Rewşa Lêkolînê ya Niha û Perspektîfên Reagentên Pêvajoya Mîneralên Erdê yên Rare

Reagentên Pêvajoya Mîneralên Erdê yên Kêmdar: Berhevkar, Depresant, Frothers & Ajanên Leaching ji bo Vegerandina Bikêr û Berdewam

Hêmanên erdê yên kêm (REE) xwedan rêzek taybetmendiyên fîzîkî û kîmyewî yên awarte ne, ku wan di sepanên cihêreng de, ji elektronîk bigire heya karanîna leşkerî, krîtîk dike. Ew ji hêla welatên wekî Chinaîn, Dewletên Yekbûyî, Japonya û Avusturalya ve wekî mîneralên bingehîn têne pejirandin. Lêbelê, mîneralên erdê yên nadir bi cûrbecûr pir in lê di pola kêm de ne û bi gelemperî bi mîneralên gangue yên mîna hev re têkildar in. Kêfa wan bi giranî bi pêşkeftinên di reagentên hilberandina mîneral de ve girêdayî ye.

Ev gotar ji bo sûdwergirtina bi bandor a çavkaniyên erdên kêm hatiye amadekirin. Ew rewşa heyî ya lêkolîn û pêşvebirina reagentên flotasyonê ji bo kanên erdên kêm ên li ser bingeha mîneral, di nav de koleksiyoner, depresyonên kêmkirinê , çalakker û kefker , digel mekanîzmayên wan ên flotasyonê, kurte dike. Reagentên sûdwergirtina kîmyewî ji bo kanên erdên kêm ên celebê îyonî, di nav de ajanên rijandinê û ajanên barkirinê, jî têne nîqaş kirin, rewşa lêkolînê û mekanîzmayên wan ên rijandinê vedihewîne. Wekî din, rewşa heyî ya koleksiyonên flotasyonê yên erdên kêm tê nirxandin, û rêwerzên lêkolînê yên pêşerojê ji bo reagentên pêvajoya mîneralên erdên kêm têne analîz kirin. Armanca vê nirxandinê ew e ku ji bo pargîdanî û pisporên ku di pêvajoya mîneralên erdên kêm û pêşkeftina reagentan de mijûl in, referansek peyda bike.

0 Introduction

Hêmanên erdê yên nadir (REEs) skandyûm, yttrium û her 15 lanthanîd hene, ku bi tevahî 17 hêman in. Van hêman cûrbecûr taybetmendiyên fizîkî û kîmyewî yên awarte destnîşan dikin, ku wan di beşên cûrbecûr yên sivîl û leşkerî de, di nav de pîşesaziyên bijîjkî, enerjî, û parastinê de krîtîk dikin. Ew bi gelemperî wekî "vîtamînên pîşesaziyê", "hêmanên mûcîze", "hormonên çandiniyê," û "metalên şer" têne binav kirin, ji hêla neteweyên wekî Dewletên Yekbûyî, Chinaîn, Japonya, Avusturalya, Kanada û Yekîtiya Ewropî ve wekî mîneralên krîtîk têne pejirandin. Li gorî Enstîtuya Jeolojîk a Dewletên Yekbûyî (USGS), ji sala 2022-an ve, rezervên oksîda erdên nadir (REO) ya gerdûnî bi qasî 120 mîlyon ton radiweste, di serî de li Chinaîn (36.7%), Viyetnam (18.3%), Brezîlya (17.5%), Rusya (% 17.5), Hindistan (% 5.8, 3.3%) û Avusturalya (%).

Di kanên erdên kêm ên cîhanê de kanzayên Bayan Obo, Maoniuping, û Ganzhou yên Çînê, kana Çiyayê Pass li Dewletên Yekbûyî, kanên Araxa û Minasu li Brezîlyayê, depoya Gola Strange li Kanada, depoya Mount Weld li Avusturalya, û kanza Zandkopsdrift li Afrîkaya Başûr hene. Wekî din, parêzgehên başûrê Chinaînê, di nav de Jiangxi, Guangdong, Fujian, û Yunnan, malên zêdetirî 170 depoyên erda kêm ên îyon-adsorption-a-kalîteyê ne, ku wekî çavkaniya bingehîn a gerdûnî ya hêmanên erdên kêm ên navîn û giran in.

