稀土催渗原理与工艺控制-课件(PPT·精·选)

分解产物
分解产物通常为稀土元素的各种 化合物，如氯化物、硝酸盐、硫 酸盐等。这些化合物在后续的分 离和提纯过程中进行处理。
产品分离与提纯
分离方法
根据分解产物的性质，可以采用沉淀法、萃取法、离子交换法等方 法进行分离。选择合适的分离方法可以提高分离效率和产品质量。
提纯技术
为了获得高纯度的稀土化合物，需要进行提纯处理。常见的提纯技 术包括重结晶、升华、色谱法等。
原料处理
根据分解工艺要求，对原 料进行破碎、筛分、干燥 等预处理，以满足分解反 应的要求。
分解反应
分解方法
稀土精矿的分解方法主要有酸分 解、碱分解、氯化焙烧等。根据 原料性质和产品需求选择合适的 分解方法。
分解条件
分解反应需要在一定的温度、压 力和时间条件下进行，控制合适 的反应条件可以提高分解效率。
产品应用
稀土化合物是重要的工业原料，广泛应用于电子、通讯、石油、化工 等领域。分离与提纯后的稀土化合物具有较高的附加值和市场前景。
04 稀土精矿分解的影响因素
CHAPTER
原料性质的影响
稀土精矿的矿物组成
不同矿物组成对分解过程产生影响，如氟碳铈矿、独 居石等不同矿物的分解特性不同。
粒度与密度
原料粒度越小，比表面积越大，分解反应越容易进行 ；密度较大的矿物分解较难。
《稀土精矿的分解》PPT课件
目录
CONTENTS
• 引言 • 稀土精矿分解的原理 • 稀土精矿分解的工艺流程 • 稀土精矿分解的影响因素 • 稀土精矿分解的环保问题与对策 • 稀土精矿分解的前景与展望
01 引言
CHAPTER
稀土精矿分解的意义
稀土元素在高科技领域具有重要应用价值，如电子、通讯、航空航天、国防等。

和CO2 ,
在晶
三、机动车尾气的净化催化剂
• 反应通过CO 吸附态和气态吸附氧 进行。
• 据资料介绍, 在多数情况下稀土金属离 子的电子构型可影响催化剂的活性, 当 电子构型为4f1 和4f8 时催化活性最佳, 当电子构型为4f0, 4f7, 4f14 时催化活性 最差。
三、机动车尾气的净化催化剂
三、机动车尾气的净化催化剂
• 4）提高催化剂的抗毒能力 汽车尾气中常含有催化毒物(如硫、磷
、铅的氧化物等)，当加入CeO2后，它 能与硫化物反应生成稳定的Ce2(SO4)3 ，并在富油燃烧时转变为H2S，随尾气 一道被净化除去。
三、机动车尾气的净化催化剂
三、机动车尾气的净化催化剂
• 4、稀土催化机理 • 在稀土催化剂对CO 和CO2 催化氧化
• 稀土催化剂净化NOx 的机理 • 拥有可变非化学计量氧缺陷结构的钙钛矿型
氧化物具备贮/放氧的能力, 而这正是NO 的 分解及其选择催化还原反应所必需的。 • NO 分解反应的活性位是靠近钙钛矿型氧化 物表面的相邻的2 个氧空位。NO 吸附在氧 空位上, 并从与氧空位相邻的B 位阳离子得到 1 个电子形成NO- , B 位阳离子被氧化到较高 价态,从而促进氧化还原的循环。
仍保持溶剂类型的合金相。
三、机动车尾气的净化催化剂
• 当燃料过剩（贫氧）时，释放O2帮助 CO和HC氧化
• 当作空用气，过 与剩NO（x富作氧用），时将，NOCxe从O排2起放还气原体 中节除空去燃， 比得 作到 用。CeO2，起到了良好的调
• 当空气与燃料混合物处于化学计量比的 条煤件气下和， 水蒸Ce气O重2起整助反催应化，作减用少，C促O和进H水C 含量。
一、背景知识
• 选择性，催化剂的重要性质之一，指在能发 生多种反应的反应系统中，同一催化剂促进 不同反应的程度的比较。

