CN104711424A - 一种从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法 - Google Patents

一种从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，步骤如下：(1)向除杂渣中加入酸性溶液，控制温度为10～70℃条件下不断搅拌4～8h后，过滤得到含稀土及铝的滤液和废渣；(2)向含稀土及铝的滤液中加碱性溶液至pH值为5.0～5.5，在滤液中生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀和含稀土滤液；(3)将氢氧化铝沉淀用清水洗涤、过滤，再低温干燥得氢氧化铝或高温煅烧得到氧化铝产品；(4)向含稀土滤液中加入碱性溶液，调节滤液pH值至6.5～8.0，陈化6～24h后过滤，得稀土沉淀和滤液，稀土沉淀经洗涤、过滤、干燥得到稀土产品。本发明工艺简单，采用廉价易得的试剂从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土和铝，回收率高，并且回收的铝及稀土产品纯度高，具有较好的经济效益。

Description

一种从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法。
背景技术
在温暖湿润的气候环境下，经生物、物理和化学作用，花岗岩和火山岩等原岩逐渐风化为埃洛石、伊利石、高岭石和蒙脱石等黏土矿物，同时稀土矿物则风化形成稀土离子。稀土离子以水合或羟基水合离子吸附在黏土矿物上形成风化壳淋积型稀土矿。该矿具有分布广、矿点多、规模小，原矿放射性低、稀土配分齐全及富含中重稀土等特点，其中，中重稀土占世界储量的80％以上，是我国特有的稀土矿产资源，也是世界上稀缺的矿种，广泛分布于我国南方的江西、福建、湖南、广东、广西、云南和浙江等七省。
目前，对于风化壳淋积型稀土矿的开采，通常采用堆浸工艺和原地浸出工艺，用硫酸铵或氯化铵为浸矿剂将稀土通过离子交换浸出到溶液中，再通过草酸或碳酸氢铵沉淀回收稀土。而收集的稀土浸出液中杂质含量往往较高，其中铝、铁等杂质的含量可达250mg/L，若未经除杂就直接用草酸沉淀，则这些杂质离子将与稀土离子生成RE[Al(C2O4)3]、RE[Fe(C2O4)3]等可溶性配合物，不仅使草酸用量明显增加，还使稀土沉淀收率大大下降；若直接用碳酸氢铵沉淀，则会与稀土离子生成共沉淀物，降低稀土产品质量，且对操作有较大的负面影响。因此，在沉淀稀土之前，通常会用碳酸氢铵在pH＝5.4～5.8时对稀土浸出液进行除杂，使铝、铁基本完全沉淀，硅和钙部分沉淀。在此除杂过程中，会有约3～8％的稀土形成氢氧化物沉淀进入除杂渣，造成稀土的损失。一般稀土年开采量达1000t的矿山，将产生此种除杂渣500～1500t，损失稀土30～80t，铝100～750t。因此，对风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液除杂渣中稀土和铝进行回收，不仅可避免我国宝贵稀土资源和铝资源的流失浪费，还可减小除杂渣深埋后对环境的造成的污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种操作简便，能够从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，且回收率较高。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，所述除杂渣为采用堆浸工艺或原地浸出工艺对风化壳淋积型稀土矿进行开采过程中，向收集的稀土浸出液中加入饱和碳酸氢铵溶液所得到的沉淀物，其步骤如下：
(1)向除杂渣中加入酸性溶液，控制温度为10～70℃条件下不断搅拌4～8h，过滤得到含稀土及铝的滤液和废渣；
(2)向步骤(1)所得含稀土及铝的滤液中加碱性溶液至pH值为5.0～5.5，在滤液中生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀和含稀土滤液；
(3)将步骤(2)所得氢氧化铝沉淀用清水洗涤、过滤，再低温干燥得氢氧化铝或高温煅烧得到氧化铝产品；
(4)向步骤(2)所得含稀土滤液中加入碱性溶液，调节滤液pH值至6.5～8.0，陈化6～24h后过滤，得稀土沉淀(含碳酸稀土或氢氧化稀土的沉淀)和滤液，稀土沉淀经洗涤、过滤、干燥得到稀土产品(碳酸稀土或氢氧化稀土)。
按上述方案，所述除杂渣含2～6wt％稀土(以RE2O3质量计)和20～50wt％铝(以Al2O3质量计)。
优选的是，步骤(1)所述温度条件为20～50℃。
按上述方案，步骤(1)所述酸性溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液中的一种或几种的混合物，质量浓度均为1～10％。
优选的是，步骤(1)所述酸性溶液为硫酸溶液。
按上述方案，步骤(1)所述酸性溶液与除杂渣的液固比为0.5～2mL/g。
按上述方案，步骤(2)和步骤(4)所述碱性溶液为饱和碳酸氢铵溶液、氨水溶液或饱和氢氧化钠溶液，其中氨水溶液质量浓度为25～28％。
优选的是，步骤(2)和步骤(4)所述碱性溶液为饱和碳酸氢铵溶液。
按上述方案，步骤(3)所述低温干燥工艺条件为：50～80℃条件下干燥12～24h。
按上述方案，步骤(3)所述氢氧化铝纯度为70～88wt％。
按上述方案，步骤(3)所述高温煅烧工艺条件为：950～1200℃条件下煅烧6～12h。
按上述方案，步骤(3)所得氧化铝纯度为75～87％。
按上述方案，步骤(4)所述洗涤为采用清水洗涤，清水与稀土沉淀体积比为1～10:1。
按上述方案，步骤(4)所得稀土品位为RE2O370～90％。
按上述方案，步骤(4)所述滤液添加相应碱性溶液后，可回收用于步骤(2)沉淀铝和步骤(4)沉淀稀土。
按上述方案，所述铝(以Al2O3质量计)回收率为60～90％；所述稀土(以RE2O3质量计)回收率为60～90％。
本发明的有益效果在于：1、本发明工艺简单，采用廉价易得的试剂从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土的同时，还分离回收了铝，回收率高，不仅避免了铝资源的浪费，还提高了除杂渣的综合利用价值，生产成本较低，避免了我国宝贵稀土资源的流失和浪费，减少了废弃物的产生量；2、采用本发明方法回收的铝及稀土产品杂质含量少，纯度高，具有较好的经济效益。3、本发明所用液体可循环使用，几乎无废水排放，工艺经济环保。