Zêdetirî 250 cûreyên mîneralên erdên kêm hatine nas kirin, ku bastnäsite ((Ce, La) (CO3)F), monazite ((Ce, La)PO4), xenotime (YPO4), yttrialite (Y2FeBe(SiO4) 2O2), û fergusonite (YNbO4) ango %95-XNUMX mîneralên erdî bi tevahî ji sedî XNUMX pêk tê. Lêbelê, van kanzayan bi gelemperî bi quartz, florît, barît, feldspar, calcite, û mîneralên din ên gangue yên silicate re têkildar in, di encamê de kanên pola nizm ên ku ji hev veqetandinê dijwar in. Bi vî rengî, sûdwergirtina ji kanzayên erdê yên nadir bi gelemperî pêdivî bi yekbûnek veqetandina gravîtasyonê, veqetandina magnetîkî, û flotasyonê heye da ku kanzayên pola nizm li konsantreyên pola şilandina pîşesaziyê nûve bike. Di mijara kanzayên erdên kêm ên bi îyon-adsorption de, hêmanên erdê yên nadir wekî îyonan li ser rûberên mîneral an di nav qatên krîstal de têne vegirtin, ji bo derxistina oksîtên erdê yên kêm pêdivî bi pêvajoyek kîmyewî heye.

Çi bi kanên erdên nadir ên ji mîneral an jî yên ji celebê îyonê ve mijûl bibe, sepandina reagentên başkirinê di destnîşankirina pileya hilberê, rêjeyên vegerandina erdên nadir , karîgeriya hilberînê, lêçûn û bandora li ser jîngehê de pir girîng e.

Ev gotar balê dikişîne ser sûdwergirtina jêhatî ya çavkaniyên erdên nadir, nihêrînek hûrgulî li ser celeb, mekanîzma û pêşkeftina lêkolînê ya reagentên flotasyonê (berhevkar, firax, rêkûpêk) ji bo kanzayên erdê yên kêm-bingeha mîneral, û her weha reagentên sûdwergirtina kîmyewî (ajanên şûştinê, ji bo ajansên rijandina erdê an jî cûreyên baranê). Ew di heman demê de rêwerzên pêşerojê ji bo lêkolîn û pêşkeftina di reagentên hilberandina mîneralên erdê yên kêm de pêşkêşî dike, ku armanc dike ku referansek ji pargîdan û lêkolînerên ku di veqetandina erdê kêm an pêşkeftina reagenta pîşesaziyê de mijûl dibin peyda bike.

1 Kolektîfên flotasyona Erdê Nadir

Berhevkar bi guheztina hîdrofobiya rûbera mîneralên armancê, bi guheztina hîdrofobiya rûbera mîneralên armancê, hêsantir dike ku wan bi bilbilan ve girêbide û taybetmendiyên wan ên avjeniyê baştir dike, di flotasyona erdê kêm de rolek girîng dilîzin. Li ser bingeha komên fonksiyonel, berhevokên ji bo flotasyona erdê kêm dikarin di nav asîdên hîdroksamîk, asîdên rûn, asîdên fosfonîk û reagentên din de werin dabeş kirin.1.1 Berhevkarên Asîda Hîdroksamîk

Koleksiyonên asîda hîdroxamîk, ku di salên 1980-an de hatine pêşve xistin, reagentên herî gelemperî yên ku di flotasyona erdê kêm de têne bikar anîn in. Asîdên hîdroksamîk, ku wekî oksîm jî têne zanîn, di du formên îzomerî de hene: oksîm (saziya keto) û asîda hîdroksamîk (saziya enol), ku oksîm serdest e. Her du îzomer ji hev vediqetin da ku di dema flotasyonê de anyonên yeksan ava bikin.