离子型稀土矿多在丘陵地带，为松散的沙黏土 ，颜色有白色、灰色、红色、黄色。
我国离子型稀土矿的特点
（1）稀土储量丰富，分布广但储量低。离子型稀土广泛分布于我国南岭地区，现已
探明储量1000万吨，远景储量为5000万吨。但其稀土品位普遍偏低，原矿中稀土含 量（REO）通常在0.03%-0.3%左右
（2）稀土配分齐全。我国离子型稀土矿配分十分齐全，主要以中、重稀土元素为主。
病因学
吸烟和污染物 宿主因素
病理生理学
✓肺生长受损 ✓肺功能加速下降
✓肺损伤
✓肺部&全身性炎症
病理学
✓小气道紊乱或异常 ✓肺气肿
✓全身性症状
气流受限
✓持续性气流受限
临床表现
✓症状 ✓急性加重 ✓并发症
• 慢性炎症导致肺结构 性变化，小气道狭窄 和肺实质破坏，最终 导致肺泡与小气道的 附着受到破坏，降低 肺弹性回缩力。
②在浸出过程中的浓度一般比较高，致使废水中含量较高。它的外流对环保和 农作物生长造成不良影响，易使土壤盐化和板结、农作物减产甚至枯死；
③此方法需要将稀土矿体表面土剥离后再开采稀土矿石，会产生大量的尾砂和 剥离物，严重破坏生态环境而且资源利用率低，达不到综合利用的目的。
离子型稀土浸出液的除杂工艺
不管采用哪种浸出工艺，浸出过程中都有相当数量的杂质被浸出，特别是大量铝离子
从2001到2017，GOLD始终推荐糖皮质激素 在慢阻肺急性加重中的应用
使用糖皮质激素用于治 疗慢阻肺急性加重具有
获益性（证据A）。
GOLD 2001 GOLD 2017
离子型稀土浸出液的沉淀工艺
11.21教学查房COPD
病例特点
严军，男，63岁，既往有高血压10余年，最高150/95mmHg , 口服硝苯地平缓释片 1粒/日，贝那普利 1粒/日，血压控制情 况一般。无抽烟史，否认冶游史。 主诉：反复咳嗽、气喘5年，再发4天。 专科查体：神清，口唇无紫绀，颈静脉稍充盈，颈软，桶状胸， 双肺呼吸音减低，双肺可闻及少许呼气相哮鸣音，心率80次/ 分，律齐，各瓣膜听诊区未闻及病理性杂音。腹平软，无压痛 及反跳痛，肝脾肋下未及肿大，叩诊呈鼓音，腹水征阴性，肠 鸣音正常，双下肢无浮肿。

由稀土硫化物制成的催化剂，用于各种硫化反 应。
碳酸盐催化剂
由稀土碳酸盐制成的催化剂，用于酯化和酯加 成反应。
稀土催化剂的应用
炼油催化 cracking
稀土催化剂在炼油工艺中起着关键作用，用于燃料 转化和裂解反应。
有机合成催化
稀土催化剂在有机合成中广泛应用，用于高效催化 各种有机反应。
汽车尾气净化催化
稀土催化剂用于汽车尾气净化系统中，帮助减少有 害气体排放。
电化学催化
稀土催化剂在电化学反应中起着重要作用，用于储 能和催化合成。稀土催化Fra bibliotek的前景1
应用前景
稀土催化剂在许多领域仍具有巨大的发展潜力，包括能源、环境和化学工业。
2
研究挑战
进一步研究稀土催化剂的性质和反应机理是当前的挑战之一。
3
新领域的发展
《稀土催化剂》PPT课件
稀土催化剂是一种特殊类型的催化剂，它们由稀土元素组成。
简介
稀土催化剂具有独特的化学特性和催化活性，广泛应用于各个领域。
稀土催化剂的种类
氧化物催化剂
由稀土氧化物制成的催化剂，用于化学反应中 氧化和还原反应。
氮化物催化剂
由稀土氮化物制成的催化剂，用于氨合成等反 应。
硫化物催化剂
拓展稀土催化剂的应用，探索其在新兴领域的潜在用途。
结论
稀土催化剂在许多化学反应中发挥着重要作用，但也存在一些挑战。未来的 研究和应用将进一步推动稀土催化剂的发展。

