Tinh chế quặng monazite

Trang 1

Tách các nguyên tố đất hiếm

Trang 2

Nội dung

I. Đặt vấn đề

II. Giới thiệu về các phương pháp cổ điển :

1 Kết tinh phân đoạn

2 Kết tủa phân đoạn

3 Phương pháp thay đổi số oxihoa

III Kết luận

IV Tài liệu tham khảo

I. Đặt vấn đề

II. Giới thiệu về các phương pháp cổ điển :

2 Kết tủa phân đoạn

3 Phương pháp thay đổi số oxihoa

III Kết luận

IV Tài liệu tham khảo

2

Trang 3

I Đặt vấn đề

- Các nguyên tố đất hiếm có ứng dụng và vai trò to lớn trong các ngành công

nghiệp hiện nay

- Để sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên là các khoáng vật đất hiếm

việc nghiên cứu, tách các nguyên tố đất hiếm là rất cần thiết

- Các nguyên tố đất hiếm có ứng dụng và vai trò to lớn trong các ngành công

nghiệp hiện nay

- Để sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên là các khoáng vật đất hiếm

việc nghiên cứu, tách các nguyên tố đất hiếm là rất cần thiết

Trang 4

II Giới thiệu về các phương pháp tách cổ điển

. Cơ sở lí thuyết :

-. Dựa vào độ tan khác nhau của các muối kim loại đất hiếm để tách, phân chia

chúng thành những kim loại, hoặc các nhóm riêng biệt

Các nhà khoa học đã nghiên cứu đầy đủ các halogennua, nitrat, sunfat, oxalat cũng như các muối kép của các kim loại đất hiếm

. Cơ sở lí thuyết :

-. Dựa vào độ tan khác nhau của các muối kim loại đất hiếm để tách, phân chia

chúng thành những kim loại, hoặc các nhóm riêng biệt

Các nhà khoa học đã nghiên cứu đầy đủ các halogennua, nitrat, sunfat, oxalat cũng như các muối kép của các kim loại đất hiếm

4

Trang 5

Phương pháp kết tinh phân đoạn

 Cách tiến hành :

- Chuẩn bị các muối kim loại đất hiếm

- Tách sơ bộ Ce ra khỏi dung dịch (lợi dụng khả năng dễ chuyển thành Ce4+ của nó)

- Làm bốc hơi dung dịch đến khi mẫu giọt chất lỏng không đông lại thành chất nhão kết tinh khi làm lạnh, và để yên 1 thời gian (thường là qua 1 đêm ) để nó kết tinh chậm

Kết quả là những muối tan tốt nhất sẽ ở lại pha dung dịch còn những muối kém tan nhất sẽ kết tủa Lọc rửa kết tủa và ta tiếp tục làm kết tinh nhiều lần tương tự như trên

 Cách tiến hành :

- Chuẩn bị các muối kim loại đất hiếm

- Tách sơ bộ Ce ra khỏi dung dịch (lợi dụng khả năng dễ chuyển thành Ce4+ của nó)

- Làm bốc hơi dung dịch đến khi mẫu giọt chất lỏng không đông lại thành chất nhão kết tinh khi làm lạnh, và để yên 1 thời gian (thường là qua 1 đêm ) để nó kết tinh chậm

Kết quả là những muối tan tốt nhất sẽ ở lại pha dung dịch còn những muối kém tan nhất sẽ kết tủa Lọc rửa kết tủa và ta tiếp tục làm kết tinh nhiều lần tương tự như trên

Trang 6

Muối đất hiếm Tách Ce Ce4+

Bốc hơi,kết tinh phân đoạn

Dung dịch còn lại

Nhóm các đất hiếm.

6

Trang 7

- Các hợp chất dùng để tách = phương pháp kết tinh phân đoạn : sunfat, nitrat,

bromat, photphat, cromat, iodat,…… Nhưng các hợp chất kép dạng

Ln2(SO4)3.K2SO4.nH2O có vai trò quan trọng, to lớn trong việc tách các

nguyên tố đất hiếm thành 3 nhóm :

+ La, Ce, Pr, Nd, Sm (tạo thành những muối kép khó tan)

+ Gd, Tb, Eu (tạo những muối ít tan)

+ Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (các sunfat kép dễ tan)

- Các hợp chất dùng để tách = phương pháp kết tinh phân đoạn : sunfat, nitrat,

bromat, photphat, cromat, iodat,…… Nhưng các hợp chất kép dạng

Ln2(SO4)3.K2SO4.nH2O có vai trò quan trọng, to lớn trong việc tách các

nguyên tố đất hiếm thành 3 nhóm :

+ La, Ce, Pr, Nd, Sm (tạo thành những muối kép khó tan)

+ Gd, Tb, Eu (tạo những muối ít tan)

+ Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (các sunfat kép dễ tan)

Trang 8

Kết tủa, lọc

Kết tinh phân đoạn 16 bước Hòa tan

Kết tủa Lọc

Dung dịch RECl3

Dung dịch thải (NH4)2CO3

Kết tủa 90% La2CO3

Nước cái

Tinh thể nguyên chất (La2O3:99,98%)

Tách La bằng phương pháp kết tinh phân đoạn.

8

Trang 9

 Lưu ý :

- Khi tiến hành kết tinh phân đoạn, cần phải kiểm tra độ tinh khiết của các phần nhận được

- Dùng các p.p phân tích lý học, nghiên cứu các quang phổ hấp thụ của các muối, các quang phổ phát xạ, và các phương pháp quang phổ bằng tia Rơn-ghen

 Lưu ý :

- Khi tiến hành kết tinh phân đoạn, cần phải kiểm tra độ tinh khiết của các phần nhận được

- Dùng các p.p phân tích lý học, nghiên cứu các quang phổ hấp thụ của các muối, các quang phổ phát xạ, và các phương pháp quang phổ bằng tia Rơn-ghen

Trang 10

Phải cẩn thận khi tiến hành các giai đoạn.

