Magiczny związek ziem rzadkich: tlenek prazeodymu

tlenek prazeodymu,formuła molekularnaPr6O11, 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 doprowadziło do szybkiego wzrostu 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.

Nieruchomości

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.Gdy 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 użyć 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 trzecia kolumna separacyjna podczas separacji poprzez ługowanie, może zostać zebrana przez odbiornik i poddana obróbce chemicznej w celu uzyskania 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 przebiega następująco: surowce → przygotowanie roztworu nawozowego → adsorpcja pierwiastków ziem rzadkich na kolumnie adsorpcyjnej → podłączenie kolumny separacyjnej → separacja poprzez ługowanie → zbieranie czystego roztworu prazeodymu → wytrącanie kwasu szczawiowego → detekcja → 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 → ekstrakcja odwrotna 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 i może również 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 wytwarzania 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 żółć prazeodymową pierwiastków ziem rzadkich, zieleń prazeodymową, 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 również 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). A (BH) m PrFeB wynosi 40MG θ E (320 K J/m3).Dlatego zastosowanie magnesów trwałych wytwarzanych przez Pr nadal ma 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 częściej stosuje się go w stanie mieszanym. pojedyncza forma tlenku prazeodymu.Szacuje się, że tendencja ta będzie kontynuowana w przyszłości.