Koleksiyonên asîdên hîdroksamîk ên hevpar ên ku di flotasyona erdê kêm de têne bikar anîn ev in C7-C9 alkil hîdroksamîk asîd, 2-hîdroksî-3-nafthohydroxamîk asîd (H205), 1-hîdroksî-2-nafthohydroxamic acid (H203), asîda hîdroksamîk salicilic (L102), asîda hîdroksîloksamîk, asîda hîdroksamîk be. asîda hîdroksamîk (OMHA), û hilberên asîda hîdroksamîk ên guhertî an tevlihev, wek H316 (H205ek guhertî), P8 (bi piranî hîdroksînafthohydroxamîk asîda), LF8# (98% hîdroksînaphthohydroxamîk asîda), û kolektor 103 (asîda hîdroksamîk salicilic). Digel ku asîdên hîdroksamîk ji bo hêmanên erdê kêm bijartiyek baş nîşan didin, ew bi gelemperî di dema avdanê de germkirinê hewce dikin, ku dibe sedema lêçûnên enerjiyê bilindtir, û senteza wan jî dibe biha.

1.2 Berhevkarên Asîdên Çêrîn

Berhevkarên asîdên rûnê ji salên 1950-an vir ve dema ku oleic acid bi serfirazî li Çiyayê Pass li Dewletên Yekbûyî hate sepandin di flota erdê kêm de têne bikar anîn. Li Chinaînê, lêkolînên sîstematîkî yên li ser karanîna oleic acid û sabûna parafîn a oksîdkirî ji bo firotana erdê kêm di salên 1960-an de dest pê kir.

Berhevkarên asîdên rûn ji rûnên nebatî an heywanî yên xwezayî têne çêkirin, ku bi gelemperî ji tevliheviyek C10-C20 asîdên karboksîlîk ên têrbûyî û ne têrkirî an xwê têne çêkirin. Reagentên hevpar di nav de oleic acid, oleate sodyûm, rûnê tall, sabûna parafîn a oksîdî, rûnê fêkiyê Bacchus, fthalates, asîda nafthenîk, û derûvên neftê yên oksîdî hene. Lêbelê, berhevkarên asîda rûnê ji bo mîneralên erdê yên kêm bijartî kêm in û bi gelemperî hewceyê lêzêdekirina depresantan û verastkirina germahiyê dikin da ku bigihîjin veqetandina bi bandor.

Tê bawer kirin ku avdana mîneralên erdên kêm ên ku asîdên rûn bikar tînin têkiliyek ji adsorbasyona laşî, adsorbasyona kîmyewî, û reaksiyonên kîmyewî yên rûvî pêk tîne.

1.3 Berhevkarên Asîda Fosfonîk

Koleksiyonên asîda fosfonîk (—P=O) û fosfonat (—O—P=O) ji bo mîneralên metallîk li gorî berhevkarên hîdroksamîk û asîda rûn performansa flotasyona bihêztir nîşan didin. Lêbelê, berhevkarên asîda fosfonîk bi gelemperî xwedan hilbijartiyek kêmtir in.

Berhevkarên asîda fosfonîk ên ku naha têne bikar anîn di flotasyona erdê kêm de styrene phosphonic acid, p-toluene phosphonic acid, benzyl phosphonic acid, α-hydroxybenzyl phosphonic acid, û hilberên bazirganî yên wekî P538 û Flotinor 1682 hene.

1.4 Berhevkarên din

Ji xeynî asîdên hîdroksamîk, asîdên rûn, û asîdên fosfonîk, cûrbecûr berhevkarên nû têne lêkolîn kirin da ku karîgerî û hilbijartî ya flotasyona erdê kêm kêm bikin. Hin ji van sulfonat, thio-fosfat, û xwêyên ammonium çargoşe hene.

• Sulfonat : Hatiye ragihandin ku sulfonat di pêvajoyên flotasyonê de hilbijartin û performansek baş nîşan didin, lê sepandina wan di flotasyona mîneralên erdên nadir de hîn di qonaxên xwe yên destpêkê de ye.

• Tiyo-fosfat : Ev koleksiyoner pir caran di flotasyona mîneralên sulfîd de têne bikar anîn, lê lêkolînên li ser sepandina wan di flotasyona erdên nadir de berdewam in.

• Xwêyên Amonyûmê yên Çaremîn : Ev pêkhate ji bo şiyana wan a avjeniyê li ser mîneralên ne-sulfîd hatine lêkolînkirin, û di avjeniya erdên nadir de hin serkeftin hatine ragihandin. Ew bi rêya kişandina elektrostatîk bi rûyên mîneralên bi barkirina neyînî dixebitin.

