Выделение редкоземельных металлов

0 Comment

Редкоземельные металлы

Экспедиции к выпаривателям родниковой воды - Бародинамика - Страница 4 из 6 - Форум сообщества "Глобальная Волна"

3 Декабря, 2012

Редкоземельные металлы — это сравнительно небольшая группа элементов, которая насчитывает всего 17 представителей. Все они представлены веществами серебристо-белого цвета.

Редкоземельные элементы и история их открытия

Данная группа веществ была открыта сравнительно недавно. Впервые образцы были обнаружены в 1794 году. В то время химик из Финляндии Юхан Гадолин исследовал образцы руды недалеко от местечка под названием Иттербю. Здесь он обнаружил неизвестную «жидкую землю», которую затем назвал в честь места нахождения — иттрий. Спустя некоторое время полученные образцы еще раз исследовал Мартин Клапорт, который выделил дополнительное вещество, названное в честь планеты Церера церием.

А к 1907 году было обнаружено уже 14 таких элементов.

Само же название «редкоземельные металлы» было введено в конце 18 века. Здесь отыграл роль тот факт, что все элементы этой группы образуют тугоплавкие оксиды, которые практически не растворяются в воде. Кроме того, ученые того времени ошибочно полагали, что эти металлы редко встречаются в земной коре.

Редкоземельные металлы: представители группы

Как уже упоминалось, эта группа насчитывает 17 химических элементов. Сюда относятся:

  • Лантан.
  • Церий (названный в честь планеты Цереры).
  • Физико-химические методы анализа - презентация, доклад, проект

  • Неодим.
  • Прадеозим.
  • Самарий.
  • Прометий.
  • Гадолиний.
  • Европий.
  • Тербий.
  • Гольмий.
  • Диспрозий.
  • Эрбий.
  • Иттербий.
  • Лютеций.
  • Тулий.
  • Редкоземельные магниты - Презентация 54652-41

Интересно, что наружные электронные уровни этих атомов практически одинаковы. Именно с этим связаны химические и физические свойства металлов.

Редкоземельные металлы и их химические свойства

Представители данной группы обладают довольно высокой реакционной способностью, которая особо высока при нагревании. Например, при повышенной температуре некоторые металлы способны реагировать с гидрогеном.

Кроме того, при нагревании эти элементы взаимодействуют с кислородом, образовывая стойкие, нерастворимые в воде оксиды. Кстати, при горении металлов в атмосферном кислороде наблюдается выделение значительного количества тепла. Именно для этой группы характерна пирофорность — свойство искриться в воздухе.

Редкоземельные металлы могут также образовывать гидроксиды, которые плохо растворяются в воде и обладают некоторые амфотерными свойствами.

Практически для всех представителей группы характерна степень окисления +3. Активность элементов неодинакова. Самым активным считается лантан.

Добыча редкоземельных металлов

В большинстве случаев редкоземельные металлы встречаются совместно. В одном образце породы содержится сразу несколько представителей группы. На сегодняшний день известно более 250 минералов, в составе которых имеются редкоземельные элементы. К основным минералам можно отнести монацит, паризит ксентим, ортит.

Наиболее распространенным веществом в земной коре считается церий. А вот тулия и лютеция в природе содержится наименьшее количество.

В 2008 году во всем мире добывалось примерно 124 тысячи тонн редкоземельных металлов. Лидерами в данном производстве считались такие страны, как Индия, Китай и Бразилия.

Еще одно место обширных залежей редкоземельных металлов было обнаружено в 2011 году. Эти территории находятся на дне Тихого океана, недалеко от Гавайских островов, Французской Полинезии и Таити.

Редкоземельные металлы и их применение

Совокупная цена редкоземельных металлов росла и до сокращения китайского экспорта ( Фото 2

Данные элементы используются в совершенно различных отраслях. Например, их широко применяют в стекольной промышленности. Во-первых, они повышают светопрозрачность стекла. Во-вторых, эти металлы используются для производства стекла специального назначения — стекла, поглощающие ультрафиолетовые лучи или пропускающие инфракрасные излечения. С помощь редкоземельных веществ производят жаростойкие стекла.

В нефтепереработке эти элементы выступают в роли катализаторов. Их используют также в химической промышленности для производства высококачественных красок, лаков и пигментов.

Источник: http://fb.ru/article/44595/redkozemelnyie-metallyi

способ выделения фосфата редкоземельных металлов из экстракционной фосфорной кислоты

Классы МПК:

C01F17/00  Соединения редкоземельных металлов, те скандия, иттрия, лантана или группы лантаноидов

C01B25/22  получение реакцией фосфатсодержащего сырья с кислотой, например мокрым способом 

Использование: в процессах извлечения РЗЭ при комплексной переработке фосфатов и апатитов. Сущность изобретения: экстракционную фосфорную кислоту, содержащую РЗЭ, пропускают через затравку в течение 5 15 мин. В качестве затравки используют гексагональный гранулированный фосфат суммы РЗЭ, полученный экструзией. Пропускают кислоту восходящим потоком. Температура 60 80°С. Массовое соотношение экстракционной фосфорной кислоты и затравки (5 15) 1. Получают фосфат РЗЭ. Способ позволяет извлекать фосфат РЗЭ в процессе производства фосфорной кислоты и удобрений. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам попутного извлечения солей редкоземельных элементов при комплексной переработке природных фосфатов и апатитов и может быть использовано для получения фосфата редкоземельных металлов на предприятиях, производящих фосфорную кислоту и фосфорсодержащие удобрения по сернокислотному методу.

Известен способ выделения фосфата редкоземельных металлов из экстракционной фосфорной кислоты, согласно которому экстракционную фосфорную кислоту смешивают с фосфатом церия при 40-80 о С в течение 3-23 мин, затем осадок фосфатов редкоземельных элементов отделяют от фосфорной кислоты и выводят в виде порошка [1]

Недостатками данного способа являются цикличность процесса и необходимость большого количества фосфата церия, что делает его мало приемлемым для больших промышленных установок.

Известен непрерывный способ выделения фосфатов редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты, заключающийся в пропускании экстракционной фосфорной кислоты нисходящим потоком через слой спеченной или прессованной затравки из моноклинного фосфата суммы редкоземельных металлов или гексагонального фосфата церия при 90-100 о С в течение 5-15 мин при массовом соотношении кислоты и затравки (2-4):1. При этом на поверхности затравки происходит кристаллизация растворенных в экстракционной фосфорной кислоте солей редкоземельных металлов [2]

КНР увеличит квоты экспорта редкоземельных металлов InvestFuture

При реализации данного способа на крупном промышленном производстве необходим большой начальный объем фосфатов редкоземельных металлов для затравки (массовое соотношение кислоты и затравки (2-4):1), т.е. по массе затравки требуется от одной четверти до половины от массы подаваемой на обработку экстракционной фосфорной кислоты. В частности, одновременная загрузка промышленного аппарата порцией затравки составит около 1000 кг. Затравку приходится заменять, когда на ней осядет из экстракционной фосфорной кислоты еще около 1000 кг фосфатов редкоземельных металлов, т.е. фактически после обработки 1000-10000 т фосфорной кислоты, что приводит к частым остановкам установки и снижает ее производительность. Кроме того, для затравки используют либо чистый фосфат церия, либо безводный моноклинный фосфат суммы редкоземельных металлов. В то же время на затравке кристаллизуется гексагональный фосфат суммы редкоземельных металлов и для получения новой затравки необходима обработка исходного фосфата при 400-500 о С, что требует дополнительного громоздкого оборудования и значительных энергозатрат. Кроме того, при кристаллизации фосфатов редкоземельных металлов на затравке наиболее интенсивно процесс происходит в каналах пористого слоя затравки, что приводит к перекрытию каналов осажденным фосфатом и снижению интенсивности процесса выделения фосфата редкоземельных металлов из экстракционной фосфорной кислоты.

Задача разработка способа выделения фосфата редкоземельных металлов, пригодного для получения продукта в условиях крупного промышленного производства фосфорной кислоты и удобрений с использованием недефицитных затравок, получение которых не требует значительных расходов энергии и может быть осуществлено непосредственно на том же предприятии без дополнительного оборудования.