附图说明
图1为本发明实施例1从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的工艺流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
广东某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型，稀土平均品位为RE2O30.078％，采用原地浸出工艺，硫酸铵为浸矿剂，对稀土进行提取。收集的稀土浸出液经饱和碳酸氢铵溶液除杂后，产生的除杂渣中稀土和铝分别占4wt％(RE2O3)和50wt％(Al2O3)。取500g此除杂渣，向其中以液固比2mL/g缓慢加入1000mL浓度为10wt％的硫酸溶液，控制温度为30℃并不停搅拌，待沉淀物不再减少时(约4h)过滤，将滤渣进行填埋处理，而所得滤液则向其中缓慢加入饱和碳酸氢铵溶液，控制pH值为5.0，待白色絮状沉淀不再增加时过滤，得到氢氧化铝沉淀和含稀土滤液，用液固体积比1:1的清水洗涤氢氧化铝沉淀，过滤后在50℃下干燥24h，即得氢氧化铝491.6g，该产品纯度为70％，铝回收率为90％。对含稀土滤液，继续向其中加入饱和碳酸氢铵溶液，控制pH值为6.5，沉淀稀土并使其在沉淀母液中陈化24h后过滤，用2倍体积的清水洗涤滤渣，过滤后晾干即得碳酸稀土28.4g，该产品稀土品位RE2O3为80％，稀土回收率为82％。从该风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的工艺流程图如图1所示。
实施例2
广东某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型，稀土平均品位为RE2O30.085％，采用堆浸工艺，硫酸铵为浸矿剂，对稀土进行提取。收集的稀土浸出液经饱和碳酸氢铵溶液除杂后，产生的除杂渣中稀土和铝分别占2wt％(RE2O3)和32wt％(Al2O3)。取500g此除杂渣，向其中以液固比1.5mL/g缓慢加入750mL浓度为1wt％的硝酸溶液，控制温度为20℃并不停搅拌，待沉淀物不再减少时(约6h)过滤，将滤渣进行填埋处理，而所得滤液则向其中缓慢加入氨水溶液(质量浓度为25～28％)，控制pH在5.2左右，待白色絮状沉淀不再增加时过滤，得到氢氧化铝沉淀和含稀土滤液，用液固体积比5:1的清水洗涤氢氧化铝沉淀，过滤后在1200℃下高温煅烧12h，即得氧化铝125.1g，该产品纯度为87wt％，回收率为68％。对含稀土滤液，再向其中加入氨水溶液(质量浓度为25～28％)，控制pH在7.0左右，沉淀稀土并使其在沉淀母液中陈化18h后过滤，用清水洗涤滤渣，过滤后晾干即得氢氧化稀土9.4g，该产品稀土品位RE2O3为80％，回收率为65％。
实施例3
江西某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为富钇型，稀土平均品位为RE2O30.093％，采用原地浸出工艺，硫酸铵为浸矿剂，对稀土进行提取。收集的稀土浸出液经饱和碳酸氢铵溶液除杂后，产生的除杂渣中稀土和铝分别占5wt％(RE2O3)和20wt％(Al2O3)。取500g此除杂渣，向其中以液固比0.5mL/g缓慢加入250mL浓度为8wt％的盐酸溶液，控制温度为70℃并不停搅拌，待沉淀物不再减少时(约8h)过滤，将滤渣进行填埋处理，而所得滤液则向其中缓慢加入饱和氢氧化钠溶液，控制pH在5.5左右，待白色絮状沉淀不再增加时过滤，得到氢氧化铝沉淀和含稀土滤液，用液固体积比7:1的清水洗涤氢氧化铝沉淀，过滤后在80℃下干燥12h，即得氢氧化铝144.6g，该产品纯度为73wt％，回收率为69％。对含稀土滤液，继续向其中加入饱和氢氧化钠溶液，控制pH在7.0左右，沉淀稀土并使其在沉淀母液中陈化6h后过滤，用清水洗涤滤渣，过滤后晾干即得氢氧化稀土26.9g，该产品稀土品位RE2O3为70％，回收率为65％。
实施例4
江西某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型，稀土平均品位为RE2O30.101％，采用原地浸出工艺，硫酸铵为浸矿剂，对稀土进行提取。收集的稀土浸出液经饱和碳酸氢铵溶液除杂后，产生的除杂渣中稀土和铝分别占6wt％(RE2O3)和28wt％(Al2O3)。取500g此除杂渣，向其中以液固比2mL/g缓慢加入1000mL浓度为3wt％的硫酸溶液，控制温度为10℃并不停搅拌，待沉淀物不再减少时(约5h)过滤，将滤渣进行填埋处理，而所得滤液则向其中缓慢加入饱和碳酸氢铵溶液，控制pH在5.2左右，待白色絮状沉淀不再增加时过滤，得到氢氧化铝沉淀和含稀土滤液，用液固体积比3:1的清水洗涤氢氧化铝沉淀，过滤后在950℃下高温煅烧6h，即得氧化铝171.3g，该产品纯度为75％，回收率为60％。对含稀土滤液，继续向其中加入饱和碳酸氢铵溶液，控制pH在8.0左右，沉淀稀土并使其在沉淀母液中陈化24h后过滤，用清水洗涤滤渣，过滤后晾干即得碳酸稀土48.5g，该产品稀土品位RE2O3为77％，回收率为90％。
实施例5
江西某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型，稀土平均品位为RE2O30.098％，采用堆浸工艺，硫酸铵为浸矿剂，对稀土进行提取。收集的稀土浸出液经饱和碳酸氢铵溶液除杂后，产生的除杂渣中稀土和铝分别占3wt％(RE2O3)和38wt％(Al2O3)。取500g此种除杂渣，向其中以液固比1.6mL/g缓慢加入800mL浓度为6wt％的硫酸溶液，控制温度为50℃并不停搅拌，待沉淀物不再减少时(约4h)过滤，将滤渣进行填埋处理，而所得滤液则向其中缓慢加入饱和碳酸氢铵溶液，控制pH在5.0左右，待白色絮状沉淀不再增加时过滤，得到氢氧化铝沉淀和含稀土滤液，用液固体积比10:1的清水洗涤氢氧化铝沉淀，过滤后在55℃下干燥16h，即得氢氧化铝241.1g，该产品纯度为88％，回收率为73％。对含稀土滤液，继续向其中加入饱和碳酸氢铵溶液，控制pH在7.0左右，沉淀稀土并使其在沉淀母液中陈化24h后过滤，用清水洗涤滤渣，过滤后晾干即得碳酸稀土13.8g，该产品稀土品位RE2O3为90％，回收率为60％。