Lekolînwan bi domdarî bi reajansên nû diceribînin da ku bandorkeriya hêlîna mîneralên erdên nadir zêde bikin, hem balê dikişînin ser başkirina rêjeyên başbûnê û hem jî kêmkirina bandora jîngehê ya van kîmyewî.

2 Depressants ji bo Rare Flotation Earth

Depresant di firotana mîneralên erda kêm de ji bo bijartî astengkirina mîneralên gangue bingehîn in, bi vî rengî bijartî û berberiya mîneralên erdên kêm ên mebest çêtir dikin. Mîneralên gangue yên seretayî yên ku bi kanzayên erdê yên nadir ve girêdayî ne, wek quartz, calcite, û barite, bi gelemperî tevgerên flotasyonê yên wekhev nîşan didin, ku astengkirina wan a bijartî girîng dike.

Depresantên hevpar ên di avjeniya erdê kêm de şûşeya avê (silikata sodyûm), florîdê sodyûm, tannin, û nîştê hene.

2.1 Sodyum Silicate (Glasa Avê)

Sodyum silicate, ku bi gelemperî wekî şûşeya avê tê zanîn, yek ji depresantên ku herî zêde tê bikar anîn di hêlîna erdê kêm de ye. Ew ji bo astengkirina mîneralên silicate yên wekî quartz û feldspar tê bikar anîn. Mekanîzmaya çalakiya depresyonê ya silîkata sodyûmê bi gelemperî ji damezrandina qatek silica ya li ser rûyê mîneralên gangê ve tê girêdan, ku pêşî li adsorbasyona kolektorê digire.

Cama avê depresantek bi bandor, kêm-mesref e, lê performansa wê dikare ji hêla faktorên wekî pH, giraniya ion, û doseya reagentê ve were bandor kirin. Lekolînwan li silîkatên guhertî û pêvekên kîmyewî yên din digerin da ku bijartiya cama avê baştir bikin.

2.2 Sodyum Floride

Florîdê sodyûmê ji bo kêmkirina kalsîtê di pêvajoyên avjeniya erdê yên kêm de tê bikar anîn. Bandora wê ya depresîv li ser reaksiyona di navbera îyonên florîd û îyonên kalsiyûmê de ye, ku li ser rûyê mîneral fîlimek florîdê kalsiyûmê ya bêçare ava dike, ku pêşî li adsorbasyona kolektorê digire.

Lêbelê, sodyûm florîd maddeyek pir jehrîn e, û karanîna wê dikare fikarên jîngehê û ewlehiyê çêbike. Wekî encamek, lêkolîner bi çalak alternatîfên ewledar digerin.

2.3 Tannin û Starch

Tannin û starch mînakên depresantên organîk in ku di flotasyona erdê kêm de têne bikar anîn. Tannên ku ji materyalên nebatê têne çêkirin, ji bo kêmkirina mîneralên gangue yên wekî barît û florît têne bikar anîn. Mekanîzmaya wan tevlîhevkirina bi îyonên metal ên li ser rûyê mîneralê re têkildar e, girêdana kolektorê kêm dike.

Starch bi gelemperî wekî depresantek ji bo hematite û mîneralên din ên hesin-hilgir di flotakirina mîneralên erdê yên kêm de tê bikar anîn. Têkiliya di navbera stark û mîneralan de bi gelemperî fizîkî ye, digel ku molekulên starchê li ser rûbera mîneral dişewitîne, pêşî li çalakiya kolektîf digire.

2.4 Depresantên Nû

Pêşkeftina depresantên nû qadek domdar a lêkolînê ye di flotasyona erdê kêm de. Van reagentên nû armanc dikin ku hilbijartî çêtir bikin û bandora jîngehê ya pêvajoya flotasyonê kêm bikin. Nimûneyên pêşkeftinên dawîn stêrkên guhertî, polîmerên sentetîk, û depresantên organîk ên biodegradable hene.