Для этого в способе выделения фосфата редкоземельных металлов из экстракционной фосфорной кислоты, заключающемся в осаждении фосфата редкоземельных металлов путем кристаллизации на затравке из суммы фосфатов этих металлов при пропускании через нее экстракционной фосфорной кислоты с растворенными в ней солями редкоземельных металлов в течение 5-15 мин, согласно изобретению в качестве затравки используют гексагональный гранулированный фосфат суммы редкоземельных металлов, экстракционную кислоту пропускают через затравку восходящим потоком, при этом осаждение фосфата ведут при 60-80 о С и массовом соотношении экстракционной фосфорной кислоты и затравки (5-15):1.

Кроме того, в качестве затравки используют полученные экструзией цилиндрические гранулы гексагонального фосфата суммы редкоземельных металлов.

Сущность изобретения заключается в том, что при выделении фосфата редкоземельных металлов из экстракционной фосфорной кислоты в качестве затравки используют гранулы, изготовленные из гексагонального фосфата редкоземельных металлов, который кристаллизуется на затравке, и в результате не требуется термической обработки фосфата при изготовлении затравки, что снижает энергетические затраты производства. Поиск режимов кристаллизации фосфата редкоземельных металлов показал, что осаждение на затравке из гексагонального гранулированного фосфата редкоземельных металлов происходит при 60-80 о С, массовом соотношении экстракционной фосфорной кислоты и затравки (5-15):1, при этом экстракционная фосфорная кислота пропускается через затравку восходящим потоком. При отношении массы кислоты и затравки ниже 5:1 содержание в конечном продукте фосфата редкоземельных металлов вследствие засорения примесями, в основном, сульфата кальция, а также фосфата алюминия. При соотношении массы кислоты и затравки выше 15:1 падает выход продукта и большое количество солей редкоземельных металлов остается в фосфорной кислоте.

Пропускание экстракционной фосфорной кислоты через затравку восходящим потоком способствует снижению примесей в конечном продукте, так как на поверхности гранул затравки удерживаются только кристаллы фосфата редкоземельных металлов. Примеси сульфата кальция, кремнегеля не удерживаются на поверхности гранул, поскольку восходящий поток экстракционной фосфорной кислоты ворошит гранулы затравки и удаляет с них механически осадившиеся мелкодисперсные примеси, что улучшает качество продукта, а также увеличивает эффективность затравки, так как на большей поверхности гранул может происходить кристаллизация фосфата редкоземельных металлов. Указанный диапазон температур 60-80 о С ограничивает температурный режим, при котором можно получить товарный продукт процесса. При температурах ниже 60 о С продукт засоряется взвесью сульфата кальция, а при температуре выше 80 о С наблюдается изоморфная сокристаллизация сульфата кальция.

Гранулы гексагонального фосфата суммы редкоземельных элементов получают экструзией непосредственно из продукта выделенного фосфата редкоземельных металлов, что можно сделать непосредственно на предприятии.

П р и м е р 1. В аппарат колонного типа загружают на тарелки затравку цилиндрические гранулы, полученные экструзией из суммы гексагонального фосфата редкоземельных металлов. В аппарат подают восходящим потоком экстракционную фосфорную кислоту с температурой 70 о С, полученную при сернокислотном вскрытии апатита. На поверхности затравки в течение 5-15 мин происходит кристаллизация фосфата редкоземельных металлов. При отношении масс экстракционной фосфорной кислоты и затравки 5:1 получен выход продуктов 50% при содержании в нем фосфата редкоземельных металлов 80%

П р и м е р 2. При тех же условиях, что и в примере 1, но при соотношении масс экстракционной фосфорной кислоты и затравки 10:1 получен выход продукта 50% при содержании в нем фосфата редкоземельных металлов 90%

П р и м е р 3. При тех же условиях, что и в примере 1, но при соотношении масс экстракционной фосфорной кислоты и затравки 15:1 получен выход продукта 40% при содержании в нем фосфата редкоземельных металлов 90%

П р и м е р 4. В аппарат колонного типа с затравкой из гранулированного гексагонального фосфата редкоземельных металлов подают восходящим потоком экстракционную кислоту с температурой 80 о С. При соотношении масс экстракционной фосфорной кислоты и затравки 10:1 получен выход продукта 50% при содержании в нем фосфата редкоземельных элементов 80%

П р и м е р 5. В условиях примера 4, но при 60 о С получен выход продукта 30% при содержании в нем фосфата редкоземельных элементов 80%

Затравку с осадившимся на ней продуктом периодически диспергируют. Часть полученного фосфата редкоземельных металлов используют для регенерации затравки; пропустив ее через экструдер, получают на выходе цилиндрические гранулы гексагонального фосфата редкоземельных элементов.

Технический результат от использования изобретения эффективное извлечение фосфата редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вести Экономика - Мировой спрос на редкоземельные элементы (тыс. тонн)

1. СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ФОСФАТА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, заключающийся в осаждении фосфата редкоземельных мелаллов путем кристаллизации на затравке из суммы фосфатов этих металлов при пропускании через нее экстракционной фосфорной кислоты с растворенными в ней солями редкоземельных металлов в течение 5 15 мин, отличающийся тем, что в качестве затравки используют гексагональный гранулированный фосфат суммы редкоземельных металлов, экстракционную фосфорную кислоту пропускают через затравку восходящим потоком, при этом осаждение фосфата ведут при 60 — 80 o С и массовом соотношении экстракционной фосфорной кислоты и затравки 5 15 1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве затравки используют полученные экструзией цилиндрические гранулы гексагонального фосфата суммы редкоземельных металлов.

Источник: http://www.freepatent.ru/patents/2040472

Способ выделения церия из нитратных растворов, содержащих сумму редкоземельных элементов

C01F17/00 — Соединения редкоземельных металлов, т.е. скандия, иттрия, лантана или группы лантаноидов

Владельцы патента RU 2563015:

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственная компания «Русредмет»(ООО НПК»Русредмет») (RU)

Изобретение может быть использовано при переработке концентратов редкоземельных металлов. Для выделения церия из нитратного раствора, содержащего сумму редкоземельных элементов, церий окисляют до четырехвалентного состояния пероксидом водорода и осаждают аммиаком путем одновременного введения их отдельными порциями при постоянном перемешивании пульпы. Осуществляют контроль полноты протекания реакций. Пульпу нагревают и проводят фильтрацию, промывку осадка и сушку полученного гидроксида церия. Операции окисления и осаждения проводят при температуре раствора 40-50°C при pH 5,8-6,0. Пульпу нагревают до температуры 75-85°C и выдерживают при pH 5,8 в течение 30-60 минут с последующим введением в пульпу азотной кислоты до значения pH 4,5. Перед фильтрацией осуществляют выдержку пульпы для стабилизации pH. Полученный осадок гидроксида церия промывают дистиллированной водой методом репульпации-фильтрации. Изобретение позволяет повысить степень выделения церия из раствора и чистоту гидроксида церия при меньшем количестве операций. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к технологии переработки концентратов редкоземельных металлов, выделяемых из любых видов природного и техногенного сырья и содержащих церий в значительных количествах, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

В современном мире в соответствии с требованиями научно-технического прогресса сохраняется устойчивый рост потребления и производства редкоземельных металлов (РЗМ). Уровни производства и потребления РЗМ в промышленно развитых странах мира уже на протяжении нескольких десятков лет служат четкими индикаторами экономического развития и национальной безопасности.

По меткому выражению академика А.Е. Ферсмана, РЗМ являются «витаминами промышленности» и ее важным стратегическим потенциалом.

По оценкам Industrial Mineral Company of Australia, спрос на редкоземельные оксиды (РЗО) в 2014 г. должен достигнуть 200 тыс. тонн в год, существенно превысив показатели предыдущих лет.

Переходные металлы группы лантана, а также скандий и иттрий используют в самых разных областях современной техники: в радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, в металлургии и т.д.

Извлечение тория из растворов - Презентация 193652-19

По мере развития и расширения областей применения редкоземельных металлов, церий, в том числе в виде соединений достаточно высокой степени чистоты, приобретает растущее самостоятельное значение. Кроме того, значительное содержание этого элемента в большинстве перерабатываемых концентратов определяет преимущества его выделения из группы остальных РЗЭ на ранних стадиях технологического процесса. Такой подход существенно уменьшает объемы перерабатываемого вещества, что влечет за собой уменьшение потоков, объемов применяемой технологической аппаратуры и повышает экономическую эффективность производства.

