Status attuale di ricerca è prospettive di reagenti di processazione di minerali di terre rare

Reagenti di Trattamentu Minerali di Terre Rare: Collettori, Depressanti, Schiuma è Agenti di Lisciviazione per una Recuperazione Efficiente è Sostenibile

Elementi di terra rara (REE) pussede una gamma di proprietà fisiche è chimiche eccezziunali, chì li facenu critichi in diverse applicazioni, da l'elettronica à l'usi militari. Sò ricunnisciuti com'è minerali essenziali da paesi cum'è a Cina, i Stati Uniti, u Giappone è l'Australia. In ogni casu, i minerali di a terra rara sò abbundanti in varietà, ma pocu in gradu è sò spessu assuciati strettamente cù minerali gangue simili. U so beneficiu dipende assai di l'avanzamenti in i reagenti di trasfurmazioni minerali.

Questu articulu hè destinatu à a valorizzazione efficiente di e risorse di terre rare. Riassume u statu attuale di a ricerca è di u sviluppu di reagenti di flottazione per i minerali di terre rare à basa di minerali, cumpresi cullettori, depressanti , attivatori è schiumogeni , inseme cù i so meccanismi di flottazione. I reagenti di valorizzazione chimica per i minerali di terre rare di tipu ionicu, cumpresi agenti di lisciviazione è agenti precipitanti, sò ancu discussi, coprendu u so statu di ricerca è i meccanismi di lisciviazione. Inoltre, u statu attuale di i cullettori di flottazione di terre rare hè valutatu, è e future direzioni di ricerca per i reagenti di trasfurmazione di minerali di terre rare sò analizzate. Questa rivista hà u scopu di furnisce un riferimentu per e cumpagnie è i prufessiunali impegnati in a trasfurmazione di minerali di terre rare è u sviluppu di reagenti.

0 Introduzione

Elementi di terra rara (REE) include scandium, ittriu, è tutti i 15 lantanidi, per un totale di 17 elementi. Questi elementi mostranu una gamma di proprietà fisiche è chimiche eccezziunali, chì li facenu critichi in diversi settori civili è militari, cumprese l'industria medica, energetica è di difesa. Sò spessu chjamati "vitamini industriali", "elementi miraculi", "hormone agriculu" è "metalli di guerra", ricunnisciuti com'è minerali critichi da nazioni cum'è i Stati Uniti, a Cina, u Giappone, l'Australia, u Canada è l'Unione Europea. Sicondu u Cunsigliu Geologicu di i Stati Uniti (USGS), da u 2022, e riserve glubale di ossidi di terre rare (REO) sò circa 120 milioni di tunnellate, cuncentrate principalmente in Cina (36.7%), Vietnam (18.3%), Brasile (17.5%), Russia (17.5%), India (5.8%) è Australia (3.3%).

I principali minieri di terre rare di u mondu includenu i dipositi di Bayan Obo, Maoniuping è Ganzhou di a Cina, a minera di Mountain Pass in i Stati Uniti, i minieri Araxa è Minasu in Brasile, u depositu Strange Lake in Canada, u depositu Mount Weld in Australia è u depositu Zandkopsdrift in Sudafrica. Inoltre, e pruvince miridiunali di a Cina, cumprese Jiangxi, Guangdong, Fujian è Yunnan, sò a casa di più di 170 dipositi di terre rare adsorbenti ioni di alta qualità, chì servenu cum'è a fonte primaria globale di elementi di terra rara media è pesante.

Più di 250 tipi di minerali di a terra raru sò statu identificatu, cù bastnäsite ((Ce, La)(CO3)F), monazite ((Ce, La)PO4), xenotime (YPO4), yttrialite (Y2FeBe(SiO4)2O2), è fergusonite (YNbO4) cuntandu più di 95% di a terra raru tutali di minerali. Tuttavia, sti minerali sò spessu assuciati cù quartz, fluorite, barite, feldspar, calcite, è altri minerali di silicate gangue, risultatu in minerali di bassa qualità chì sò sfida à separà. Comu tali, u beneficu di i minerali di terra rara spessu esige una cumminazione di separazione di gravità, separazione magnetica è flotazione per aghjurnà i minerali di bassa qualità à concentrati industriali di fusione. In u casu di i minerali di terra rara di adsorzione di ioni, l'elementi di terra rara sò adsorbiti cum'è ioni nantu à superfici minerali o in strati di cristalli, chì necessitanu un processu chimicu per estrae l'ossidi di terra rara.