3 Frothers bo Rare Earth Flotation

Frothers di afirandina kefek bi îstîqrar de di hucreyên flotasyonê de rolek girîng dilîzin, ku îmkana veqetandina mîneralên erdê yên kêm ji materyalên gangê didin. Frothers bandorê li ser mezinahiya bulbikê, îstîqrara pê, û kînetîka flotasyonê dikin. Di flotasyona erdê kêm de fêkiyên ku herî zêde têne bikar anîn reagentên li ser bingeha alkol û ether-ê ne.

3.1 Frothers-based Alkol

Parzûnên-based alkolê, wek methyl isobutyl carbinol (MIBC) û rûnê çamê, bi berfirehî di firotana mîneral de, di nav de flotasyona erdê hindik de, têne bikar anîn. Van fêkiyan dibin alîkar ku gulikên piçûk, bi îstîqrar çêbibin ku levkirina pariyên hûr zêde dikin.

Parzûnên li ser alkolê nisbeten erzan û bi bandor in, lê performansa wan dikare li gorî faktorên wekî pH, pêkhatina mîneral, û danûstendinên reagentê ve girêdayî be.

3.2 Frothers-based Ether

Parçeyên ether-based, wek etherên polîpropîlen glycol (mînak, DF-250), di heman demê de bi gelemperî di firotana erdê kêm de têne bikar anîn. Van fêkiyan li gorî kelûpelên alkolê bilbilên ziravtir û kefiyên bi îstiqrar çêdikin. Lêbelê, pêlavên ether-ê dikarin bihatir bin û dibe ku hewceyê kontrolkirina dozê ya rastîn hewce bikin.

3.3 Roman Frothers

Lêkolîna li ser pêlên nû yên ji bo flotasyona erdê nadir balê dikişîne ser baştirkirina hilbijartî û aramiya kefiyê dema ku bandora jîngehê kêm bike. Di nav wan de fêkiyên biodegradable û fêkiyên bi berxwedanek çêtir a li hember hebûna rûn û gemarên din ên di şilava flotasyonê de hene.

4 Reagents Leaching bo Ion-Adsorption Ores Earth Rare

Xezalên erdên kêm ên bi îyon-adsorption yekta ne ji ber ku hêmanên erdê yên nadir li şûna ku di strukturên mîneral de girtî ne, li ser rûyê mîneralên axê têne kişandin. Van kanzayên bi gelemperî bi karanîna leachkirinê ne ji flotasyonê têne hilberandin. Ajanên şûştinê di vê pêvajoyê de bi derxistina îyonên erdê yên nadir ên ji rûberên axê re rolek girîng dilîzin.

4.1 Amonium Sulfate Leaching

Sulfate ammonium ji bo kanzayên erdên kêm ên îyon-adsorption akarê şûştinê ya herî gelemperî tê bikar anîn. Iyonên amonyûmê yên ku bi îyonên erdên kêm ên li ser rûbera mîneralên axê diguhezin, wan di nav çareseriyê de vediguherînin. Ev rêbaz ji ber lêçûn û sadebûna xwe bi berfirehî tê bikar anîn.

Lêbelê, şûştina sulfate ammonium dikare bibe sedema pirsgirêkên girîng ên jîngehê, nemaze di warê qirêjiya îyona ammonium de. Hewl tê dayîn ku alternatîfên hawirdorparêztir pêş bixin.

4.2 Sodyum Chloride û Magnesium Sulfate Leaching

Klorîdê sodyûm û sulfate magnesium wekî alternatîfên ammonium sulfate hatine lêkolîn kirin. Van reagentan bi mekanîzmayên pevguhertina îyonê yên mîna hev dixebitin lê xwedan avantaj e ku ji jîngehê kêmtir zirardar in. Lêbelê, ew di warê rêjeyên başbûnê de kêmtir bandorker in, û lêkolînek din hewce ye ku karanîna wan xweşbîn bike.

4.3 Organic Leaching Agents

Ajansên paqijkirina organîk, wekî asîta sîtrîk û EDTA, wekî alternatîfên hawirdorê yên li hember reagentên şûştina neorganîkî yên kevneşopî têne lêkolîn kirin. Van pêkhateyên organîk dikarin bi bandor îyonên erdê yên nadir bişewitînin, û derxistina wan ji madenê hêsantir dike. Lêbelê, lêçûna van reagentan ji bo pejirandina wan a berbelav faktorek sînordar e.