Обычно для выделения церия используют отличия в свойствах его трех- и четырехвалентных соединений. Для этого церий окисляют химическими или электрохимическими методами, а затем отделяют от трехвалентных РЗЭ, используя низкую растворимость гидроксида Ce(IV) в минеральных кислотах (C.K. Gupta, N. Krishnamurthy Extractive Metallurgy of Rare Earths. L, NY, W. CRC Press, 2005, 522 p.).

Большинство методов получения чистого церия основаны на предварительном переводе его в четырехвалентное состояние с последующим отделением от остальных редкоземельных элементов осадительным, ионнообменным или экстракционным способами. Однако известные способы выделения церия не позволяют удовлетворительно решить поставленную задачу, поскольку либо не позволяют достаточно полно извлекать церий, либо не обеспечивают его достаточную чистоту, либо требуют организации многостадийных, сложных в аппаратурном отношении и энергозатратных процессов.

Известен способ выделения церия (патент РФ №2085493, опубл. 27.07.1997 г.), сущность которого заключается в том, что в раствор хлоридов редкоземельных элементов добавляют порциями либо непрерывно раствор гипохлорита натрия, калия или кальция (20-115 г/л) и 40-115 г/л гидроксида натрия, калия или кальция, интенсивно перемешивая реакционную массу, процесс ведут при 20-100°С и рН 1,7-5,5. Затем фильтрацией отделяют осадок гидроксида церия.

Недостатками способа являются загрязнение конечного продукта сопутствующими редкоземельными элементами (от двух до нескольких процентов) и невысокое извлечение церия (95%) в тех случаях, когда содержание примесей находится у нижнего из приведенных диапазонов значений. При этом до 5% церия остается в фильтрате и либо бесцельно теряется с отделяемым впоследствии лантаном, либо требует дополнительной стадии экстракционного отделения от последнего.

Известен способ выделения церия (+4) из азотнокислого раствора редкоземельных элементов, включающий разбавление редкоземельного раствора водой, гидролитическое осаждение церийсодержащего осадка при 70-100°С, отделение и промывку осадка от маточного раствора, причем воду для разбавления РЗЭ берут в количестве, отвечающем соотношению: [Н]исх +3[Се(+4)]исх <(Vдоб +Vисх )/Vисх <10[Се(+4)]исх. где [Н]исх. [Се(+4)]исх — численные значения концентраций свободной кислоты и церия (+4) в исходном растворе, выраженных в моль/л; Vисх. Vдоб — численные значения объемов исходного раствора и введенной воды, выраженных в л, причем осаждение проводят из полученного раствора в течение не менее 30 мин (патент РФ №2162821 опубл. 10.02.2001 г.).

По окончании процесса образовавшийся осадок основной соли церия (+4) отделяют от раствора трехвалентных РЗЭ фильтрованием. Осадок промывают 0,3 М раствором нитрата аммония. Промытый осадок сушат и прокаливают при температуре 900°С.

Предложенный способ позволяет получить высокочистый (>99,9%) цериевый продукт путем гидролитического осаждения церия (+4) из раствора суммы РЗЭ в течение 30 минут, в то время как при использовании известного способа для завершения процесса требуется 3 часа.

Недостатком процесса является то, что извлечение церия из раствора достаточно невелико (94,5%).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является промышленный способ окисления — осаждения церия с помощью пероксида водорода (А.И. Михайличенко, Е.Б. Михлин, Ю.Б. Патрикеев. Редкоземельные металлы. М. Металлургия, 1987, с.120-121). Процесс осуществляют следующим образом: в слабокислый раствор нитратов РЗМ при комнатной температуре прибавляют 30%-ный раствор пероксида водорода и 25%-ный раствор аммиака. Окисление церия происходит по следующим реакциям:

Пероксид водорода берут в 50%-ном избытке, процесс ведут с постоянным перемешиванием при рН 5-6. Затем пульпу нагревают до 90°С (до полного перехода красно-бурого осадка пероксида церия в бледно-желтый гидроксид четырехвалентного церия) и фильтруют. Дальнейшее выделение церия осуществляют экстракцией трибутилфосфатом. Для этого осадок гидроксида Се (IV) обрабатывают трибутилфосфатом (ТБФ), равновесным с 12М HNO3. При этом происходит экстракция четырехвалентного церия, а трехвалентные РЗМ переходят в рафинат. Органическую фазу четырежды промывают 2-4 М HNO3 для отмывки от трехвалентных РЗМ и реэкстрагируют из нее церий раствором кислоты с добавлением пероксида водорода. Таким образом получают достаточно чистый гидроксид церия.

Процессу также свойственны недостатки: периодичность и длительность процесса, большой расход реагентов, трудоемкость, низкое извлечение церия в готовую продукцию, образование пероксидных соединений церия, затрудняющее дальнейшее растворение гидроксида церия. Добавим, что достижение приемлемой чистоты не достигается на стадии окисления — осаждения церия и требует последующей экстракционной очистки.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в получении гидроксида церия с относительным содержанием в сумме РЗЭ не менее 96% и извлечением не менее 99,9% (остаточным содержанием церия в фильтрате, где сосредоточены остальные редкоземельные элементы не более 0,05 г/л). При этом результат должен достигаться уже на стадии окисления — осаждения и отделения осадка и не требовать дополнительных операций по очистке фильтрата от остаточного церия.

Технический результат достигается за счет того, что в известный процесс выделения церия из нитратного раствора, включающий окисление церия до четырехвалентного путем одновременного введения отдельных порций пероксида водорода и аммиака при постоянном перемешивании пульпы, контроль полноты протекания реакции, нагрев пульпы до заданной температуры, последующую фильтрацию, промывку осадка и сушку полученного гидроксида церия, внесены изменения, а именно:

— операцию окисления проводят при температуре раствора 40-50°С;

— окисление церия осуществляют введением стехиометрического количества пероксида водорода с одновременной нейтрализацией раствора газообразным аммиаком до значений рН 5,8-6,0, окончание процесса контролируют по изменению окраски осветленной части пульпы при добавлении к нему избытка перекиси водорода;

— после окончания окисления пульпу нагревают до 75-80°С, выдерживают в течение 30-60 минут при рН 5,8 при необходимости корректируя его азотной кислотой и газообразным аммиаком;

— после окончания выдержки в пульпу вводят азотную кислоту до рН 4,5,

— перед фильтрацией пульпу выдерживают для стабилизации рН до заданного значения — 4,5;

— полученный осадок гидроксида церия Се(ОН)4 промывают водой методом репульпации-фильтрации при соотношении Т:Ж=1:3 в две стадии

Проведение процесса окисления при температуре 40-50°С оптимизирует процесс увеличивая скорость протекания реакции окисления, однако дальнейшее повышение температуры выше 50°С приводит к потерям окислителя — перекиси водорода, так как начинается ее разложение.

Окисление осуществляется в интервале рН 5,8-6,0, что препятствует соосаждению гидроксидов трехвалентных РЗЭ, рН осаждения которых изменяется от 6,3 (для Lu, Yb) до 8,35 (для La) с четырехвалентным гидроксидом церия, и заканчивается при рН 5,8, при этом рН начала осаждения Се(ОН)4 находится в интервале 0,8-1,0, что позволяет наиболее полно отделить церий от других РЗЭ.

Выдержка пульпы при температуре 75-80°С, рН 5,8 в течение 30-60 мин, необходима для полного удаления избытка пероксида водорода из пульпы, при этом заданное значение рН 5,8 поддерживают газообразным аммиаком и азотной кислотой. Это означает, что за ходом процесса следят по величине кислотности среды, т.е. по значению рН. При увеличении этого значения подают азотную кислоту, а при снижении рН — газообразный аммиак.

Введение азотной кислоты в пульпу до установления значения рН 4,5 позволяет эффективно освободить твердую фазу (гидроксид церия) от примесей трехвалентных РЗЭ, неизбежно соосаждающихся с ним из-за локальных колебаний водородного показателя, так как их растворение начинается при рН менее 5,0. При рН 4,5 достигается гарантированный результат.

Фильтрацию с отделением Се(ОН)4 проводят только после стабилизации значения рН, для чего пульпу выдерживают в течение 1-1,5 часа. Водная отмывка отфильтрованного осадка гидроксида церия методом репульпации-фильтрации обеспечивает то, что основная масса маточного раствора осаждения, находящегося в порах частиц гидроксида церия, удалена и замещена водой.