Ch'ella si tratti di minerali di terre rare à basa di minerali o di tipu ionicu, l'applicazione di reagenti di beneficiazione hè cruciale per determinà a qualità di u produttu, i tassi di recuperu di terre rare , l'efficienza di a produzzione, i costi è l'impattu ambientale.

Questu articulu si focalizeghja nantu à l'efficace beneficiu di e risorse di terre rare, offre una panoramica dettagliata di i tipi, i meccanismi è u prugressu di ricerca di i reagenti di flotazione (collettori, schiumatori, regulatori) per i minerali di terre rare basati in minerali, è ancu i reagenti di beneficenza chimica (agenti di lisciviazione, agenti precipitanti) per i minerali di terra rara di ioni. Presenta ancu e direzzione future per a ricerca è u sviluppu in i reagenti di trasfurmazioni di minerali di terra rara, cù u scopu di furnisce un riferimentu per l'imprese è i ricercatori impegnati in a separazione di terre rare o in u sviluppu di reagenti industriali.

1 Collettori di flottazione di terre rare

I cullezzione ghjucanu un rolu cruciale in a flottazione di terre rare alterendu l'idrofobicità di a superficia di i minerali di destinazione, rendenduli più faciule da attaccare à e bolle è migliurà e so proprietà di flottazione. Basatu nantu à i gruppi funziunali, i cullettori per a flotazione di terra rara pò esse classificatu in acidi idrossamici, acidi grassi, acidi fosfonichi è altri reagenti.1.1 Collettori di acidi idrossamici.

I cullettori di l'acidu idrossamicu, sviluppati in l'anni 1980, sò i reagenti più cumunimenti usati in a flotazione di terre rare. L'acidi idrossamici, cunnisciuti ancu com'è oximi, esistenu in duie forme isomeriche: oxima (struttura ceto) è àcitu idrossamicu (struttura enolica), cù l'oxima essendu predominante. I dui isomeri si dissocianu per furmà anioni idèntici durante a flotazione.

I collettori di acidi idrossamici comuni usati nella flottazione di terre rare includono l'acido alchil-idrossamico C7-C9, l'acido 2-idrossi-3-naftoidrossamico (H205), l'acido 1-idrossi-2-naftoidrossamico (H203), l'acido idrossamico salicilico (L102), l'acido cicloalchil-idrossamico, l'acido benxazyl-idrossamico, l'acido benxazyl-idrossamico è altri prudutti di l'acidu idrossamicu mudificatu o mistu, cum'è H316 (un H205 mudificatu), P8 (principalmente l'acidu hydroxynaphthohydroxamic), LF8 # (98% hydroxynaphthohydroxamic acid), è u cullettore 103 (acidu hydroxynaphthohydroxamic salicylic). Mentre l'acidi idrossamici mostranu una bona selettività per l'elementi di a terra rara, spessu necessitanu di riscaldamentu durante a flotazione, chì portanu à costi energetichi più elevati, è a so sintesi pò ancu esse caru.

1.2 Collettori di l'acidu grassu

I cullettori di l'acidu grassu sò stati utilizati in a flotazione di terra rara dapoi l'anni 1950 quandu l'acidu oleicu hè statu appiicatu cù successu à Mountain Pass in i Stati Uniti. In Cina, studii sistematichi nantu à l'usu di l'acidu oleicu è u sapone di paraffina oxidatu per a flotazione di terra rara cuminciaru in l'anni 1960.

I cullettori di l'acidu grassu sò derivati ​​​​da olii vegetali o animali naturali, tipicamente cumposti da una mistura di acidi carboxylici o sali C10-C20 saturati è insaturati. I reagenti cumuni includenu l'acidu oleicu, l'oleatu di sodiu, l'oliu altu, u sapone di paraffina oxidatu, l'oliu di fruttu di Bacchus, i ftalati, l'acidu naftenicu è i derivati ​​di u petroliu oxidatu. Tuttavia, i cullettori di l'acidu grassu anu una selettività più bassa per i minerali di terra rara è spessu necessitanu l'aghjunzione di depressanti è aghjustamenti di temperatura per ottene una separazione efficace.

