ИЗВЛЕЧЕНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ

1. Способ извлечения по меньшей мере одного редкоземельного металла (РЗМ) из группы Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu, включающий стадии:
a) обеспечения тигля для солевого расплава;
b) обеспечения солевого расплава, состоящего из, мас.%:
- 60-99 композиции солей хлорида, состоящей по меньшей мере из двух хлоридов металлов, выбранных из группы, состоящей из Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba и Ra,
3
- 1-30 AlCl и,
- возможно ≤ 10 галогенидов, дополнительных хлоридов, сульфидов и/или оксидов;
c) подачу в тигель по меньшей мере одного содержащего РЗМ ресурса до или после нагрева для образования солевого расплава, при этом указанный содержащий РЗМ ресурс включает по меньшей мере один редкоземельный металл из группы Sc, Y, La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu;
d) проведения реакции хлорида алюминия в качестве донора хлорида по меньшей мере с одним редкоземельным металлом из содержащего РЗМ ресурса с образованием по меньшей мере одного хлорида редкоземельного металла, растворенного в солевом расплаве;
3
3
3
e) поддержание количества AlCl в солевом расплаве путем добавления AlCl порциями или непрерывно, по мере его расходования, или путем формирования AlCl in situ в солевом расплаве;
f) извлечение указанного по меньшей мере одного РЗМ предпочтительно путем электролиза солевого расплава и селективного электролитического осаждения по меньшей мере одного РЗМ.
2
2
2. Способ по п. 1, в котором композиция солей содержит по меньшей мере две соли из солей, выбранных из группы: NaCl, KCl, LiCl и CaCl, предпочтительно по меньшей мере три соли из солей, выбранных из группы: NaCl, KCl, LiCl и CaCl.
3. Способ по п. 1, в котором композиция солей, по существу, состоит из, мас.% от композиции солей: 3-20 NaCl, 30-70 KCl, 20-60 LiCl, предпочтительно 5-15 NaCl, 40-60 KCl, 30-50 LiCl, более предпочтительно 7-12 NaCl, 45-55 KCl, 35-45 LiCl.
2
2
4. Способ по п. 1, в котором композиция солей, по существу, состоит из, мас.% от композиции солей: 10-50 NaCl, 2-20 KCl, 50-80 CaCl, предпочтительно 25-35 NaCl, 3-10 KCl, 60-75 CaCl.
2
2
5. Способ по п. 1, в котором композиция солей, по существу, состоит из, мас.% от композиции солей: 5-20 NaCl, 20-40 LiCl, 40-70 CaCl, предпочтительно 7-15 NaCl, 25-35 LiCl, 50-60 CaCl.
2
2
6. Способ по п. 1, в котором композиция солей, по существу, состоит из, мас.% от композиции солей: 35-65 KCl, 20-50 LiCl, 5-20 CaCl, предпочтительно 45-55 KCl, 30-40 LiCl, 10-15 CaCl.
7. Способ по п. 1, в котором композиция солей имеет температуру ликвидуса менее 700°C, предпочтительно менее 600°C, более предпочтительно менее 500°C.
8. Способ по п.1, включающий по меньшей мере одну из следующих стадий:
- подачу по меньшей мере одного содержащего РЗМ ресурса в указанный жидкий солевой расплав порциями или непрерывно;
3
- поддержание количества AlCl в пределах ±7%, предпочтительно в пределах ±5%.
9. Способ по п. 1, включающий по меньшей мере одну из следующих стадий:
- испарение хлоридов металлов из расплава и их конденсацию для последующего извлечения металлов из конденсированных хлоридов;
- выщелачивание хлоридов металлов из расплава в воде и извлечение металлов в виде гидроксидов гидрометаллургическим способом;
- повторное использование солей хлоридов из расплава;
2
3
- извлечение остатков процесса, включая AlO, и предпочтительно их использование при закапывании мусора, для постройки зданий или в качестве сырьевого материала для огнеупорной промышленности.
- измельчение, и/или дробление, и/или размол содержащего РЗМ ресурса перед его добавлением в тигель.
10. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один РЗМ-ресурс представляет собой по меньшей мере один из следующих:
- постоянные магниты, в частности магниты, содержащие Nd, предпочтительно NdFeB - магниты;
5
- батареи, предпочтительно катоды содержащие AB, где A представляет собой лантан, церий, неодимий и/или празеодимий, а B является никелем, кобальтом, марганцем и/или алюминием;
- тонкие пленки;
- осветительные приборы и дисплеи;
- руды;
- концентраты редкоземельных металлов из руд.
2
3
2
6
11
2
3
2
3
2
3
2
3
4
7
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
11. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один РЗМ-ресурс включает по меньшей мере один оксид редкоземельного металла из группы LaO, CeO, PrO, NdO, SmO, EuO, GdO, TbO, DyO, HoO, ErO, TmO, YbO, LuO и YO.
12. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один анод и по меньшей мере один катод вводят в контакт с солевым расплавом, и извлечение металлов включает электролиз солевого расплава с образованием по меньшей мере одного РЗМ из группы Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu по меньшей мере на одном катоде, предпочтительно селективное электролитическое осаждение по меньшей мере одного РЗМ из группы Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu.
13. Способ по п. 1, включающий по меньшей мере одну из стадий:
- обеспечение алюминиевого расплава на дне тигля, причем указанный алюминиевый расплав формирует анод или часть анода, и
- обеспечение в солевом расплаве инициирующего донора хлорида для запуска реакций в солевом расплаве, причем указанный инициирующий донор хлорида представляет собой хлорид алюминия и/или по меньшей мере один хлорид металла, который может участвовать в электролизе, предпочтительно инициирующий донор хлорида обеспечивает образование хлорида алюминия на контактной поверхности между расплавом алюминия и солевым расплавом.
14. Способ по п. 13, в котором инициирующим донором хлорида является хлорид металла того же типа, который присутствует в композиции солей хлоридов.
15. Способ по п. 13, в котором инициирующий донор хлорида включает хлорид алюминия, добавляемый к смеси перед ее нагреванием или к солевому расплаву; причем указанный хлорид алюминия добавляют к смеси солей хлоридов в количестве до 20 мас.%, предпочтительно 1-15 мас.%, более предпочтительно 5-10 мас.%.
16. Способ по п. 13, в котором солевой расплав и расплав алюминия поддерживают при температуре более 660°C, предпочтительно от 700 до 1000°C, более предпочтительно менее 900°C.
17. Способ по п. 13, в котором стадию (d) и стадию (f) выполняют одновременно, предпочтительно по меньшей мере в течение 2 ч.
18. Способ по любому из пп. 13-17, в котором в установившемся режиме процесс частично или полностью самоподдерживается благодаря тому, что хлорид алюминия образуется в ходе электролиза.
19. Способ по любому из пп. 1-12, в котором флюс в виде хлорида алюминия добавляют к смеси перед нагреванием ее до состояния солевого расплава и/или к солевому расплаву; хлорид алюминия можно добавлять в один прием или в несколько приемов, по мере расходования хлорида алюминия, предпочтительно в количестве 5-30 мас.% от смеси солей при добавлении в один прием, более предпочтительно 5-20 мас.%, наиболее предпочтительно 7-15 мас.%.
20. Способ по п. 19, включающий по меньшей мере одну операцию из следующих:
- в ходе стадий (e) и (g) поддержание температуры солевого расплава по меньшей мере 500°C и максимально 900°C, предпочтительно поддержание температуры солевого расплава в пределах 550-700°C, более предпочтительно 580-650°C;
- в ходе стадии (g) проведение электролиза расплава в течение периода времени примерно от 2 до 8 ч, предпочтительно 3-6 ч;
- улавливание газообразного хлора, выделяемого во время электролиза;
- в ходе стадии (е) проведение реакции с хлоридом алюминия в течение периода времени примерно 2-10 ч, предпочтительно 3-8 ч;
- регулирование массового отношения «флюс»/«РЗМ в ресурсе» в диапазоне 0,1-3, предпочтительно 0,2-2,0, более предпочтительно 0,3-1,0, наиболее предпочтительно 0,4-0,6.