Вышеуказанные частные признаки изобретения выявлены на основании анализа многочисленных исследований для установления оптимальных значений параметров отдельных операций процесса, которые позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения повышения извлечения и чистоты получаемого гидроксида церия и отсутствия необходимости дополнительной очистки от него раствора, содержащего остальные редкоземельные элементы.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в улучшении разделения церия и остальных редкоземельных металлов, повышении его чистоты и извлечения, а также в отсутствии дополнительных технически сложных операций для достижения поставленных целей.

Ниже приведены конкретные примеры осуществления заявляемого технического решения.

Пример 1. В исходный нитратный раствор, имеющий состав, приведенный в табл.1, при температуре 45°С вводили пероксид водорода отдельными порциями и постоянном перемешивании пульпы.

Процесс окисления церия пероксидом водорода сопровождается образованием наряду с гидроксидом церия (IV) пероксидных соединений церия состава CeO4 ·2H2 O или Се(ОН)2 ·(O·ОН)2. Последние при нагревании разлагаются с образованием Се(ОН)4. поэтому процесс окисления и ведут при температуре, отличной от комнатной, как в прототипе. Первый этап окисление заканчивается при введении в раствор пероксида водорода в количестве, соответствующем стехиометрии реакции.

Одновременно для нейтрализации свободной кислоты, выделявшейся в процессе гидролиза соли четырехвалентного церия, вводят газообразный аммиак, чтобы поднять рН до 5,8-6,0 и не допустить соосаждение трехвалентных РЗМ. Далее для контроля окончания процесса окисления порциями вводят избыток пероксида водорода до момента исчезновения окрашивания раствора. Процесс окисления закончен.

Затем нагревают пульпу до температуры 75°С и выдерживают при этой температуре и рН 5,8, посредством аммиака и азотной кислоты, в течение 40 минут, чтобы удалился избыток пероксида водорода.

По окончании выдержки для раскисления трехвалентных РЗМ, осажденных вместе с четырехвалентном церием, вводят азотную кислоту до момента, когда рН пульпы достигнет значения рН 4,5.

Для стабилизации значения рН пульпу выдерживают в течение часа, а затем проводят фильтрацию пульпы с отделением осадка Се(ОН)4 .

Полученный осадок подвергают промывке дистиллированной водой при соотношении Т:Ж=1:2 методом репульпации-фильтрации (неоднократной промывки). Промывка осадка ведется для удаления маточного раствора осаждения. Он ведется при определенных условиях, т.е. при соотношении Т:Ж. Контроль за окончанием процесса отмывки проводится по данным химического анализа осадка на содержание в нем компонентов маточника осаждения, т.е. аммиачной селитры. Для обеспечения того, чтобы основная масса содержащегося трехвалентного РЗМ азотнокислого раствора, находящегося в порах частиц гидроксида церия, была удалена и замещена водой, значение рН должно быть равным 5,6.

Состав фильтрата и осадка после отмывки кека методом репульпации-фильтрации (анализ пробы) приведен в таблице 2.

Осадок подвергают сушке и дальнейшей переработке в зависимости от его конкретного применения.

Степень извлечения церия из раствора в осадок рассчитывалась по концентрациям оксида церия в растворе до осаждения и после. Степень извлечения оксида церия равна:

где 25 — начальный объем раствора до осаждения церия, л;

106,7 — концентрация оксида церия в растворе до осаждения, г/л;

24,2 — конечный объем раствора после осаждения, л;

0,03 — концентрация оксида церия в растворе после осаждения, г/л.

Таким образом, по результатам опыта (пример 1) степень извлечения оксида церия составила 99,97% (более 99,9%, как заявлено в технической задаче).

Результаты исследования процесса извлечения церия из нитратных растворов, содержащих РЗЭ, приведены в таблице 3. В этой же таблице приведены данные по извлечению церия, осуществляемого аналогично примеру 1, но отличающиеся значениями отдельных параметров: рН, температурой и временем выдержки. Варьирование параметров проводилось только для процесса окисления, так как дальнейшие операции идентичны и не влияют на степень выделения церия, а лишь на его чистоту.

Соответственно:

в примере 2 опыт проводили при температуре 25°С;

в примере 3 — время выдержки пульпы после нагрева составляло 75 минут;

в примере 4 — азотная кислота вводилась до рН 5,2;

в примере 5 — выдержка пульпы перед фильтрацией составляла 1,5 часа, рН 4,5;

в примере 6 — выдержка пульпы перед фильтрацией составляла 45 минут, рН 4,5;

в примере 7 — окисление проводили в интервале рН 6,0-6,2.

Из таблицы 3 видно, что при проведении процесса при пониженной температуре (пример 2) значительное количество церия остается в растворе в трехвалентном виде (это видно по количеству ?РЗО в осадке), что объясняется неэффективным действием окислителя.

При выдержке пульпы после нагрева в течение 75 минут (пример 3) состав осадка церия практически не отличался от опыта с выдержкой пульпы 1 час. Это объясняется тем, что при таком способе окисления в растворе практически не присутствует избытка перекиси водорода, который необходимо разложить, поэтому достаточно выдержки пульпы в 1 час.

При введении азотной кислоты на растворение трехвалентных РЗЭ до рН 5,2 (пример 4) по составу осадка видно, что наряду с церием в нем присутствуют и трехвалентные РЗЭ, не растворившиеся при данном рН.

При выдержке пульпы в течение 1,5 часа (пример 5) состав осадка не отличался от опыта с выдержкой перед фильтрацией 1 час, однако при выдержке 45 минут (пример 6) в осадке присутствует самарий, имеющий самый близкий к церию рН осаждения. В процессе проведения эксперимента рН перед фильтрацией не был устойчив, незначительно сдвигаясь в кислую область.

При проведении окисления в интервале рН 6,0-6,2 (пример 7), несмотря на последующее введение азотной кислоты до рН 4,5, осадок содержал значительные количества трехвалентных РЗЭ, что говорит об их значительном соосаждении с церием в процессе окисления.

Анализ полученных результатов показывает, что оптимальными являются условия процесса, описанного в примере 1.

Преимущества предлагаемого способа выделения церия из нитратных растворов заключаются в том, что достигается улучшение разделения церия и остальных редкоземельных металлов, повышение его чистоты и извлечения, а также в отсутствии дополнительных технически сложных операций для достижения поставленного технического результата.

Кроме того, достигается снижение расхода пероксида водорода, извлечение оксида церия из нитратного раствора — не менее 99,9%, меньшее количество операций по сравнению с прототипом.

В настоящее время заканчиваются опытно-промышленные испытания предлагаемого способа, и его внедрение в промышленности будет осуществляться с 2014 г.

1. Способ выделения церия из нитратного раствора, содержащего сумму редкоземельных элементов, включающий окисление церия до четырехвалентного состояния пероксидом водорода, осаждение церия аммиаком путем одновременного введения их отдельными порциями при постоянном перемешивании пульпы, контроль полноты протекания реакций, нагрев пульпы до заданной температуры, последующую фильтрацию, промывку осадка и сушку полученного гидроксида церия, отличающийся тем, что операции окисления и осаждения проводят при температуре раствора 40-50°C при pH 5,8-6,0, затем пульпу нагревают до температуры 75-85°C и выдерживают при pH 5,8 в течение 30-60 минут с последующим введением в пульпу азотной кислоты до значения pH 4,5, перед фильтрацией осуществляют выдержку пульпы для стабилизации pH, а полученный осадок гидроксида церия промывают дистиллированной водой методом репульпации-фильтрации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии осаждения церия в качестве осадителя используют газообразный аммиак.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при нагреве и выдержке пульпы для удаления избытка перекиси водорода оптимальное значение pH 5,8 поддерживают аммиаком и азотной кислотой.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдержку пульпы перед фильтрацией выбирают в диапазоне 1-1,5 часа, а промывку полученного осадка осуществляют дистиллированной водой при соотношении Т:Ж=1:2 или Т:Ж=1:3 до значения pH 5,6.

Источник: http://www.findpatent.ru/patent/256/2563015.html

Американские геологи считают, что в скором времени возникнут серьезные международные конфликты из-за нехватки природных ресурсов. При этом, как ни странно, в числе наиболее вероятных агрессоров они называют Японию и… США.

И причиной конфликтов станет не нефть или газ. В первую очередь будет ощущаться нехватка редких металлов, без которых невозможно производство новейшей высокотехнологичной продукции, источников энергии и сложной электроники, оптики, а следовательно и оружия. Острая потребность возникнет в таких элементах, как галлий, селен, индий, теллур, церий и другие.

