Решения по фильтрации редкоземельных элементов для переработки критических минералов

Почему редкоземельные элементы имеют стратегическое значение для чистой энергетики и передового производства?

Редкоземельные элементы (РЗЭ) лежат в основе широкого спектра передовых технологий, включая электромобильность, системы возобновляемой энергии, электронику и оборонные применения. Электромобили, ветряные турбины и высокопроизводительная электроника зависят от редкоземельных материалов для достижения эффективности, долговечности и производительности. По мере ускорения целей декарбонизации обеспечение стабильного и устойчивого доступа к этим материалам стало как промышленной необходимостью, так и геополитической проблемой.

Хотя РЗЭ относительно распространены в земной коре, их добыча и очистка остаются технически сложными. Месторождения редкоземельных элементов встречаются в различных формах, включая твёрдые горные минералы, такие как бастнезит и монацит, а также ионные глинистые месторождения. Каждый источник требует особых маршрутов переработки, часто включающих сложную химическую обработку кислыми или каустическими реагентами. Во всех технологических схемах надёжное разделение твёрдой и жидкой фаз и извлечение ценного материала является решающим фактором, что делает это центральной единичной операцией при переработке редкоземельных элементов.

Почему разделение твёрдой и жидкой фаз критически важно при переработке редкоземельных элементов?

Переработка редкоземельных элементов обычно требует нескольких этапов разделения твёрдой и жидкой фаз, которые могут значительно варьироваться в зависимости от типа месторождения, химии и общего проектирования процесса.

После горнодобычных работ, измельчения, возможного обогащения и выщелачивания суспензии редкоземельных элементов содержат растворённые виды РЗЭ наряду с рядом растворимых и нерастворимых остатков и мелкодисперсных частиц.

Во многих сложных технологических схемах переработки редкоземельных элементов эти этапы разделения применяются для удаления остатков выщелачивания, извлечения промежуточных продуктов и после нескольких стадий осаждения для удаления примесей из продуктивных растворов. Они также располагаются перед экстракцией растворителями для целей осветления, а также для конечного выделения продукта. Неполное разделение, потери продукта или непоследовательная производительность фильтрации могут напрямую влиять на качество продукта, расход химикатов и общую экономику процесса. Нестабильность при разделении твёрдой и жидкой фаз может распространяться по всему процессу, влияя на эффективность реагентов, доступность установки и эксплуатационные расходы. В результате фильтрация всё чаще рассматривается как критически важная по рискам операция, а не второстепенный вспомогательный этап.

Вместо того чтобы представлять собой единственную единичную операцию, технология фильтрации должна быть адаптируемой к различным химическим составам, температурам и характеристикам частиц. Поэтому напорные свечные фильтры часто применяются в нескольких точках в рамках одной перерабатывающей установки.

Источник: Arafura Resources Ltd. (2019). Nolans Definitive Feasibility Study — Process flowsheet. Доступно на: https://www.arultd.com/projects/nolans/definitive-feasibility-study/

Какие технические требования предъявляют применения фильтрации редкоземельных элементов к оборудованию?

Задачи фильтрации редкоземельных элементов могут включать радиоактивные материалы, повышенные температуры суспензий, мелкодисперсные размеры частиц и высокоагрессивные химические вещества, такие как серная кислота, соляная кислота, щавелевая кислота, каустическая сода, соли аммония и органические растворители. Эти условия предъявляют значительные требования к конструкции фильтрационного оборудования и используемым материалам.

Поэтому предпочтение отдаётся фильтрам с широким спектром вариантов материалов, минимальным количеством движущихся частей или их отсутствием, а также полностью закрытой эксплуатацией. Закрытые системы снижают воздействие на операторов, тогда как надёжная механическая конструкция повышает надёжность в сложных химических и тепловых условиях.

Свечные фильтры FUNDABAC® компании DrM разработаны для соответствия этим требованиям. Созданные для агрессивных сред и повышенных температур, они обеспечивают автоматизированную закрытую работу с последовательным удержанием частиц и эффективной промывкой осадка. Для переработчиков редкоземельных элементов это обеспечивает стабильное извлечение, повышенную операционную безопасность и снижение затрат на техническое обслуживание в течение жизненного цикла оборудования.