10

Trang 11

2 Phương pháp kết tủa phân đoạn

 Cơ sở lí thuyết :

- Tất cả các bazo của các nguyên tố đất hiếm đều không tan và độ tan của chúng giảm dần từ La đến Lu

có thể tách các nguyên tố đất hiếm dưới dạng hydroxit ở các pH khác nhau

 Cơ sở lí thuyết :

- Tất cả các bazo của các nguyên tố đất hiếm đều không tan và độ tan của chúng giảm dần từ La đến Lu

có thể tách các nguyên tố đất hiếm dưới dạng hydroxit ở các pH khác nhau

Trang 12

Cách tiến hành

- Các chất làm kết tủa có thể là : NH3, NH4OH, ure, một số bazo vô cơ, cũng như

1 số bazo hữu cơ khác…

- Tiến hành kết tủa các hydroxit kim loại đất hiếm bằng các tác nhân trên

- Ta có thể tách được thành 2 nhóm

+ hidroxyt nhóm nhẹ : La(OH)3 -> Eu(OH)3

+ hidroxyt nhóm nặng : Y(OH)3, Gd(OH)3 ……… Lu(OH)3

- Các chất làm kết tủa có thể là : NH3, NH4OH, ure, một số bazo vô cơ, cũng như

1 số bazo hữu cơ khác…

- Tiến hành kết tủa các hydroxit kim loại đất hiếm bằng các tác nhân trên

- Ta có thể tách được thành 2 nhóm

+ hidroxyt nhóm nhẹ : La(OH)3 -> Eu(OH)3

+ hidroxyt nhóm nặng : Y(OH)3, Gd(OH)3 ……… Lu(OH)3

12

Trang 13

Phương pháp kết tủa phân đoạn

• - Kết tủa phân đoạn chỉ được sử dụng để tách các nguyên tố đất hiếm thành các nhóm , do khó khăn về lọc kết tủa và trạng thái cân bằng thiết lập chậm

Trang 14

Phương pháp thay đổi số oxihoa

• Cerium (IV) hoặc europi (II) có thể được tách ra từ các kim loại đất hiếm khác bởi phương pháp thay đổi số oxihoa

Xeri là nguyên tố khá phổ biến trong đất hiếm nó có nhiều ứng dụng to lớn trong công nghiệp như: sử dụng trong công nghệ chụp hình,phim ảnh, chất đánh bóng thủy tinh,…

Ce3+ dễ chuyển thành Ce4+.có thể bị oxy hóa bởi oxy hóa các chất như

hypoclorit , H2O2, ôxy trong khí quyển , hoặc điện phân có độ pH phù hợp , kết tủa nó là Cerium (IV) oxit hydrat

• Cerium (IV) hoặc europi (II) có thể được tách ra từ các kim loại đất hiếm khác bởi phương pháp thay đổi số oxihoa

Xeri là nguyên tố khá phổ biến trong đất hiếm nó có nhiều ứng dụng to lớn trong công nghiệp như: sử dụng trong công nghệ chụp hình,phim ảnh, chất đánh bóng thủy tinh,…

Ce3+ dễ chuyển thành Ce4+.có thể bị oxy hóa bởi oxy hóa các chất như

hypoclorit , H2O2, ôxy trong khí quyển , hoặc điện phân có độ pH phù hợp , kết tủa nó là Cerium (IV) oxit hydrat

14

Trang 15

Phương pháp thay đổi số oxihoa

Eu là nguyên tố tương đối hiếm có trữ lượng nhỏ nhất trong các nguyên tố đất hiếm với hàm lượng chiếm khoảng 0,05- 0,1% tổng đất hiếm nhưng nó có ứng dụng vô cùng lớn Eu dùng trong sản xuất tivi màu, máy chụp Xquang,đèn huỳnh quang…

Eu dễ bị khử từ Eu3+ xuống Eu2+

Eu3+ - e = Eu2+ E0= -0,43V

Eu là nguyên tố tương đối hiếm có trữ lượng nhỏ nhất trong các nguyên tố đất hiếm với hàm lượng chiếm khoảng 0,05- 0,1% tổng đất hiếm nhưng nó có ứng dụng vô cùng lớn Eu dùng trong sản xuất tivi màu, máy chụp Xquang,đèn huỳnh quang…

Eu dễ bị khử từ Eu3+ xuống Eu2+

Eu3+ - e = Eu2+ E0= -0,43V

Trang 18

III.Kết luận

• Không có phương pháp nào có đủ tiện ích để tách các nguyên tố đất hiếm dưới dạng tinh khiết và tách ra được hoàn toàn Vì thế biện pháp có lợi nhất về bề mặt kinh tế là kết hợp những phương pháp khác nhau,ứng dụng những phương pháp khác nhau trong các giai đoạn khác nhau cũng như phụ thuộc vào tính chất ban đầu của nguyên liệu để thu được hàm lượng cao nhất

18

Trang 19

5.Tài liệu tham khảo

• A review of the mineral processing and extractive metallurgy of rare earth

minerals-Patrick R.Taylor

• Xử lý chế biến đất hiếm tại Việt Nam- Báo cáo tổng kết của Viện Khoa học Xạ Hiếm

• Extractive metallurgy of rare earth –C.K.Gupta and N.Krishnamurthy

• Khảo sát quá trình tách Thori oxit từ quặng monazit thừa thiên huế- Nguyễn

Hoàng Vũ

• Tổng quan về đất hiếm ở Việt Nam- Bùi Tất Hợp

• Thorium By James B.Hedrick