CN104962739A - 一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法 - Google Patents

一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法 Download PDF

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Abstract

风化壳淋积型稀土矿浸出液中杂质金属离子含量高，传统除杂方法工艺流程较长，操作繁琐，且产生的絮凝杂质沉淀沉降速度较慢、吸附和夹带稀土多。针对上述问题，本发明提供了一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法，具体步骤如下：1)向稀土浸出液中直接加入碳酸氢铵和无机硫化物的混合溶液；2)加入氨水或硫酸调节混合溶液的pH值；3)在搅拌条件下，向混合液中加入絮凝剂溶液，继续搅拌1～3h后，静置沉降，取上清液，得低杂质稀土浸出液。本发明所述方法能够有效缩短杂质的沉降时间，大大提高生产效率，可实现杂质的快速充分的沉降，所得低杂质稀土浸出液的稀土回收率高和纯度高，适合推广应用。

Description

一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法。
背景技术
风化壳淋积型稀土矿广泛分布在我国的江西、广东、福建、湖南、云南、广西和浙江等七省区，因它富含商业利用价值很高的中重稀土，该矿的开采一直得到国内外的高度重视，被确定为战略矿种。它是由含稀土的花岗岩和火山岩等原岩，在温暖湿润的气候下，经生物、化学和物理作用，风化形成高岭石、埃洛石、蒙脱石和伊利石等黏土矿物，同时原岩中易风化的稀土矿物也风化解离形成稀土水合离子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。工业上通常用硫酸铵或氯化铵作浸矿剂，采用堆浸工艺或原地浸出工艺，通过离子交换将稀土离子交换于溶液中，该稀土溶液称稀土浸出液，经除杂后，用草酸或碳酸氢铵沉淀回收稀土。
稀土浸出液中杂质含量通常较高，其中铝、铁等杂质的含量可达250mg/L，若未经除杂直接用草酸沉淀，则这些杂质离子将与稀土离子生成RE[Al(C2O4)3]和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，杂质离子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。且稀土浸出液中杂质离子种类较多，除杂过程中易产生Al(OH)3等氢氧化物絮状胶体，这些沉淀颗粒小，沉降速度慢，过长的沉降时间，大大降低了生产效率，且需构筑较多的除杂池以满足稀土浸出液的日处理量。此外，残留于溶液中的少量絮状沉淀将影响稀土产品的纯度，而絮状胶体沉淀具有较大的比表面积也易吸附夹带较多的稀土，造成稀土的损失。因此，进一步探索快速有效地除杂方法具有重要的实际应用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法，该方法杂质沉淀沉降快速、彻底，稀土回收率高，可有效解决现有除杂技术中除杂工艺复杂、沉淀沉降速度慢、吸附夹带稀土多和固液分离不彻底的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法，包括以下步骤：
1)向稀土浸出液中加入碳酸氢铵和无机硫化物混合溶液，得混合液I；
2)调节混合液I的pH值至4.5～5.0，得混合液II；
3)在搅拌条件下，向混合液II中缓慢加入絮凝剂溶液，使铝及重金属等杂质离子形成的絮状氢氧化沉淀或硫化物沉淀，迅速团聚絮凝成为大颗粒沉淀，继续搅拌1～3h后，静置沉降，取上清液，得低杂质稀土浸出液。
上述方案中，所述稀土浸出液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收集的稀土浸出液，其中稀土(RE2O3)浓度为0.1～5g/L，杂质(MxOy)浓度为0.05～1g/L。
上述方案中，步骤1)中所述无机硫化物为硫化钠或硫化铵，或两者按任意比例混合。
上述方案中，步骤1)中所述碳酸氢铵和无机硫化物的混合溶液中，碳酸氢铵的质量浓度为3.95～11.85％；无机硫化物的质量浓度为0.003～0.015％。
上述方案中，步骤1)中所述的碳酸氢铵和无机硫化物混合溶液与稀土浸出液的体积比为(0.05～0.1):1。
上述方案中，步骤2)中采用氨水或硫酸溶液调节混合液I的PH值。
