CN100564554C - 一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法。将离子吸附型稀土原矿和水加入捣浆池中进行捣浆,捣浆的同时加入稀土浸出药剂,在捣浆过程中使离子吸附型稀土原矿中存在的稀土离子与稀土浸出药剂发生离子交换反应后进入矿浆中。对捣浆形成的矿浆进行高岭土湿法选矿工艺操作,得到的中矿和精矿经过过滤,得到的滤饼干燥后即得高岭土,滤液加入稀土沉淀剂产生的沉淀经过滤干燥后即得稀土。本发明对原矿进行捣浆处理,使稀土浸出药剂能够充分与原矿中的离子型稀土发生离子交换反应,使得稀土回收率比现有的方法高。
Description
技术领域
本发明涉及一种从矿石中提取稀土金属和粘土矿物的方法,具体涉及一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法。
背景技术
稀土就是化学元素周期表中镧系元素-镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素-钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(RareEarth)。稀土元素被称为工业的“味精”,用途极其广泛,从原子能、冶金、石油、航空、电子和电气工业、化工纺织、照明、玻璃、陶瓷、医药、农业甚至日常生活用的打火石都离不开。随着科学技术的发展,稀土元素在光电信息、催化、新能源、高性能功能陶瓷、激光等高科技和新材料领域中逐步显示出不可替代的作用和强大的生命力。
我国稀土资源丰富、矿种独特,重稀土矿以江西、广东、福建、广西、云南等地区的离子吸附型稀土矿为主,尤其是江西龙南地区的重稀土矿为最多,占国内重稀土工业储量的80%以上。这些稀土矿随着花岗岩的风化而以离子状态附存在高岭土等粘土矿物上,矿体覆盖很浅,有的裸露于地表。稀土矿种90%的稀土可以用稀土浸出药剂如硫酸、硫酸氢氨或者硫铵等以离子交换淋洗方式使其进入溶液,然后将稀土沉淀剂如草酸、氨水或者碳酸氢氨等加入溶液中,使稀土沉淀析出,因此,该种稀土矿被命名为“离子吸附型稀土矿”。
离子吸附型稀土矿的浸出工艺一般采用(1)异地池浸、堆浸工艺:在较高的坡地建一个池,池底建沟并垫上竹片等便于水过滤,将含稀土的原矿搬运至池中,使用稀土浸出药剂自上部倾入池中,原矿和3%浓度的稀土浸出药剂的比例约为1∶0.8,下部流出的清液即是含稀土的母液,再加一定量的稀土沉淀剂使稀土沉淀,过滤后得稀土氧化物。异地池浸、堆浸工艺首次从离子吸附型稀土矿中提取稀土,但是由于每生产1吨稀土原料,产生尾矿2000到3000吨,年产1000吨稀土原料的矿山,尾矿超过20到30万吨,占地约20多亩。目前已产生大量的含有高岭土成分的稀土尾矿砂,堆积占用了大量土地。由于稀土尾矿砂未得到妥善处理,水土流失严重;赣江水系河床升高,据有关部门报告,上世纪80年代中期到90年代中期,鄱阳湖湖底每年升高15厘米,目前采用植被覆绿的办法进行处理,但收效甚微。(2)就地渗浸工艺:原地垂直打井,此井称渗浸井,灌入稀土浸出药剂,在山脚处挖集液沟,流出的清夜即是含稀土的母液,再加一定量的沉淀剂使稀土沉淀,过滤即得稀土氧化物。该种工艺是赣州有色冶金研究所为了保护生态植被,于1983年提出″就地浸取″开采离子型稀土矿工艺。就地渗浸工艺解决了异地池浸、堆浸工艺的搬山运动和水土流失问题。但是,由于稀土浸出药剂残存与土壤中,造成了土地酸化。
总之,两种工艺方法都只是为了提取稀土,没有利用稀土尾矿砂中的主要成分高岭土,并且产生的稀土尾矿砂,堆积占用了大量土地,也造成环境的污染,原生态破坏。并且,提取效率也很低。
发明内容