这就给提高氮化温度创造了机会所以在稀土氮化时一般都将氮化温度提高1020有效的提高了渗稀土氮化稀土氮化稀土的渗入对氮化组织的影响稀土的渗入对氮化组织的影响在常规氮化中很容易产生脉状组织氮化物容易沿晶界积累一旦表面硬度提高往往可能使脆性增稀土氮化中由于稀土的渗呈弥散不均匀分布并成为间隙原子的陷阱所以渗入的n也与稀土渗碳一样成为n的形核核心使n的分布也变的弥散并且所产生的氮化物呈弥散的准球状这样就避免了氮化物沿晶界的偏聚以及脉状组织的产生大大提高表面硬度并且其脆性也保持在01级

稀土渗碳
不同渗层的稀土渗碳工艺
深层渗碳（盆角齿）工艺

一般采用连续渗碳炉进行，采用稀土催渗技术不但有效的提高了渗速， 而且对产品的质量会产生很大影响，可以提高表面硬度和显微硬度分布， 改善金相组织和机械性能，延长齿轮使用寿命。 成熟的操作经验在于有效的利用连续炉的预热预渗区，采用较高的碳势 （CP=1.25—1.35C%），在主渗区采用920—930℃,CP≥1.25%的渗碳 条件，保持较高的渗碳速度，扩散时采用880—900℃扩散温度和 CP≤1.15%的扩散碳势，保证在扩散时有一定量的碳化物析出，采用 850—860℃和CP=0.9—1.0%条件保温淬火，使碳化物进一步沉淀析出。 根据不同炉型以此基本条件微调，可以得到较好的金相组织和较高的渗 碳速度和较高的硬度分布曲线。
稀土渗碳
渗碳组织控制原则
稀土渗碳过程中渗层中奥氏体碳浓度变化
No Image
稀土氮化
稀土渗氮的特性
稀土渗氮中的氮化物呈准球状分布（如图3），所
形成的氮化物分布也极其弥散，并且在一定的温度 区间内氮化物的形态与分布不会改变。这种准球状 弥散分布的氮化物所呈现的渗层表面硬度要比常规 氮化的硬度高许多，在38GrMoAl钢氮化中一般要 高100—150HV以上，可以达到1100HV，而对于 42GrMo钢，稀土氮化的表面硬度一般都可达到 680HV以上，甚至有些厂家做到800HV。这就给提 高氮化温度创造了机会，所以在稀土氮化时一般都 将氮化温度提高10—20℃，有效的提高了渗 速。