上述方案中，所述絮凝剂溶液为由絮凝剂配制而成的水溶液，其中絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝或聚合硅酸铝铁。
上述方案中，所述絮凝剂溶液中絮凝剂的质量浓度为0.01～0.5g/L；絮凝剂与稀土浸出液的固液比为0.1～10mg/L。
上述方案中，所述絮凝剂溶液采用自来水或蒸馏水来配制，强酸、强碱或高含盐的水均不适于用来配制；配制水温为5～40℃，一般采用常温水。
上述方案中，所述静置沉降时间为0.2～1h。
根据上述方案，将所得低杂质稀土浸出液采用饱和碳酸氢铵溶液或草酸溶液进行沉淀，即可得稀土产品。
根据上述方法所得低杂质稀土浸出液的稀土回收率为85～95％，所得稀土产品的(质量)纯度为50～65％。
本发明的有益效果为：
1)在传统多步除杂工艺的基础上，对除杂工艺进行优化，提高了企业生产效率；并可有效去除稀土浸出液中杂质金属的含量，除杂率大大提高，稀土产品纯度增加，有利于后续稀土回收工艺的改善，提高稀土产品质量。
2)本发明可有效缩短杂质的沉淀时间，静置沉降时间缩短为0.2～1h，大大提高了生产效率；同时可减少除杂池的数量，增加稀土浸出液的日处理量。
3)可实现杂质的快速、完全沉降，杂质沉淀颗粒大，比表面积小，吸附夹带稀土少，所得低杂质稀土浸出液稀土回收率高，所得稀土产品纯度高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中，如无具体说明，采用的试剂均为市售化学试剂。
实施例1
一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法，针对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0.083％，以氯化铵作为浸矿剂，采用原地浸出工艺对稀土进行提取，稀土浸出液经集液沟流入集液池，收集后再由离心泵泵入除杂池，该稀土浸出液中稀土浓度(RE2O3)为0.1g/L，杂质金属浓度(MxOy)为0.05g/L，其除杂方法包括以下步骤：
在搅拌条件下，按碳酸氢铵和硫化铵混合溶液与稀土浸出液的体积比为为0.05:1的比例，向稀土浸出液中加入碳酸氢铵和硫化铵混合溶液，得混合液I，其中碳酸氢铵和硫化铵混合溶液中，碳酸氢铵的质量浓度为3.95％，硫化铵的质量浓度为0.003％；用氨水和/或硫酸调节溶液的pH为4.5～5.0，得混合液II；在搅拌条件下，向混合液II中加入聚丙烯酰胺溶液(质量浓度为0.5g/L，聚丙烯酰胺与稀土浸出液的固液比为0.1mg/L)，使铝及重金属等杂质离子形成的絮状氢氧化沉淀或硫化物沉淀，迅速团聚絮凝成为大颗粒沉淀，继续搅拌3h后，静置沉降0.2h，经液固分离后，取上清液，上清液清澈无悬浮物，得低杂质稀土浸出液。
向低杂质稀土浸出液中加入饱和碳酸氢铵溶液沉淀稀土，得稀土产品，其纯度为65％，稀土回收率为92％。
实施例2
一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法，针对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0.101％，以硫酸铵作为浸矿剂，采用原地浸出工艺对稀土进行提取，稀土浸出液经集液沟流入集液池，收集后再由离心泵泵入除杂池，该稀土浸出液中稀土浓度(RE2O3)为0.9g/L，杂质金属浓度(MxOy)为0.2g/L，其除杂方法包括以下步骤：
在搅拌条件下，按碳酸氢铵和硫化铵混合溶液与稀土浸出液的体积比为0.06:1的比例，向稀土浸出液中加入碳酸氢铵和硫化铵混合溶液，得混合液I，其中碳酸氢铵和硫化铵混合溶液中，碳酸氢铵的质量浓度为4.28％，硫化铵的质量浓度为0.0082％；用氨水和/或硫酸调节溶液的pH为4.5～5.0，得混合液II；在搅拌条件下，向混合液II中加入聚丙烯酰胺溶液(质量浓度为0.01g/L，聚丙烯酰胺与稀土浸出液的固液比为10mg/L)，使铝及重金属等杂质离子形成的絮状氢氧化沉淀或硫化物沉淀，迅速团聚絮凝成为大颗粒沉淀，继续搅拌1h后，静置沉降1h，经液固分离后，取上清液，上清液清澈无悬浮物，得低杂质稀土浸出液。
向低杂质稀土浸出液中加入草酸溶液沉淀稀土，得稀土产品，其纯度为57％，稀土回收率为95％。
实施例3
一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法，针对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0.093％，以硫酸铵作为浸矿剂，采用原地浸出工艺对稀土进行提取，稀土浸出液经集液沟流入集液池，收集后再由离心泵泵入除杂池，该稀土浸出液中稀土浓度(RE2O3)为2.53g/L，杂质金属浓度(MxOy)为0.76g/L，其除杂方法包括以下步骤：