本发明目的是提供一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法,解决了现有稀土提取方法存在的对环境破坏严重,矿物不能得到充分利用的问题。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法,由下列步骤依次组成:
(1)捣浆
将离子吸附型稀土原矿和水混合进行捣浆,形成40%~50%质量百分浓度的矿浆,捣浆同时或者捣浆之前加入硫酸、硫酸氢氨或者硫铵作为稀土浸出药剂,捣浆过程使离子吸附型稀土原矿中存在的稀土离子与稀土浸出药剂充分发生离子交换反应生成稀土盐,该稀土盐溶于水中,其中,稀土浸出药剂与离子吸附型稀土原矿的质量比例为1∶30~40;
(2)湿法选矿
对捣浆形成的矿浆进行湿法选矿,具体工艺为:矿浆经过螺旋分级机分级处理,处理后的溢流经过Φ150第一水力旋流器进行第一次粗选,第一次粗选后的溢流再经过Φ150第二水力旋流器进行第二次粗选;第一次粗选和第二次粗选的底流经过Φ150第三水力旋流器进行扫选,扫选的溢流返回到捣浆;第二次粗选的溢流经过Φ75水力旋流器、Φ25水力旋流器和Φ10水力旋流器进行第一次精选、第二次精选和第三次精选;其中,第一次精选的底流返回到第二次粗选,第三次精选的底流返回到第一次精选,第二次精选的底流作为中矿备用,第三次精选的溢流作为精矿备用;
(3)过滤及后处理
将湿法选矿得到的中矿和精矿分别经过过滤得到含高岭土的滤饼和含稀土的滤液;对含高岭土的滤饼进行干燥后得到高岭土;对含稀土的滤液进行稀土分离,具体为:将含稀土的滤液加入草酸、氨水或者碳酸氢氨作为稀土沉淀剂,其中,稀土与稀土沉淀剂的质量比例为1∶3.5~4.5,稀土与稀土沉淀剂反应产生沉淀,该沉淀经脱水处理后得到稀土。
上述技术方案中的有关内容解释如下:
1、上述方案中,Φ150、Φ75、Φ25、Φ10表示的是水力旋流器的型号,其中数字表示的是旋流器本体的直径,在进行本发明的操作中为了增大处理量可以在单一步骤中采用多个相同型号的水力旋流器进行并联。
2、上述方案中,原矿经过选矿阶段处理后,其主要成分已在精矿中富集。剩余的部分产物则含有用成分很低,这部分产物称之为尾矿,或叫最终尾矿。应当指出,在尾矿中仍然含有受目前技术水平限制而难于提取的有用成分,但将来有可能成为再利用的原料。因此,一般都将尾矿堆放在尾矿库保存起来。在选矿过程中得到的中间产物称为中矿。中矿的有用成分含量一般介于精矿和尾矿之间。在选矿过程中,中矿一般需要返回适当作业地点处理,或者进行单独处理。
3、上述方案中,捣浆是将高岭土原矿与水、稀土浸出剂混合制浆,捣浆作业可使原矿分散,为选别作业制备适当细度的高岭土矿浆,并同时去掉大粒的砂石。选矿阶段包括螺旋分级和水力分级以除去不同的杂质。准备好的矿浆先经螺旋分级机和水力旋流器分级。矿浆用旋转式真空过滤机或压滤机脱水,第二次精选作业的底流为中矿,中矿过滤、干燥制得的高岭土干燥后可用于涂料或者橡胶塑料工业用的填料。第三次精选作业的溢流为精矿,精矿过滤、干燥制得的高岭土可作催化剂、陶瓷原料或者是造纸工业。中矿和精矿过滤后的滤液经过进一步操作得到的稀土为稀土碳酸盐。
4、上述方案中,湿法选矿也可以选用中国知识出版社与于2007年9月出版的《高岭土生产加工新技术、新工艺与检验检测技术标准实施手册》第三编第一章中所述的高岭土湿法选矿工艺。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:
1、本发明对原矿进行捣浆处理,使稀土浸出药剂能够充分与原矿中的离子型稀土发生离子交换反应,使得稀土回收率比现有的方法高。
2、本发明的产品高岭土中还含有微量稀土,此种高岭土制成稀土催化材料、高性能电子陶瓷,具有特殊的性能。可以应用于石油炼油催化剂的生产。
3、本发明实现了稀土资源的完全综合利用、尾矿再生回收和资源限量保护性开采,对环境保护也有重要作用。