С какими операционными трудностями сталкиваются переработчики редкоземельных элементов при фильтрации?

Переработка редкоземельных элементов предъявляет особые требования к оборудованию для разделения твёрдой и жидкой фаз. Мелкодисперсное распределение частиц, переменный состав питания и агрессивные суспензии могут привести к загрязнению фильтрата, потере ценного продукта, увеличению расхода реагентов и внеплановому техническому обслуживанию, если системы фильтрации не подобраны должным образом для данного применения.

Открытые или механически сложные технологии фильтрации также могут создавать проблемы безопасности и надёжности, особенно в коррозионных или радиоактивных средах. По мере роста объёмов производства и ужесточения требований к чистоте эти трудности становятся более выраженными, что подчёркивает необходимость в надёжных, закрытых и автоматизированных решениях для фильтрации.

Как изменения в глобальных цепочках поставок влияют на технологии переработки редкоземельных элементов?

Поскольку значительная доля мировых мощностей по переработке редкоземельных элементов исторически была сосредоточена в ограниченном числе регионов, многие экономики сейчас ускоряют инвестиции в местную инфраструктуру переработки и рафинирования. По мере того как новые проекты переходят от технико-экономического обоснования к эксплуатации, всё больше внимания уделяется технологиям процессов, которые обеспечивают надёжный запуск и долгосрочную стабильность. Разделение твёрдой и жидкой фаз играет в этом переходе центральную роль. Фильтры FUNDABAC® применяются на критически важных этапах разделения редкоземельных элементов в Азии, Северной Америке и Европе, обеспечивая поддержку как новых разработок, так и проектов модернизации. На сегодняшний день поставлено более 50 фильтров FUNDABAC® специально для применений с редкоземельными элементами, что отражает неоднократный выбор для сложных условий процесса.

Когда обычно рассматривается применение фильтрации FUNDABAC®?

Напорная свечная фильтрация обычно выбирается в проектах по редкоземельным элементам, когда присутствуют радиоактивные материалы, температуры суспензий повышены, используется агрессивная химия выщелачивания и необходимо удерживать мелкие твёрдые частицы с высокой эффективностью. Последовательное качество фильтрата часто является необходимым условием для защиты последующей экстракции растворителями, осаждения и качества конечного продукта. Системы FUNDABAC® хорошо подходят там, где закрытая эксплуатация, автоматизация и низкое техническое обслуживание имеют решающее значение для общей производительности установки. Эти соображения применимы как к новым перерабатывающим объектам, так и к проектам модернизации, направленным на улучшение извлечения, надёжности или безопасности без существенных изменений существующих технологических схем.

Где ещё применяются передовые системы фильтрации при переработке критических минералов?

Системы фильтрации DrM применяются в широком спектре гидрометаллургических процессов помимо редкоземельных элементов. Фильтры FUNDABAC® и CONTIBAC® обеспечивают производство карбоната лития и гидроксида лития для аккумуляторных применений как из твёрдых горных руд, так и из рассолов, а также высокочистых продуктов марганца, кобальта, никеля и графита.

Параллельно эти системы способствуют более ресурсоэффективной переработке посредством таких применений, как рециркуляция рассолов и концепции замкнутого цикла процессов, снижающих потребление воды и повышающих общую эффективность установки.

Как фильтрация поддерживает энергетический переход?

Ожидается, что мировой спрос на критические минералы значительно вырастет в ближайшие десятилетия, создавая давление не только на добычные мощности, но и на эффективность и надёжность переработки.

В этом контексте фильтрация эволюционирует от вспомогательной операции к стратегическому инструменту защиты выхода продукта, стабильности процесса и операционной устойчивости. Обладая более чем 15-летним опытом в области разделения твёрдой и жидкой фаз редкоземельных элементов и более чем 40-летним опытом в области фильтрации, компания DrM занимает отличные позиции для поддержки разработки, оптимизации и устранения неполадок этапов разделения твёрдой и жидкой фаз в технологических схемах переработки редкоземельных элементов и критических минералов.