表３ ５ ０Ｃ ５ 。 渗氮质量检测结果
氮化物 白亮 层厚度／ 零件硬度 脆性（ 疏松（ 级） 级 ｍ ｍ （ ） 级 Ｈ Ｖ
２ Ｏ－ ２ ０１ ５ ６０ ３ １ ｌ
材料 渗氮温度 氨分解率 渗氮 层深 工艺时间 ／ ℃ （ ％） ／１ｌ ｎＩ Ｔ ／ ｌ ｌ
碳 ，采 用 两 段 渗碳 工 艺 ，容 易导 致 渗 层表 面 形 成 网 状 和块 状 碳 化 物 。而 采 用 缓 冲渗 碳 工 艺 ，可 在 渗 层
２ 高温渗氮 的优缺点 ．
采 用 高 温 渗 氮具 有 以 下 优 点 ：①提 高 氮 在 ｖ 对 两 种 不 同工 艺 处理 后 的零 件 齿 部 进行 了硬 度 测试 ，测 试 结 果 表 明 ，经 两 种 不 同工 艺 处 理后 ，零
４ Ｃ ｏ ２ Ｍ ５Ｏ ２ ３ ０～ ５ Ｏ
工件畸变主要通过装炉 、升降温速度 、出炉温 度等方面进行控制 ，经过对高温渗氮后的齿 圈进行
等多种 因素有关 ，一旦加入过量 ，反而会使渗速 下 降 ，并使金相组织恶化 ，因此生产前需要进行大量 试验验证 ，不适用于单件或小批量零件的生产。② 加入稀土元素对设备有一定损害。③近年来稀土价 格大幅上涨 ，增加了稀土催渗的成本 。
／ ｍｍ
０． ６１ Ｏ．２ ６ Ｏ．ｏ ６
表２ 渗氮工艺参数与随炉试样渗氮层深
材料 渗氮温度Ｆ 氦分解率 工艺时间／ 试样渗氮层深 Ｃ ｈ
（ ％）
５０ ２ ４ Ｃｒ ｏ ２ Ｍ ５０ ４ ５５ ０ ３ ０～ ５ Ｏ ３ ０～ ５ ０ ３ ０～ ５ Ｏ ７ ５ ４ ７ ３ ８
组 成 、渗 氮 炉容 量 、工件 形 状 、装 炉 量 、装 炉 方式
快速气体渗氮工艺：
高温渗氮和稀土催渗

1.2 稀土金属的性质 典型的金属元素，活泼性仅次于碱金属和碱土金属。 物理性质 银灰色、其中镨与钕略带黄色；具有可塑性 熔点：920~1652℃；沸点：1430~3470 ℃； 镧系收缩：原子半径(铕和镱除外)和三价离子半径的变化规律是随原子序数的增加而逐渐减小。这种现象称为“镧系收缩”现象。这是由于内填充的4f电子对核正电荷的屏蔽作用较弱，因而随核正电荷的逐渐增加，对外层电子的静电引力逐渐增强，引起电子壳的收缩。 密度在6~10g/cm3(钪和钇密度低于4.5); 导电性差.
稀土冶金过程：精矿分解 溶剂萃取/离子交换 生产金属
稀土元素的矿物存在形式
1.3 稀土的用途（自学） (1)传统应用(90%) 冶金/机械。 石油化工。 玻璃/陶瓷。 农业。 （2）高技术应用（10%） 荧光材料 永磁材料。 特种玻璃。 储氢材料 超导材料。 磁致伸缩材料。
稀土冶金方法概述
稀土金属的提取冶金一般包括： 精矿分解： 元素分离与提纯： 稀土金属制取： 稀土金属提纯： 特点：稀土金属由于其原料、物理化学性质及产品应用等方面的特点，其冶金过程不同于黑色金属冶金及一般有色金属冶金，主要体现在： 1)稀土金属冶金处理的原料一般品位较低，且成分复杂。 2)稀土金属冶金流程一般较复杂，且生产过程中往往需采用许多科学领域中的先进技术，互相配合。 3）由于稀土金属发现较晚，其生产及应用方面的研究部很不够，因此生产方法、生产过程相应用都不成热、不定型，正处于不断变革和不断发展的阶段。
化学性质 稀土元素在化学反应中通常失去最外层两个电子(6s2)和一个次外层电子或4f层的一个电子而成三价离子，这是最稳定的价态。但4f层的电子数对价态也有影响：当4f亚层处于4f0(La3+)、4f7(Gd3+)和4f14(Lu3+)，三价离子最稳定，而它们右侧的元素(Ce3+、Pr3+、Nd3+及Tb3+)4f亚层比稳定态多一个或两个电子，容易被氧化成四价，左侧元（Sm3+、Eu3+、Yb3+、Tm3+)的4f亚层比稳定态少l或2个电子，因此容易被还原成二价。这些四价及二价的稀土虽然都能够制备出来，但稳定性差，尤其在水溶液中。稀土元素的价态变化是氧化还原法分离稀土的依据，此外非三价稀土化合物还具一些特殊的性质，可开发用作半导体、荧光材料、磁性材料等。