A flottazione di minerali di terra rara chì utilizanu l'acidi grassi si crede chì implica una cumminazione di adsorbimentu fisicu, adsorbimentu chimicu è reazzione chimica di a superficia.

1.3 Collettori di l'acidu fosfonicu

I cullettori di l'acidu fosfonicu (-P=O) è i fosfonati (-O-P=O) mostranu un rendimentu di flottazione più forte per i minerali metallici in paragunà à i cullettori idrossamici è di acidi grassi. In ogni casu, i cullettori di l'acidu fosfonicu anu generalmente una selettività più bassa.

I cullettori di l'acidu fosfonicu attualmente usati in a flottazione di terre rare includenu l'acidu stirene fosfonicu, l'acidu p-toluene fosfonicu, l'acidu benzilfosfonicu, l'acidu α-idrossibenzil fosfonicu, è i prudutti cummirciali cum'è P538 è Flotinor 1682.

1.4 Altri cullezzione

Oltre à l'acidi idrossamici, l'acidi grassi è l'acidi fosfonichi, una varietà di cullettori novi sò esplorati per migliurà l'efficienza è a selettività di flotazione di terre rare. Alcune di queste include sulfonati, tio-fosfati è sali d'ammoniu quaternari.

• Sulfonati : Hè statu signalatu chì i sulfonati mostranu una bona selettività è prestazioni in i prucessi di flottazione, ma a so applicazione in a flottazione di minerali di terre rare hè sempre in e so prime fasi.

• Tio-fosfati : Quessi cullettori sò spessu usati in a flottazione di minerali sulfurati, ma a ricerca nantu à a so applicazione in a flottazione di terre rare hè in corsu.

• Sali d'ammoniu quaternari : Sti cumposti sò stati esplorati per a so capacità di fà flottà minerali senza sulfuri, è qualchì successu hè statu signalatu in a flottazione di terre rare. Operanu per via di l'attrazione elettrostatica cù superfici minerali caricate negativamente.

I ricercatori sò constantemente sperimentate cù novi reagenti per rinfurzà l'efficacità di a flotazione di minerali di terra rara, cuncintrau sia à migliurà i tassi di ricuperazione sia à riduce l'impattu ambientale di sti chimichi.

2 Depressanti per a Flotazione di Terre Rare

I depressanti sò essenziali in a flotazione di minerali di terra rara per inibisce selettivamente i minerali di gangue, migliurà cusì a selettività è u rendiment di i minerali di terra rara di destinazione. I minerali primari di gangue assuciati à i minerali di terra rara, cum'è quartz, calcite è barite, spessu mostranu cumportamenti di flotazione simili, facendu a so inibizione selettiva cruciale.

Depressanti cumuni in a flotazione di terra rara include vetru d'acqua (silicate di sodiu), fluoruri di sodiu, tannini è amidu.

2.1 Silicate di sodiu (vetru d'acqua)

U silicatu di sodiu, cumunimenti cunnisciutu cum'è vetru d'acqua, hè unu di i depressanti più utilizati in a flotazione di terra rara. Hè adupratu per inibisce i minerali silicati cum'è quartz è feldspar. U mecanismu di l'azzione depressiva di u silicatu di sodiu hè generalmente attribuitu à a furmazione di una capa di silice nantu à a superficia di i minerali di gangue, chì impedisce l'adsorzione di u cullettore.

U vetru d'acqua hè un depressant efficace à pocu costu, ma u so rendimentu pò esse influinzatu da fatturi cum'è u pH, a cuncentrazione di ioni è a dosa di reagenti. I ricercatori anu esploratu i silicati mudificati è altri additivi chimichi per migliurà a selettività di u vetru d'acqua.

2.2 Fluoruri di sodiu

U fluoruru di sodiu hè adupratu per depressu a calcite in i prucessi di flotazione di terra rara. U so effettu depressivu hè basatu annantu à a reazzione trà l'ioni di fluoru è l'ioni di calcium, furmendu un filmu di fluoru di calcium insoluble nantu à a superficia minerale, chì impedisce l'adsorption di u cullettore.

In ogni casu, u fluoru di sodiu hè una sustanza altamente tossica, è u so usu pò esse prublemi ambientali è di sicurità. In u risultatu, i circadori cercanu attivamente alternative più sicure.