Список стран, добывающих эти ископаемые, весьма мал. Абсолютным лидером тут является Китай (120 тыс.т.), далее следуют Индия ( 2,70 тыс.т.) и Бразилия ( 0,65 тыс.т.) Да, Китай, впереди планеты всей со своими 95% этого рынка. Поднебесная устроила всем западло, резко сократив экспорт РЗМ. Япония со своей тягой к электронным новинкам уже оказалась в промышленном вакууме из-за остановки притока редких металлов в страну.( Спор за острова помог; ). Злые буржуины ( США, Великобритания, Япония ) пишут челобитную в ВТО, призывая образумить коварных китайцев, которым судя по всему на это наср..ь. Видно не так страшно это членство в ВТО, как его рисуют.

Попробуем разобраться с этим «редкоземельем».

Название «редкоземельные элементы» исторически сложилось в конце 18 — начале 19 века, когда ошибочно считалось, что минералы, содержащие элементы двух подсемейств — цериевого (лёгкие — La, Се, Рг, Nd, Sm, Eu) и иттриевого (тяжёлые — Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), редко встречаются в земной коре. В то же время по запасам сырья РЗМ не являются редкими, по суммарной распространённости они превосходят свинец в 10 раз, молибден — в 50 раз, вольфрам — в 165 раз.

Кроме того, РЗМ образуют тугоплавкие, практически не растворимые в воде оксиды. И с этим фактом связана вторая предпосылка для их наименования, ведь такие оксиды в начале 19 века и ранее назывались «землями».

В 1794 году финский химик Юхан Гадолин, исследуя рудные образцы вблизи шведского местечка Иттерби, обнаружил неизвестную до того «редкую землю», которую назвал по месту находки иттрий. Позже немецкий химик Мартин Клапрот разделил эти образцы на две «земли», для одной из которых он оставил имя иттрий, а другую назвал церий (в честь недавно открытой малой планеты Церера и по имени древнегреческой богини). Немного времени спустя шведский учёный Мосандер сумел выделить из того же образца ещё несколько «земель». Все они оказались оксидами новых элементов, получивших название «редкоземельные металлы». К 1907 году химики обнаружили и идентифицировали всего 14 таких элементов. На основе изучения рентгеновских свойств всем им были присвоены атомные номера от 57 (лантан) до 71 (лютеций), кроме 61. В целом на сегодня специалисты выделяют 16 редкоземельных элементов (в список добавились иттрий и скандий). Правильнее называть РЗМ — трудноземельными, потому что вроде бы их дохрена, а извлекаются трудно!

К редким металлам относят свыше 50 элементов периодической системы. За рубежом их иногда называются «менее обычные металлы» (Less Common Metals). Редкие металлы расположены в разных группах периодической системы и классифицировать их по каким-либо единым физико-химическим признакам невозможно. Общепринятая техническая классификация объединяет редкие металлы в пять групп по различным для каждой группы признакам .

I Литий, рубидий, цезий

II Бериллий

IV Титан, цирконий, гафний

V Ванадий, ниобий, тантал

VI Молибден, вольфрам

III Галлий, индий, таллий

IV Германий

VI Селен, теллур

VII Рений

III Скандий, иттрий, лантан и лантаниды

I Франций

II Радий

VI Актиний, торий, протактиний, уран, плутоний и др. трансурановые элементы

VII Полоний, технеций

Лёгкие редкие металлы обладают малой плотностью (от 0,54 г/см3 для Li до 1,87 г/см3 для Cs), химически весьма активны. По свойствам и методам получения они близки к лёгким цветным металлам (Al, Mg, Ca, Na).

Тугоплавкие характеризуются высокими температурами плавления (от 1670° С для Ti до 3410° С для W).

Элементы рассеянной группы металлов большей частью находятся в форме изоморфной примеси в минералах других элементов и извлекаются попутно из отходов металлургического и химического производства. Например, Ga — в производстве окиси Al2О3 (глинозёма), In — из отходов производства Zn и Рb.

К редкоземельным металлам относятся скандий, иттрий и 15 лантаноидов: «легкая» группа — лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий и европий; иттриевая группа — гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций. Диапазон их распространенности в земной коре довольно широк: от 0,003% по массе для лантана до 0,00008% для туллия и лютеция. Для сравнения, распространенность алюминия оценивается в 7,45%, меди — 0,01%, свинца — 0,002%.

Экспансия Китая на рынок редких земель началась 30 лет назад, ещё в 1981 году, когда было открыто и освоено гигантское коренное бастнезитовое месторождение BAYAN OBO, потенциал которого оценивался в 36 млн. т оксидов РЗМ. Для сравнения — все мировые запасы исчисляются 88 млн. т.”Поле чудес» близ г.Баотоу имеет площадь 50 кв.км. И в ближайшее десятилетие готовиться стать «Зоной развития высокотехнологичной редкоземельной промышленности» (Rare earth Hi-Tech Industrial Development Zone ).

— Не знаю, миф это или правда, — рассказывает начальник лаборатории отделения «Редкие металлы» ВНИИХТ, один из теперь уже немногих в нашей стране экспертов по редкоземельной продукции Андрей Селивановский, — но Ден Сяопину приписывают такие слова: «У нас нет нефти, зато у нас есть редкие земли».

И действительно, в КНР со всей серьёзностью подошли к добыче востребованного сырья. Это стало истинно народным делом.

— Однажды, в 1990 х, наш институт посетил гость из Китая, — продолжает Андрей Селивановский, — и мы спросили, как у них обстоят дела с редкими землями. Он ответил: в нашей деревне неплохо. Оказалось, это была не шутка.

Некоторая доля суммарных редкоземельных концентратов была выведена из-под государственного контроля. Причина в том, что часть редкоземельных руд Китая — это, по сути, глины. Содержание целевого сырья в них очень мало, а сами глины рассредоточены по обширной территории. Промышленная переработка в этом случае нерентабельна. И вот что было придумано: в крестьянские дворы по всей стране завозились глина и необходимые реактивы, к примеру сульфат натрия и щавелевая кислота. Люди помещали глину в бочки, разводили водой, размешивали палкой или мотором, добавляли сульфат натрия, затем фильтровали раствор, засыпали в него щавелевую кислоту и собирали осадок солей РЗМ с чистотой около 75%. Эти соли сдавали на частные предприятия, естественно, за деньги. Там соли очищали от примесей и получали чистый суммарный редкоземельный концентрат в виде оксидов. Продукт сбывали государству. Разделение же суммарных концентратов на элементы полностью находилось в руках государства. Со временем заводы тоже перешли к частным владельцам, но контроль производства и жёсткое наблюдение за распределением по-прежнему осуществлялись сверху. Страна постоянно наращивала разделительные мощности, чтобы продавать за рубеж как можно больше дорогих отдельных элементов и как можно меньше дешёвого суммарного концентрата. Разница в цене между ними весьма значительная. Суммарные концентраты сегодня стоят в районе 40 долларов за килограмм, а раздельные редкоземельные элементы — от 30 долларов за килограмм самария до 10 тыс. долларов за килограмм лютеция.

С конца 80 х годов прошлого века Китай регулярно поставлял всему миру редкие земли на самых выгодных условиях. В 90 х благодаря демпингу Китая цены на сырьё упали в два-четыре раза. Дело и в том, что выделение редкоземельных металлов из породы — процесс не только дорогой, но и экологически «грязный», а в КНР про экологию и экологические законы тогда ещё никто толком не слышал. В результате из-за китайского демпинга большинство рудников со сравнительно высокой себестоимостью добычи повсеместно стали закрываться. В том числе, месторождение «Маунтин Пасс» (Калифорния, США), где запасы полезных компонентов составляли несколько миллионов тонн и которое с середины 60 х до середины 80 х оставалось основным источником редкоземельного сырья в мире. СССР, добывавший до 1986 года 8 тыс. т редких земель в год, не стал исключением. Прекратили деятельность разделительные заводы во Франции и Штатах. Китай превратился в почти полного монополиста — по добыче, обогащению, первичной переработке, сепарации с получением индивидуальных элементов и конечных соединений. А в последние годы страна ощутимо увеличила использование редких земель в собственных высокотехнологичных производствах.