2.1.2 稀土磁性材料
1、稀土永磁材料 稀土永磁材料到如今已发展到第三代：第一代为
1：5型稀土～钴磁体：SmCo5；第二代为2：17型 稀土～钴磁体 Sm2Co17及延伸产品；第三代为稀土 铁系永磁体Nd2Fe14B。稀土铁氮(RE-Fe-N系)永磁 体，第四代正在研发之中。被誉为是“超级磁体”
• 主要作用有4个方面：
1）提高催化剂载体的性能 2）提高催化剂的活性 3) 提高催化剂的储氧能力 4）提高催化剂的抗毒能力 5）稀土可提高氧传感器的性能
2.5 稀土防腐材料
稀土铝镁合金是一种可以复合在碳钢结构表面的 高强耐腐蚀材料，可以在海水及相似环境中应用，适 用于水工钢结构长效防腐。
2.6 稀土超导材料
稀土元素又称稀土金属。稀土金属已 广泛应用于电子、石油化工、冶金、机 械、能源、轻工、环境保护、农业等领 域。
➢ 3、稀土的美称
常被冠以“工业味精” 的美誉； 誉为新材料的“宝库”； 被誉为2l世纪新材料的“宠儿”； 被誉为“优异的多功能添加剂”； 以及“工业维生素”；
二、稀土材料的分类
1、稀土分类的原理 稀土的特异性能来源于稀土元素具有
2、稀土分类
目前，稀土功能材料主要包括：稀土发 光材料、稀土永磁材料，稀土储氢材料、 稀土催化剂材料、稀土陶瓷材料、稀土超 导材料、稀土原子能材料等。
三、稀土材料的应用
1、传统领域中的稀土材料
1．1 稀土在农轻工中的应用 稀在纺织业中，铈组元素(Eu以前的镧系
元素)的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的 耐水性，并使织物具有防腐、防蛀、防酸 等性能。
放氢的材料，在已开发的一系列贮氢材料中， 稀土系贮氢材料性能最佳，稀土贮氢材料一般 是含有稀土金属元素的合金或金属问化合物

选种
育苗
萃取 分离
制备 金属
稀土 材料
稀土矿物
选矿工业
2
精矿分解
萃取分离
制备金属
稀土材料
中国稀土工业史
2
第一阶段
稀土元素开发阶段 （1958-1970年）
全面开展稀土矿石分解、化学法分离、离子交换法分离与基础理论、 溶剂萃取分离、氯化与熔盐电解、单一稀土金属和稀土合金的制备 研究工作，成功地制备了17种单一稀土氧化物和单一稀土金属，并 提出了完整的工艺研究报告，实现我国稀土工业从无到有。
江泽民总书记指出： “搞好稀土开发应用，把资源优势转化为经济优势”
稀土的潜在性能等待我们去挖掘 稀土的新材料等待我们去开发 稀土的新应用等待我们去拓展
稀土事业呼唤青年 青年选择稀土没错
祝愿同学们学业有成 欢迎大家加入稀土大家庭 稀土会给我们带来成就和财富
谢谢大家
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稀土催化材料及应用
汽车尾气催化净化器
汽车尾气成为当今世界环境的重要污染。其主要有害成分有一氧 化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NO），含有 稀土的催化净化转化器，可以将有害成分转变为无害气体，排入 大气，有效地保护我们生存的环境。
CO+O2 HC+O2 NO+CO
CO2 CO2+H2O N2+CO2
拼搏我国稀土应用由弱到强
中国稀土的地位
第一资源大国 第一生产大国 第一出口大国 第一消费国家 占世界的43% 占世界的80% 占世界的75% 占世界的30%
中国的稀土领域院士
2
李东英，83岁 有研总院
稀土资源开发
徐光宪，83岁 北京大学
串级萃取理论