的核磁共振仪器、军事用途、手机、电视等——虽然在所有这些设备中的浓度都很小,但稀土元素在这些应用中发挥了独特的功能。和锂一样,稀土元素也被贴上能源关键元素的标签,并受到市场动荡的影响。


在过去几十年里,中国生产了全球约95%的稀土,由于政治和政策的原因,这造成了几次市场动荡。因此,其他国家越来越多地开采这些资源,将其用于国内采购。


基本的流程是先开采矿、接着磨矿,再通过浮选除去非稀土物质(脉石)。然后,富含稀土元素的粉末经过一种称为“裂解”的消化处理,从而产生富含稀土的溶液。根据矿石类型的不同,在高温下使用酸或腐蚀剂进行湿法冶金消解,产生稀土硫酸盐或氢氧化物,以及用于垃圾填埋的非金属固体。所有这些处理都会产生稀土精矿,需要通过溶剂萃取和逆流萃取进一步提纯步骤,从而分离出单独的元素。













FUNDABAC® 过滤器在稀土加工中的优势


FUNDABAC®过滤器用于去除裂解步骤中产生的富含稀土的液体中的矿煤矸石固体。FUNDABAC®的优势在于过滤器容器和内件均采用耐腐蚀材料,塑料部件(如聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚苯硫醚)可应用于工厂的某些部件,以取代高成本的金属合金,而后者对于具有可移动(如旋转)部件的系统而言将是强制性的。 


具有优良孔径的坚固过滤介质可提供所需的滤液纯度。此外,FUNDABAC®过滤器允许在同一单元操作中清洗滤饼,以提高稀土的产量。根据滤饼透气性的不同,可以进行喷雾和/或置换清洗。填埋滤饼同样需要清洗,以防止地下水污染。最后重要的一点是,FUNDABAC®可实现完全封闭、全自动化的操作。在温度超过100˚C的腐蚀性流体的环境下工作,操作员的安全可以确保。最重要的是,独居石矿石中含钍和铀,可以作为气体安全地从封闭的过滤设备中去除。


CONTIBAC®浓缩机可用于氯化氢浸出后氟碳铈矿中氧化铈的高效分离,是一种较好的浆液排出方式。如果安装的是FUNDABAC®过滤器,因为含有轻稀土元素,那么滤饼洗涤同样可以用于去除尽可能多的液体。使用单个处理单元回收产品和滤饼洗涤可简化工艺并显著降低设备成本。铈精矿中洗涤后的稀土元素再用其他工艺进一步提纯。


现代稀土加工设施回收废盐水、苛性盐和盐,以降低原材料的成本,最大限度减少废物产生。在这些辅助操作中,FUNDABAC®和CONTIBAC®过滤器还用于澄清弱盐水和抛光电解器的进料。电解槽膜对极少量的悬浮固体非常敏感,FUNDABAC®和CONTIBAC®过滤器提供的卓越过滤质量(对于0.5-1µm的颗粒,小于0.3-0.5 ppm)使其能够成功应用于采矿行业和其他领域数百个电解槽的上游端。









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