Редкие земли — это действительно стратегическое сырьё для любой крупной экономики. Например, выделение плутония из очень похожего по атомным свойствам урана происходит с помощью фторида лантана. В производстве монокристаллов для твердотельных лазеров (алюмоиттриевый, алюмогадолиниевый гранат) используется почти весь спектр редкоземельных элементов, и в первую очередь неодим, иттрий, церий, гадолиний и эрбий. Гадолиний, эрбий, диспрозий и европий благодаря уникальной способности поглощать нейтроны (высокому сечению захвата) добавляют в регулирующие стержни и в топливо для ядерных реакторов (уран-гадолиниевое и уран-эрбиевое). Например, доли процента эрбия могут продлить топливную кампанию на АЭС с трёх до пяти лет. Из этих же металлов делают специальные покрытия для защиты от радиации, используют в нейтронозахватной терапии для лечения запущенных раковых образований в головном мозге.

Редкие земли незаменимы в металлургии. Их смесь, так называемый мишметалл (сплав РЗМ, содержащий 45–50% Се, 20–25% La, 15–17% Nd и 8–10% других элементов), добавляется в сталь и абсорбирует паразитные элементы, такие как кислород, сера, фосфор. В результате сталь становится хладостойкой, жаропрочной, гибкой, улучшается её устойчивость к коррозии и вязкость. Также РЗМ используются для легирования титана, алюминия и других цветных металлов. Например, с помощью ввода иттриевой крошки на наноуровне в нержавеющую сталь во ВНИИНМ им. Бочвара в 2010 году сделали оболочки твэлов для БН 1200, которые будут выдерживать немыслимые ранее нагрузки — температуру до 1,2 тыс. градусов и мощное облучение.

Из самария-кобальта и ниодима-железа-бора сегодня изготавливают постоянные магниты, значительно превосходящие старые бариевые и стронциевые магнитотвёрдые ферриты. Без редкоземельных магнитов сегодня немыслимо почти ни одно электронное устройство.

Полирит, то есть оксид церия, служит как для полировки обычных зеркал, так и для производства жидкокристаллических дисплеев и светочувствительных стёкол, полировки оптических линз и драгоценных камней. Что же касается добавки РЗМ в состав оптических линз, то именно за счёт них появляются уникальные свойства селективного пропускания и высокого коэффициента преломления. РЗМ востребованы как катализаторы для оптимизации выделения из нефти светлых нефтепродуктов.

Редкие земли используются в люминофорах, компонентах аудиосистем, в качестве маркеров в медицине. Ими легируют кремний для полупроводников. Кроме того, установлена закономерность — чем «выше» технология, тем больше для её применения нужно РЗМ. Так, для одного гибридного автомобиля, соответствующего последним европейским экологическим стандартам, требуется уже около 10 кг редкоземельных металлов — в основном в моторе и в аккумуляторной батарее. В общем, современное мировое сообщество, учитывая его страсть к инновациям, крепко сидит на редкоземельной игле.

Теоретически выхода два: слезть с иглы либо уничтожить монополию Китая. Отказываться от достижений современной науки — солнечных батарей, мобильных телефонов и компьютеров, никто не собирается. Так что практически выход один: возродить добычу и производство РЗМ во всём мире. И хотя процесс обещает быть длительным и очень дорогим (по экспертным оценкам возрождение редкоземельной индустрии потребует 10 лет и десятков миллиардов долларов вложений).

— 20 лет назад редкоземельный комплекс СССР занимал третье место в мире по производству и второе место по запасам, полностью обеспечивая потребности внутреннего рынка и экспорта. В 1990 году было произведено 8,5 тыс. т РЗМ, при этом 5,5 тыс. т выдали предприятия Минсредмаша. Внутри страны потреблялось порядка 5 тыс. т. В настоящее время указанное производство отсутствует, а все потребности страны удовлетворяются за счёт импорта. Однако ОАО «ВНИИХТ» сохранило все необходимые компетенции, технологии и кадры и способно взять на себя технологическое лидерство по вскрытию руд, выщелачиванию и разделению суммарных концентратов РЗМ с получением групповых и индивидуальных элементов.

Доля редкоземельных металлов в промышленной продукции,  отходах производства в основном низкорентабельно. Остаются руды.

В мире для добычи редких земель используются специальные руды. Особенность минерально-сырьевой базы России в том, что чисто редкоземельных руд у нас нет. Есть комплексные, в которых, в том числе, содержатся РЗМ.

Единственным источником сырья в настоящее время является месторождение «Ловозеро» на Кольском полуострове, где добываетсяч минерал лопарит, который затем отправляется на переработку в Соликамск. Там из лопарита извлекают тантал, титан и ниобий. Затем редкоземельный остаток дезактивируется и направляется в Эстонию для получения индивидуальных редкоземельных элементов. И только небольшая часть попадает на наш Чепецкий механический завод, в город Глазов. Если построить новое разделительное производство (его в России нет), то весь цикл можно восстановить.

Правда, остаётся ещё один очень важный вопрос — кадровое обеспечение этой деятельности. Специалисты по редким землям в России есть, но их крайне мало. Впрочем, тема кадрового дефицита сегодня актуальна практически для всех отраслей отечественной промышленности.

Что же касается потенциального сырья, его в России достаточно: запасы РЗМ составляют 30% от мировых, то есть второе место по разведанным запасам и первое по прогнозным. РЗМ учтены в рудах 14 месторождений, причём преобладающая часть (60,2%) находится в апатит-нефелиновых рудах Кольского полуострова, при переработке которых РЗМ не извлекаются. Остальные запасы относятся к лопаритовым рудам Ловозёрского месторождения (14,2%), редкоземельно-апатитовым рудам Селигдарского месторождения в Якутии (22,8%) и, как попутные компоненты, редкометалльным рудам Улуг-Танзекского и нефтеносным песчаникам Ярегского месторождения.

Месторождение на территории Якутии уникальное. Содержание редких земель в его рудах достигает феноменальных показателей в 12%. При этом разведанные запасы руды составляют 150 млн. т, а прогнозные едва ли не больше всех мировых. Более того, эти руды в значительных количествах содержат редкие металлы, в частности большие концентрации (около 5%) ниобия.

А вот апатиты Кольского полуострова близко, и они вовсю используются,  из них делается лучшее в мире удобрение. По одной из технологий для получения из апатитов удобрений используется азотная кислота. При растворении в ней апатитов, процентов 80 редких земель переходят в раствор вместе с фосфором. И пропадают в полях. Но есть метод, мы принимали участие в его разработке, при котором после небольших изменений процесса переработки апатитов в удобрения можно организовать извлечение редких земель.

По другой технологии удобрение из апатитов делается посредством растворения в серной кислоте. При этом редкие земли в раствор не переходят, а остаются в отвале, который называется фосфогипсом и образует целые горы. На одном Воскресенском заводе фосфогипса 10–12 млн. т. Однако извлечь редкие земли из него куда сложнее, чем из раствора апатита в азотной кислоте. Это можно сделать, только если государство начнёт финансировать уничтожение отвалов фосфогипса. Заметим, что в апатите элементов среднетяжёлой подгруппы уже 8–9%, что совсем неплохо по мировым стандартам.

Ресурс редкоземельных металлов у России есть, находится он недалеко и уже разрабатывается. Осталось построить разделительное производство, войти в цепочку по переработке апатитов и можно восстановить своё третье место в мире по производству РЗМ.

Кто ещё участвует в банкете?США — 14 000 тыс.т. Австралия — 5800 тыс.т.,Индия- 1300 тыс.т. Бразилия-840 тыс.т. В Киргызтан пытаются влезть японцы.

P.S. Так почему последователи Дэн Сяопина показали всем «Балалайку»? Жадные? Хрен!

Умные! Через пару лет, при прогнозе потребления в 240 тыс.т РЗМ, они будут покупать все это ( хотелось чтобы у России ).

источник ноябрь 2012 г.

Россия, которая по запасам редкоземельных металлов занимает второе место на планете, до сих пор импортирует порядка 90% такой конечной продукции.

Такое заявление, как сказано на сайте Кремля, сделал Владимир Путин в рамках совещания с членами экономического блока кабмина и представителями бизнес-сообщества. Совещание прошло во время поездки президента в Великий Новгород, где он посетил предприятие "Акрон", производящее минеральные удобрения. По словам Путина, российское производство редкоземельных металлов составляет всего 2% от общемирового.

Президент заявил, что область применения редкоземельных металлов очень велика. Они используются в энергетике, нефтехимии, автопроме, судостроении, строительной индустрии и электронике. Критически важно собственное производство редкоземельных металлов и для оборонной отрасли, выпуска вооружений. В связи с этим Путин призвал развивать данную сферу.