2.3 Tanini è amidu

Tanini è amidu sò esempi di depressanti organici utilizati in a flotazione di terra rara. Tannini, derivati ​​da i materiali vegetali, sò usati per deprime i minerali di gangue cum'è barite è fluorite. U so mecanismu implica a cumplessazione cù ioni di metalli nantu à a superficia minerale, riducendu l'attache di u cullettore.

L'amido hè comunmente utilizatu com'è depressant per l'hematite è altri minerali di ferru in a flotazione di minerali di terra rara. L'interazzione trà l'amidu è i minerali hè tipicamente fisica, cù e molécule di amido adsorbendu nantu à a superficia minerale, impediscendu l'azzione di cullezzione.

2.4 Depressanti novi

U sviluppu di novi depressanti hè un campu di ricerca in corso in a flotazione di terra rara. Questi novi reagenti miranu à migliurà a selettività è riduce l'impattu ambientale di u prucessu di flotazione. Esempii di sviluppi recenti includenu amidi mudificati, polimeri sintetici è depressanti organici biodegradabili.

3 Frothers for Rare Earth Flotation

I frothers ghjucanu un rolu vitale in a creazione di schiuma stabile in e cellule di flottazione, chì permettenu a separazione di minerali di terra rara da i materiali gangue. I frothers influenzanu a dimensione di a bolla, a stabilità di a schiuma è a cinetica di flottazione. I frothers più cumunimenti usati in a flotazione di terra rara sò reagenti basati in alcolu è etere.

3.1 Frothers basati in alcolu

Frothers basati in alcolu, cum'è methyl isobutyl carbinol (MIBC) è oliu di pinu, sò largamente usati in a flotazione minerale, cumpresa a flotazione di terra rara. Questi schiumatori aiutanu à generà bolle chjuche è stabili chì aumentanu a flottazione di particelle fini.

I frothers basati in alcolu sò relativamente prezzu è efficaci, ma u so rendimentu pò varià secondu fatturi cum'è pH, cumpusizioni minerali è interazzione reagenti.

3.2 Frothers basati in etere

Frothers basati in etere, cum'è l'eteri di polypropylene glycol (per esempiu, DF-250), sò ancu cumunimenti usati in a flotazione di terra rara. Questi schiumatori tendenu à pruduce bolle più fini è schiuma più stabile cumparatu cù i schiumatori basati in alcolu. In ogni casu, i frothers basati in etere pò esse più caru è ponu esse bisognu di cuntrollu di dosa precisa.

3.3 Novel Frothers

A ricerca in novi schiumatori per a flottazione di terre rare si focalizeghja nantu à migliurà a selettività è a stabilità di a schiuma minimizendu l'impattu ambientale. Questi includenu frothers biodegradabili è frothers cù resistenza mejorata à a presenza di olii è altri contaminanti in u slurry di flotazione.

4 Reagenti di lisciviazione per i minerali di terre rare di adsorzione di ioni

I minerali di terra rara di adsorzione di ioni sò unichi in quantu l'elementi di a terra rara sò adsorbiti nantu à a superficia di i minerali di argilla piuttostu chè esse chjusi in strutture minerali. Questi minerali sò tipicamente trattati cù lisciviazione invece di flottazione. L'agenti di lixiviazione ghjucanu un rolu criticu in questu prucessu desorbendu i ioni di terra rara da e superfici di argilla.

4.1 Lixiviazione di sulfate d'ammoniu

U sulfate d'ammoniu hè l'agente di lisciviazione più cumunimenti utilizatu per i minerali di terra rara di adsorzione di ioni. I ioni ammonium in suluzione scambià cù l'ioni di terra rara nantu à a superficia di i minerali d'argilla, liberendu in suluzione. Stu metudu hè largamente utilizatu per via di u so costu relativamente bassu è simplicità.

Tuttavia, a lixiviazione di sulfate d'ammoniu pò causà prublemi ambientali significativi, in particulare in quantu à a contaminazione di ioni di ammoniu. Sforzi sò fatti per sviluppà alternative più amichevuli di l'ambiente.

4.2 Sodium Chloride è Magnesium Sulfate Leaching

U cloru di sodiu è u sulfate di magnesiu sò stati investigati cum'è alternative à u sulfate d'ammonium. Questi reagenti travaglianu per mezu di meccanismi di scambiu di ioni simili, ma anu u vantaghju di esse menu dannusu à l'ambiente. Tuttavia, tendenu à esse menu efficaci in quantu à i tassi di ricuperazione, è più ricerca hè necessaria per ottimisà u so usu.