在搅拌条件下，按碳酸氢铵和硫化铵混合溶液与稀土浸出液的体积比为0.09:1的比例，向稀土浸出液中加入碳酸氢铵和硫化铵混合溶液，得混合液I，其中碳酸氢铵和硫化铵混合溶液中，碳酸氢铵的质量浓度为7.91％，硫化铵的质量浓度为0.013％；用氨水和/或硫酸调节溶液的pH为4.5～5.0，得混合液II；在搅拌条件下，向混合液II中加入聚合氯化铝溶液(质量浓度为0.1g/L，聚合氯化铝与稀土浸出液的固液比为1mg/L)，使铝及重金属等杂质离子形成的絮状氢氧化沉淀或硫化物沉淀，迅速团聚絮凝成为大颗粒沉淀，继续搅拌3h后，静置沉降0.8h，经液固分离后，取上清液，上清液清澈无悬浮物，得低杂质稀土浸出液。
向低杂质稀土浸出液中加入草酸溶液溶液沉淀稀土，得稀土产品，其纯度为58％，稀土回收率为85％。
实施例4
一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法，针对广东某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇型，稀土平均品位为0.12％，以氯化铵作为浸矿剂，采用原地浸出工艺对稀土进行提取，稀土浸出液经集液沟流入集液池，收集后再由离心泵泵入除杂池，该稀土浸出液中稀土浓度(RE2O3)为5g/L，杂质金属浓度(MxOy)为1g/L，其除杂方法包括以下步骤：
在搅拌条件下，按碳酸氢铵和硫化铵混合溶液与稀土浸出液的体积比为0.1:1的比例，向稀土浸出液中加入碳酸氢铵和硫化铵混合溶液，得混合液I，其中碳酸氢铵和硫化铵混合溶液中，碳酸氢铵的质量浓度为11.85％，硫化铵的质量浓度为0.015％；用氨水和/或硫酸调节溶液的pH为4.5～5.0，得混合液II；在搅拌条件下，向混合液II中加入聚合硅酸铝铁溶液(质量浓度为0.1g/L，聚合硅酸铝铁与稀土浸出液的固液比为1mg/L)，使铝及重金属等杂质离子形成的絮状氢氧化沉淀或硫化物沉淀，迅速团聚絮凝成为大颗粒沉淀，继续搅拌2h后，静置沉降0.3h，经液固分离后，取上清液，上清液清澈无悬浮物，得低杂质稀土浸出液。
向低杂质稀土浸出液中加入饱和碳酸氢铵溶液沉淀稀土，得稀土产品，其纯度为50％，稀土回收率为88％。
以上实施例为本发明的较佳实施方式，但是，本发明的实施方式并不局限于此，但凡对本发明的各种等价形式的修改替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风化壳淋积型稀土矿稀土浸出液的快速除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)向稀土浸出液中加入碳酸氢铵和无机硫化物混合溶液，得混合液I；
2)调节混合液I的pH值至4.5～5.0，得混合液II；
3)在搅拌条件下，向混合液II中加入絮凝剂溶液，继续搅拌1～3h后，静置沉降，取上清液，得低杂质稀土浸出液。
2.根据权利要求1所述的快速除杂方法，其特征在于，所述稀土浸出液中稀土浓度为0.1～5g/L，杂质浓度为0.05～1g/L。
3.根据权利要求1所述的快速除杂方法，其特征在于，步骤1)中所述无机硫化物为硫化钠或硫化铵，或两者按任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的快速除杂方法，其特征在于，步骤1)中所述碳酸氢铵和无机硫化物的混合溶液中，碳酸氢铵的质量浓度为3.95～11.85％；无机硫化物的质量浓度为0.003～0.015％；所述的碳酸氢铵和无机硫化物混合溶液与稀土浸出液的体积比为(0.05～0.1):1。
5.根据权利要求1所述的快速除杂方法，其特征在于，步骤2)中采用氨水或硫酸溶液调节混合液I的PH值。
6.根据权利要求1所述的快速除杂方法，其特征在于，所述絮凝剂溶液为由聚丙烯酰胺、聚合氯化铝或聚合硅酸铝铁配制而成的水溶液。
7.根据权利要求1所述的快速除杂方法，其特征在于，所述絮凝剂溶液的质量浓度为0.01～0.5g/L；絮凝剂溶液中絮凝剂与稀土浸出液的固液比为0.1～10mg/L。
8.根据权利要求1所述的快速除杂方法，其特征在于，所述静置沉降时间为0.2～1h。
9.根据权利要求1～8任一项所述的快速除杂方法，其特征在于，低杂质稀土浸出液用饱和碳酸氢铵溶液或草酸溶液进行沉淀，得稀土产品。
10.根据权利要求9所述的快速除杂方法，其特征在于，所述低杂质稀土浸出液的稀土回收率为85～95％，所得稀土产品的纯度为50～65％。
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