4、本发明实现稀土与高岭土同步回收,实现伴生矿物综合利用,珍稀资源利用最大化,资源利用率高,附加值大,创造了良好的经济效益和环境效益。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法,由下列步骤依次组成:
(1)捣浆
将离子吸附型稀土原矿和水混合进行捣浆,捣浆可以在捣浆池中进行,形成43%质量百分浓度的矿浆,捣浆同时或者捣浆之前加入硫铵作为稀土浸出药剂,捣浆过程使离子吸附型稀土原矿中存在的稀土离子与稀土浸出药剂充分发生离子交换反应生成稀土盐,该稀土盐溶于水中,其中,稀土浸出药剂与离子吸附型稀土原矿的质量比例为1∶32。
(2)湿法选矿
对捣浆形成的矿浆进行湿法选矿,具体工艺为:矿浆经过螺旋分级机分级处理,处理后的溢流经过Φ150第一水力旋流器进行第一次粗选,第一次粗选后的溢流再经过Φ150第二水力旋流器进行第二次粗选;第一次粗选和第二次粗选的底流经过Φ150第三水力旋流器进行扫选,扫选的溢流返回到捣浆;第二次粗选的溢流经过Φ75水力旋流器、Φ25水力旋流器和Φ10水力旋流器进行第一次精选、第二次精选和第三次精选;其中,第一次精选的底流返回到第二次粗选即Φ150第二水力旋流器的进浆口,第三次精选的底流返回到第一次精选即Φ75水力旋流器的进浆口,第二次精选的底流作为中矿备用,第三次精选的溢流作为精矿备用。
(3)过滤及后处理
将湿法选矿得到的中矿和精矿分别经过过滤得到含高岭土的滤饼和含稀土的滤液;对含高岭土的滤饼进行干燥后得到高岭土;对含稀土的滤液进行稀土分离,具体为:将含稀土的滤液加入草酸、氨水或者碳酸氢氨作为稀土沉淀剂,其中,稀土与稀土沉淀剂的质量比例为1∶4,稀土与稀土沉淀剂反应产生沉淀,该沉淀经浓缩、过滤得到滤饼,再将滤饼干燥步骤的脱水处理后得到稀土。
在本发明中,螺旋分级机将大部分的石英砂排除机外,晾干后直接作建筑砌块的配料。扫选的底流为细尾矿,晾干后也直接作建筑砌块的配料。第二次精选的底流为中矿,中矿经压滤机压滤后得到的滤饼经过喷雾干燥后,即为松散的高岭土产品,可以用作涂料或者橡胶塑料工业用的填料。第三次精选的溢流为精矿,中矿经压滤机压滤后得到的滤饼经过干燥后获得的高岭土产品可作催化剂、陶瓷原料使用,或者用于造纸工业。中矿和精矿压滤后的滤液加入工业用作为沉淀剂碳酸氢铵,可以先取滤液测定稀土的含量。得到的滤液加入沉淀剂后碳酸氢铵产生沉淀,该沉淀经浓缩、过滤得到滤饼,再将滤饼干燥后即得稀土,其中,稀土与加入的沉淀剂碳酸氢铵的质量比例为1∶4。所得的稀土为稀土盐,灼烧后得到稀土氧化物。
实施例二、一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法,江西临塘市龙南县稀土矿原矿组成:稀土0.009~0.01%,高岭土48%,钾长石5.49%,钠长石0.16%,云母1.88%,石英砂48.25%,化学成分是:
化学成份 SiO2 Fe2O3 Al2O3 SO3 K2O Na2O CaO MgO TiO2 IL
含量(%) 72.73 0.88 18.52 0.38 1.10 0.06 0.10 0.11 0.28 6.05
高岭土制浆时加稀土浸出药剂,高岭土湿法选矿工艺与提取稀土同时进行。制浆过程中添加稀土浸出药剂,添加量为原矿的3%,流程见附图1。样品编号为2号,重量为绝干量,试验结果如下:
选矿参数如下所示:
临塘2号样制浆 矿浆量 干矿量
浓度(%) 产率(%)
中提取稀土中试 (m3/h)
(Kg/h)
一次粗选(溢流) 21.64 20.60 5.10 71.93
一次粗选(底流) 1.85 63.57 1.99
一次粗选(进浆) 23.51 25.29 7.09
二次粗选(溢流) 13.90 18.84 2.96 72.37
二次粗选(底流) 3.89 27.15 1.13