Петров И.М. ООО "Исследовательская группа "Инфомайн"

Современные тенденции производства и потребления редкоземельных и редких металлов в мире и России

Редкоземельные (РЗЭ) и редкие металлы в настоящее время переживают очередной подъем повышенного интереса, обусловленного увеличивающимся спросом со стороны предприятий различных отраслей промышленности (главным образом высокотехнологичных).

Для рассматриваемых металлов характерны достаточная степень монополизации рынка (РЗМ, ниобий и бериллий), максимальная переработка сырья в стране его добычи (за исключением тантала), государственное регулирование в отрасли (РЗМ, ниобий, бериллий), преимущественное использование в высокотехнологичных отраслях, рост цен, в разной степени тренд на увеличение производства и использования. По показателю прогнозных темпов роста среди лидеров – литий и РЗМ (таблица 1).

Редкоземельные металлы.

Минерально-сырьевые запасы РЗМ оцениваются в настоящее время на уровне 118 млн т, при этом на долю КНР приходится около 47% всех запасов. Второе место по запасам РЗМ занимают страны СНГ (17%), где превалируют в основном месторождения России.

Мировое производство РЗМ значительно (в 4 раза) выросло за последние 30 лет. В настоящее время в мире выпускается около 120 тыс. т РЗО (РЗМ в пересчете на оксиды), около 90% приходится на КНР. Значительные запасы РЗМ, высокое содержание и низкая себестоимость позволили КНР установить контроль над рынком редких земель.

Одновременно в последние годы в КНР снижается экспорт РЗМ, при этом увеличивается выпуск готовых продуктов на их основе. Структура мирового потребления РЗМ уже подтверждает безусловное лидерство КНР, доля которой составляет более 50% потребления. Основные области использования РЗМ – производство магнитов, аккумуляторных сплавов, катализаторов крекинга для нефтепереработки и автокатализаторов, полирующих порошков для стекольной промышленности.

Примером перспективного использования РЗМ является возобновляемая энергетика. Для производства одного ветрогенератора мощностью 1 МВт на постоянных редкоземельных магнитах требуется до 200 кг РЗМ – прежде всего неодима. Ввод и использование ветроэнергетических мощностей в мире до 2020 г. потребует до 100 тыс. т неодима. В целом, по оптимистичным прогнозам, к этому году производство и потребление редких земель могут превысить 240 тыс. т, т.е. в 2 раза больше уровня 2013 г.

Сокращение поставок китайских РЗМ на мировой рынок вызвало в 2010-2011 г. беспрецедентный рост цен. Средневзвешенная цена РЗО взлетела в середине 2011 г. до 190 дол/кг. В конце 2012 г. цены снизились до 30-40 дол/кг.

Спровоцированный КНР дефицит вызвал также невиданную активность по разработке месторождений РЗМ в мире, они начаты в Австралии, США, Канаде и других странах. Реализованы уже проекты компаний Lynas (Австралия) и Molycorp (США), где имеется оптимальное соотношение запасов РЗМ и их содержания в руде (рис. 1).

Для России характерны значительные запасы РЗМ в неразрабатываемых месторождениях Восточной Сибири (Томторское, Чуктуконское, Катугинское, Белозиминское и др.), расположенных в сложных климатических условиях, что изначально обусловливает высокую капиталоемкость проектов их освоения. В связи с этим более привлекательно выглядит проект по разработке эвдиалитовых руд участка Аллуайв (Мурманская область).

В настоящее время единственным действующим источником редкоземельного сырья в России являются лопаритовые руды Ловозерского месторождения в Мурманской области. Получаемый на Ловозерском ГОКе концентрат поступает на гидрометаллургическую переработку на Соликамский магниевый завод, который выпускает карбонаты РЗМ. Объем выпуска в пересчете на оксиды составляет до 2 тыс. т. Почти весь объем произведенных карбонатов РЗМ поставляется на экспорт, главным образом в Эстонию (на завод "Силмет", принадлежащий компании Molycorp).

В то же время Россия импортирует различные соединения редких земель и непосредственно РЗМ в виде металлов и сплавов. Общий объем импорта в последние годы составлял от 12 до 18 млн. дол. Не вызывает сомнения необходимость создания мощностей на Соликамском магниевом заводе для разделения карбонатов РЗМ с получением различных соединений, востребованных на российском рынке.

Другой возможный путь увеличения производства РЗМ – их извлечение при попутной переработке апатита. Сейчас в этом направлении работает ряд предприятий, в частности компания "Акрон".

Редкие металлы.

Ниобий. Мировые запасы ниобия оцениваются на уровне 16 млн т, крупнейшими запасами обладает Бразилия (70%), доля России оценивается в 25%. Промышленную разработку месторождений ниобия ведут Бразилия, Канада, Россия и ряд других стран. При этом подавляющий объем добычи приходится на Бразилию – около 90%.

За последнее десятилетие производство ниобия в концентратах существенно выросло – с 25 тыс. т в 2001 г. до 65 тыс. т в 2012 г. Следует отметить, что мировой экономический кризис практически не сказался на добыче этого металла. Основным производителем ниобийсодержащих концентратов является бразильская компания CBMM.

Свыше 85-89% всего потребляемого в мире ниобиевого сырья приходится на производство феррониобия (здесь также превалирует Бразилия). Основная область его применения – выпуск стали и сплавов. Мировое потребление феррониобия хорошо коррелирует с выпуском стали, при этом очевиден тренд на рост (рис. 2).

Производимая сталь используется для выпуска строительных конструкций, специальных труб для эксплуатации в районах Севера, в автомобилестроении.

Цены на феррониобий стандартного сорта за последние годы выросли в 3 раза и установились на уровне 25-26 дол/кг. Рост цен обусловлен ростом спроса, нестабильной ситуацией в Африке и ужесточением эмбарго на поставки тантал-ниобиевых концентратов из Республики Конго.

В России имеются значительные запасы ниобия, подавляющая их часть сконцентрирована в неразрабатываемых месторождениях Восточной Сибири и Дальнего Востока. В настоящее время на территории России добычу ниобия осуществляет только Ловозерский ГОК. Компания "Стальмаг" (Красноярский край), разрабатывавшая Татарское месторождение, была закрыта в конце 2010 г.

Соликамский магниевый завод, перерабатывая лопаритовый концентрат, производит 400-450 т оксида ниобия. Большая часть выпускаемой продукции поставляется на экспорт в Германию и США. Часть оксида ниобия используется для производства ниобия и сплавов на Чепецком механическом заводе, где созданы значительные мощности (до 100 т в год).

Вместе с тем Россия осуществляет активный импорт феррониобия – объем годовых поставок находится на уровне 2-4 тыс. т. Это связано с организацией производства особо прочного штрипса для нефтегазовых труб на ряде металлургических предприятий России ("Северсталь", ММК).

Тантал. Минерально-сырьевые запасы тантала в мире оцениваются в настоящее время на уровне около 260 тыс. т, при этом около 90% этих запасов приходятся на Россию, Бразилию и Австралию.

Танталсодержащие концентраты выпускаются в более чем 10 странах. Общее содержание тантала в них снизилось с 1500 до 1000 т в последние годы. Основной объем выпуска (свыше 60%) приходится на страны Африки (Эфиопия, Руанда, Мозамбик, Конго и др.).

Основными переработчиками танталового сырья и производителями тантала являются компании Starck (Германия) и Cabot (США), суммарная доля которых на рынке составляет около 80%.

Тантал используется главным образом в виде порошка, слитков, проката и карбида тантала. В этом сегменте используется 80-90% всего производимого тантала, остальная часть приходится на выпуск химических соединений тантала высокой чистоты.

В структуре мирового потребления тантала превалирует электроника (главным образом производство конденсаторов) – свыше 50%, доля жаропрочных сплавов – около 20%. Спрос на тантал вызван в основном расширением использования танталовых конденсаторов в миниатюрных электронных устройствах, важной составляющей которых явились мобильные телефоны. В настоящее время в мире выпускается свыше 30 млрд танталовых конденсаторов. Однако не исключено обострение конкуренции танталу со стороны других (в частности керамических) материалов.

Определенный дефицит и нестабильность поставок сырья привели к росту цен на тантал-ниобиевые концентраты (рис. 3). Цена на танталитовый концентрат за последние 2 года достигла уровня свыше 200 дол/кг Та2О5.