5 Ajanên barkirinê ji bo kanzayên Erdê yên Nadir ên Ion-Adsorption

Dema ku îyonên erdê yên nadir di nav çareseriyê de têne avêtin, pêdivî ye ku ew werin rijandin û vegerandin. Ajansên barkirinê têne bikar anîn da ku pêkhateyên erdên kêm ên ku dikarin ji çareseriya leach veqetînin çêbikin.

5.1 Ammonium Bîkarbonat

Bîkarbonat amonîyûm bi gelemperî tê bikar anîn da ku îyonên erdên nadir ên ji çareseriyên leylî wekî karbonatên erdê yên nadir bibarîne. Ev reagent bi bandor û bi lêçûn kêm e, lê ew dikare bermahiyên mezin ên avjeniya amonyum-ê hildiberîne, ku pirsgirêkên jîngehê derdixe holê.

5.2 Oxalic Acid

Oxalic acid bi berfirehî tê bikar anîn da ku hêmanên erdên nadir wekî oxalates erdên nadir bişewitîne, ku dûv re dikare were kalsîn kirin da ku oksîtên erdên nadir hilberîne. Oxalic acid pir bi bandor e lê dikare ji bîkarbonat ammonium bihatir be. Digel vê yekê, ji ber toksîbûna wê, karanîna asîda oxalic tedbîrên ewlehiyê yên baldar hewce dike.

5.3 Ajansên nû yên barkirinê

Lêkolîn berdewam e ku ji bo vejandina erdê hindik ajanên hilbijartî yên bijartî û jîngehê xweştir pêşve bibin. Di nav wan de asîdên organîk, reagentên biyolojîk, û rezîlên veguheztina îyonan hene.

6 Derhêner û Pêşerojên Pêşerojê

Pêşeroja reagentên hilberandina mîneralên erdê yên kêm di pêşkeftina reagentên bijartî, bikêrhatî û jîngehê de ye. Qadên sereke ji bo lêkolîna pêşerojê ev in:

• Pêşxistina reagentên kesk : Bandora jîngehê ya reagentên flotasyon û rijandinê fikareke mezin e, nemaze di çarçoveya hilberandina erdên nadir de. Pêdivîyek mezin dibe ji bo pêşxistina reagentên biyodegradable, ne-jehrîn ku dikarin kîmyewiyên kevneşopî yên wekî sulfata amonyûm û asîda oksalîk biguherînin.

• Baştirkirina bijartîbûnê : Ji bo baştirkirina bijartîbûna flotasyona erdên nadir, nemaze ji bo madenên pileya nizm û tevlihev, pêdivî bi berhevker, depresyon û kefkerên nû hene. Ev yek lêkolîna avahiyên molekulî yên nû û guhertina reagentên heyî jî dihewîne.

• Kêmkirina lêçûnan : Bihayê bilind ê hin reagentên pêvajoya erdên kêm, bi taybetî asîdên hîdroksamîk û asîdên fosfonîk, faktorek sînordar e ji bo karanîna wan a berfireh. Lêkolînên pêşerojê divê li ser senteza alternatîfên erzantir an jî li ser baştirkirina karîgeriya reagentên heyî bisekinin da ku hewcedariyên dozê kêm bikin.

• Berdewamiya Jîngehê : Bi zêdebûna rêziknameyên li çaraliyê cîhanê yên ku armanc dikin bandora operasyonên madenê li ser jîngehê kêm bikin, pêşxistina teknolojiyên hilberandina erdên kêm ên ku ji hêla jîngehê ve domdar in girîngtir dibe. Ev yek kêmkirina karanîna kîmyewiyên zirardar û kêmkirina çêbûna bermahiyan û qirêjiyê vedihewîne.

Di encamê de, hilberandina mîneralên erdên kêm bi giranî bi karanîna reagentên kîmyewî ve girêdayî ye, û lêkolîna domdar ji bo baştirkirina kargêrî, hilbijartî û domdariya van reagentan pêdivî ye. Pêşkeftina reagentên nû, kesktir dê ji bo paşeroja sûdwergirtina erdên nadir krîtîk be, ji ber ku daxwaza gerdûnî ji bo van mîneralên krîtîk her ku diçe zêde dibe.