二次粗选(进浆) 17.35 20.60 4.09
一次精选(溢流) 22.14 17.30 4.29 76.88
一次精选(底流) 2.81 32.84 1.16
一次精选(进浆) 26.21 18.84 5.58
二次精选(溢流) 16.92 14.49 2.69 68.77
二次精选(底流) 2.77 32.11 1.11
二次精选(进浆) 19.69 17.30 3.81
三次精选(溢流) 8.93 10.50 1.00 34.72
三次精选(底流) 9.76 16.96 1.85
一次扫选(溢流) 14.11 2.88
一次扫选(底流) 47.68
生产产率如下所示:
临塘2号样制浆中提取稀土中试 绝干重量(t) 产率(%)
原矿 6.13
精矿 0.71 11.58
中矿 0.70 11.41
细尾矿 1.25 20.39
粗砂 3.47 56.60
稀土含量如下所示:
临塘2号样制浆 矿物绝干 稀土含量总 含量 稀土回收 产可回收稀
中提取稀土中试 重量(t) g/t g 率(%) 土率(%)
原矿 6.13 0.811 4.971 理论值100
精矿滤液 7.53 0.49 3.6897 74.22 74.22
中矿滤液
1.57 0.45 0.708 14.24 14.24
(浓度19.69%)
合计 88.46 88.46
精矿滤液共收集7.53立方米,其中含0.49g/L稀土,中矿滤液共收集1.57立方米,其中含0.44g/L稀土,加碳酸氢铵药剂沉淀,再次压滤,得到一片稀土氧化物滤饼,证明可行。另还做了高岭土滤饼用清水洗涤稀土的试验,其中的稀土含量极低,不便于回收。精矿滤液和中矿滤液中总的稀土回收率达到88.46%以上。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1、一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法,其特征在于:由下列步骤依次组成:
(1)捣浆
将离子吸附型稀土原矿和水混合进行捣浆,形成40%~50%质量百分浓度的矿浆,捣浆同时或者捣浆之前加入硫酸、硫酸氢氨或者硫铵作为稀土浸出药剂,捣浆过程使离子吸附型稀土原矿中存在的稀土离子与稀土浸出药剂充分发生离子交换反应生成稀土盐,该稀土盐溶于水中,其中,稀土浸出药剂与离子吸附型稀土原矿的质量比例为1∶30~40;
(2)湿法选矿
对捣浆形成的矿浆进行湿法选矿,具体工艺为:矿浆经过螺旋分级机分级处理,处理后的溢流经过Φ150第一水力旋流器进行第一次粗选,第一次粗选后的溢流再经过Φ150第二水力旋流器进行第二次粗选;第一次粗选和第二次粗选的底流经过Φ150第三水力旋流器进行扫选,扫选的溢流返回到捣浆;第二次粗选的溢流经过Φ75水力旋流器、Φ25水力旋流器和Φ10水力旋流器进行第一次精选、第二次精选和第三次精选;其中,第一次精选的底流返回到第二次粗选,第三次精选的底流返回到第一次精选,第二次精选的底流作为中矿备用,第三次精选的溢流作为精矿备用;
(3)过滤及后处理
将湿法选矿得到的中矿和精矿分别经过过滤得到含高岭土的滤饼和含稀土的滤液;对含高岭土的滤饼进行干燥后得到高岭土;对含稀土的滤液进行稀土分离,具体为:将含稀土的滤液加入草酸、氨水或者碳酸氢氨作为稀土沉淀剂,其中,稀土与稀土沉淀剂的质量比例为1∶3.5~4.5,稀土与稀土沉淀剂反应产生沉淀,该沉淀经脱水处理后得到稀土。
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离子型稀土矿提取工艺及其改进措施. 喻庆华等.矿冶工程,第10卷第1期. 1990 |
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