Одновременно идет подготовка целого ряда новых проектов по разработке тантал-ниобиевых месторождений, в частности, в Египте и Саудовской Аравии.

В России имеются значительные запасы тантала, однако добычу тантала, содержащегося в небольших объемах в лопаритах, осуществляет опять-таки Ловозерский ГОК.

Соликамский магниевый завод из лопаритового концентрата выпускает 30-35 т оксида тантала (до 4 % мирового производства). Практически весь объем поставляется на экспорт (в Германию и Австрию). Металлический тантал в России не производится. Потребности в нем, которые удовлетворяются за счет импорта, изменяются в широких пределах – от 2 до 25 т в год; основными импортерами тантала являются предприятия, производящие танталовые конденсаторы.

Литий. Мировые запасы лития в недрах оцениваются на уровне 24 млн. т, при этом основная доля приходится на Боливию, Чили, Россию и Австралию. Существенный объем запасов (более 60%) учитывается в литийсодержащей рапе соляных озер.

Мировое производство лития постоянно растет (за исключением 2009 г.), в 2012 г. достигнут максимальный уровень добычи литиевого сырья – свыше 35 тыс. т (в пересчете на металл).

Крупнейшими производителями литиевого сырья являются Чили и Австралия – суммарно на их долю приходится в настоящее время свыше 60% всей мировой добычи. Мировой лидер – чилийская компания SQM, которая извлекает литий из соляных месторождений. В Австралии доминирующим источником лития являются пегматиты, разрабатываемые компанией Talison Minerals.

Мировое потребление литиевых соединений также стремительно увеличивается и в 2012 г. составило около 120 тыс. т. Основным литиевым продуктом выступает карбонат лития, на долю которого приходится около половины рынка литиевых соединений.

В структуре потребления лития в последнее десятилетие произошли изменения, связанные с уменьшением использования лития в производстве алюминиевых сплавов и, наоборот, резким увеличением потребления для выпуска литий-ионных перезаряжаемых батарей, на долю которых сейчас приходится уже 27% рынка лития. В этой области прогнозируется не менее бурный рост его объемов (в денежном выражении) в ближайшие годы (рис. 4).

Несмотря на большие запасы, в настоящее время добыча литиевого сырья в России практически не ведется. Единственным источником литиевого сырья для России являются импортные поставки соединений, осуществляемые из Чили и КНР. Объемы импортных поставок имеют явную тенденцию к росту в последние годы.

Основными покупателями карбоната лития в России являются ОАО Красноярский химико-металлургический завод и Новосибирский завод химических концентратов, имеющие мощности по переработке и выпуску литиевых соединений. В частности, Новосибирский завод химических концентратов использует импортный хлорид лития для получения металлического лития.

Бериллий. В оценочной структуре мировых запасов бериллия (около 200 тыс. т в пересчете на оксид) на долю России приходится около 50%. Значительными запасами характеризуется также сырьевая база лития США, которая за счет добычи бертрандитовых руд в штате Юта превалирует на рынке бериллиевого сырья. Разработка бериллийсодержащих месторождений осуществляется также в КНР.

Общая динамика добычи бериллия после кризиса характеризуется все-таки некоторым трендом на рост. Определенное количество бериллия в США производится из государственных запасов, а Ульбинский металлургический завод (УМЗ) в Казахстане перерабатывает старые запасы концентрата из России. На рынке бериллиевой продукции превалирует американская компания Brush (сейчас -Materion) – около 70%, свыше 20-25% производит УМЗ.

В структуре бериллиевой продукции основной объем приходится на бериллиевую бронзу – свыше 85%. В структуре мирового потребления бериллия выделяются потребительская электроника и телекоммуникационная продукция (рис. 5). В частности, контакты и разъемы в мобильных телефонах и портативной технике сделаны именно из медно-бериллиевых сплавов.

Бериллиевое сырье в настоящее время в России не добывается, корпорацией "Металлы Восточной Сибири" вместе с ОАО "Роснано" заявлено о проекте по разработке Ермаковского месторождения с производительностью по руде 25-30 тыс. т/год. Пока же Россия продолжает импортировать бериллиевую продукцию, при этом характерен рост поставок бериллиевой бронзы (20-25 т в год).

Для рассмотренных РЗМ и редких металлов роль России пока ограничивается значительными минерально-сырьевыми запасами в неразрабатываемых месторождениях, низким уровнем производства и одновременно импортными закупками.

Кардинально улучшение ситуации в России с производством и потреблением РЗМ и редких металлов должно быть связано с реализацией Государственной программы "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности на период до 2020 года", где отдельно выделена подпрограмма "Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов".

Категория. ресурсы | Добавил. igrek (09.11.2012)

Источник: http://igor-grek.com/publ/resource/rare_metal/12-1-0-824

Это интересно:

  • История болезни удаление матки История болезни На постоянные тянущие боли в нижнем отделе живота, усиливающиеся при физической нагрузке, слабость, недомогание. 2. АНАМНЕЗ Родилась в Минске в семье 3 по счету ребенком. Росла здоровым, крепким ребенком. В физическом и умственном развитии не уступала сверстникам. В детстве болела редко. […]
  • Вероятность поздней овуляции У большинства женщин поздняя овуляция вызывает некоторое беспокойство и непонимание. Им непонятно, это явление является нормальным или такой процесс может стать преградой для такой долгожданной беременности. Сегодня мы хотим рассказать о том, чем является овуляция и как позднее её наступление влияет на […]
  • Выбрать пол будущему ребенку КАК ВЫБРАТЬ ПОЛ БУДУЩЕГО РЕБЕНКА? Автор - К.П. Рой Если зачатие ребёнка происходит на 6, 8, 10, 12, 14 или 16 сутки после менструации, тогда должен родиться мальчик. Согласно астрологии хорошие дети рождаются только у совместимых партнёров. Многие священные писания дают рекомендации относительно […]
  • Выделение помещений общественным организациям (в ред. Федеральных законов от 01.12.2007 N 318-ФЗ, от 29.04.2008 N 58-ФЗ, от 30.06.2008 N 108-ФЗ, от 08.11.2008 N 195-ФЗ, от 17.07.2009 N 164-ФЗ, от 17.07.2009 N 173-ФЗ, с изм. внесенными Федеральным законом от 18.07.2009 N 181-ФЗ) Статья 17.1. Особенности порядка заключения договоров в отношении […]
  • Роды с поздней овуляцией Поздняя овуляция – вариант нормы или помеха материнству? Наибольшая ценность на Земле – жизнь, а главное таинство – ее зарождение. Ведущую роль в этом процессе играет овуляция. У здоровой женщины она происходит незаметно и задумываются о ней только тогда, когда начинают планировать появление малыша в […]
  • Базальная температура всегда высокая Базальная температура при беременности Некоторым будущим мамам рекомендуют измерять базальную температуру. Её измерение целесообразно до 12-14 недель беременности, именно в эти сроки она держится выше 37 градусов и может быть информативной для врача. После 14 недель беременности базальная температура […]
  • Аденокарцинома яичников 4 стадия По каким симптомам можно определить рак яичников? Рак яичников, хотя и недостаточно изучен в настоящее время, но медицинская наука все же достигла определенных результатов в борьбе с этим страшным заболеванием. Наиболее приемлемой теорией современности в отношении опухолей яичников считают генетическую […]
  • 19 неделя параметры плода 19 недель беременности: расположение плода и размер 20 Декабря, 2014 Ожидание рождения новой жизни - это волнительный период в жизни каждой женщины. Но любая будущая мамочка переживает, как должна проходить беременность и как должен развиваться младенец в ее животе. В этой статье буду рассмотрены основные […]
  • Классификация бесплодия животных Лекция 17, 18. Современные подходы к диагностике, лечению и профилактики бесплодия сельскохозяйственных животных. Трансплантация эмбрионов у сельскохозяйственных животных – 3ч Лекция 17, 18. Современные подходы к диагностике, лечению и профилактики бесплодия сельскохозяйственных животных. Трансплантация […]
  • 24 дня задержка хгч Хгч на 3 день задержки Задержка 3 дня, ХГЧ - 310 Хронические заболевания: нет Здравствуйте, у меня задержка 3 дня. Сдавала ХГЧ. Результат - 310. Сегодня ходила на узи, результаты такие: Тело матки: в anteversio-flexsio, размеры: 63*52*63 мм, форма: шаровидная, структура миометрия: однородная, эхогенность: […]
CLOSE
CLOSE