4.3 Agenti di lixiviazione organica

L'agenti di lisciviazione organica, cum'è l'acidu citricu è l'EDTA, sò stati esplorati cum'è alternative ecologiche à i reagenti di lisciviazione inorganica convenzionale. Sti cumposti urgànichi ponu effittivamenti chelate ioni di terra rara, facendu più faciuli di estrazione da u minerale. Tuttavia, u costu di sti reagenti hè un fattore limitante per a so adopzione generalizata.

5 Agenti Precipitanti per i Minerali di Terre Rare d'Adsorption Ion

Una volta chì i ioni di terra rara sò leached in suluzione, anu da esse precipitati è ricuperati. L'agenti precipitanti sò usati per furmà composti di terra rara chì ponu esse separati da a suluzione di liscivia.

5.1 Bicarbonate d'ammoniu

U bicarbonate d'ammoniu hè comunmente utilizatu per precipitate ioni di terra rara da solu suluzione di lixiviazione cum'è carbonati di terra rara. Stu reagentu hè efficace è pocu costu, ma pò pruduce grandi volumi d'acqua residuale chì cuntene ammoniu, chì pone sfide ambientali.

5.2 Acid Oxalic

L'acidu oxalic hè largamente utilizatu per precipitate elementi di terra rara cum'è oxalati di terra rara, chì ponu esse calcinati per pruduce l'ossidi di terra rara. L'acidu oxalicu hè assai efficace, ma pò esse più caru chì u bicarbonate d'ammoniu. Inoltre, a manipulazione di l'acidu oxalic richiede misure di sicurezza attente per via di a so toxicità.

5.3 Novi agenti precipitanti

A ricerca hè in corso per sviluppà agenti precipitanti più selettivi è benigni ambientali per a ricuperazione di e terre rare. Questi includenu acidi organici, reagenti biodegradabili è resine di scambiu di ioni.

6 Direzzione futura è prospettive

U futuru di i reagenti di trasfurmazioni di minerali di terra rara si trova in u sviluppu di reagenti più selettivi, efficaci è ecologichi. I settori chjave per a ricerca futura includenu:

• Sviluppu di reagenti verdi : L'impattu ambientale di i reagenti di flottazione è di lisciviazione hè una preoccupazione maiò, in particulare in u cuntestu di a trasfurmazione di terre rare. Ci hè un bisognu crescente per u sviluppu di reagenti biodegradabili è non tossichi chì ponu rimpiazzà i prudutti chimichi tradiziunali cum'è u sulfatu d'ammoniu è l'acidu ossalicu.

• Migliuramentu di a selettività : Novi cullettori, depressori è schiumogeni sò necessarii per migliurà a selettività di a flottazione di terre rare, in particulare per i minerali di bassa qualità è cumplessi. Questu include l'esplorazione di nuove strutture moleculari è a mudificazione di i reagenti esistenti.

• Riduzione di i costi : L'altu costu di certi reagenti di trasfurmazione di terre rare, in particulare l'acidi idrossamici è l'acidi fosfonici, hè un fattore limitante per u so usu diffusu. A ricerca futura duveria fucalizà si nantu à a sintesi di alternative più accessibili o nantu à u miglioramentu di l'efficienza di i reagenti esistenti per riduce i requisiti di dosaggio.

• Sustenibilità ambientale : Cù l'aumentu di e regulazioni in u mondu sanu destinate à riduce l'impattu ambientale di l'operazioni minerarie, u sviluppu di tecnulugie di trasfurmazione di terre rare sustenibili per l'ambiente diventa sempre più impurtante. Ciò include a minimizazione di l'usu di sustanzi chimichi dannosi è a riduzione di a generazione di rifiuti è inquinamentu.

In cunclusioni, u processu di minerali di terra rara hè assai dipendente da l'usu di reagenti chimichi, è a ricerca in corso hè essenziale per migliurà l'efficienza, a selettività è a sustenibilità di questi reagenti. U sviluppu di novi reagenti più verdi serà criticu per u futuru di u beneficu di e terre rare, postu chì a dumanda glubale di sti minerali critichi cuntinueghja à cresce.