Claims (8)

1.一种从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，所述除杂渣为采用堆浸工艺或原地浸出工艺对风化壳淋积型稀土矿进行开采过程中，向收集的稀土浸出液中加入饱和碳酸氢铵溶液所得到的沉淀物，其特征在于步骤如下：
(1)向除杂渣中加入酸性溶液，控制温度为10～70℃条件下不断搅拌4～8h，过滤得到含稀土及铝的滤液和废渣；
(2)向步骤(1)所得含稀土及铝的滤液中加碱性溶液至pH值为5.0～5.5，在滤液中生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀和含稀土滤液；
(3)将步骤(2)所得氢氧化铝沉淀用清水洗涤、过滤，再低温干燥得氢氧化铝或高温煅烧得到氧化铝产品；
(4)向步骤(2)所得含稀土滤液中加入碱性溶液，调节滤液pH值至6.5～8.0，陈化6～24h后过滤，得稀土沉淀和滤液，稀土沉淀经洗涤、过滤、干燥得到稀土产品。
2.根据权利要求1所述的从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，其特征在于：所述除杂渣含2～6wt％稀土和20～50wt％铝。
3.根据权利要求1所述的从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，其特征在于：步骤(1)所述酸性溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液中的一种或几种的混合物，质量浓度均为1～10％。
4.根据权利要求1所述的从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，其特征在于：步骤(1)所述酸性溶液与除杂渣的液固比为0.5～2mL/g。
5.根据权利要求1所述的从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(4)所述碱性溶液为饱和碳酸氢铵溶液、氨水溶液或饱和氢氧化钠溶液，其中氨水溶液质量浓度为25～28％。
6.根据权利要求1所述的从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，其特征在于，步骤(3)所述低温干燥工艺条件为：50～80℃条件下干燥12～24h。
7.根据权利要求1所述的从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，其特征在于，步骤(3)所述高温煅烧工艺条件为：950～1200℃条件下煅烧6～12h。
8.根据权利要求1所述的从风化壳淋积型稀土矿浸出液除杂渣中回收稀土及铝的方法，其特征在于：所述铝回收率为60～90％；所述稀土回收率为60～90％。
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