CN108149033B - 一种从粉煤灰中提取稀土元素的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及稀土元素提取技术领域，具体公开一种从粉煤灰中提取稀土元素的工艺。本发明通过将粉煤灰磁选，然后进行酸浸处理，收集浸出液；在温度60‑70℃的条件下，去除所述浸出液中的硅元素，得到富稀土元素浓缩液；在所述富稀土元素浓缩液中加入草酸丙酮溶液，进行提取，然后经过煅烧、除钙工艺，收集得到纯度在75％以上含稀土元素的物质。本发明具有工艺流程短、操作简单、生产成本低等特点。

Description

一种从粉煤灰中提取稀土元素的工艺
技术领域
本发明涉及稀土元素提取技术领域，尤其涉及一种从粉煤灰中提取稀土元素的工艺。
背景技术
煤中稀土元素较为富集，电厂所排放的粉煤灰稀土元素含量接近工业品味，这一地区的粉煤灰可以作为稀土资源加以利用。由于粉煤灰的化学组成和物相组成与稀土矿有很大差异，所以我国现在稀土矿中提取稀土的技术不适用于粉煤灰提取稀土，而现阶段粉煤灰中提取稀土元素的技术处于萌芽阶段，提取工艺基本没有，且现有工艺流程长、成本高。
发明内容
针对现有稀土元素提取工艺流程长、成本高等问题，本发明提供一种从粉煤灰中提取稀土元素的工艺。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，所述工艺至少包括以下步骤：
步骤1、将粉煤灰磁选，然后进行酸浸处理，浸出完成后固液分离，收集浸出液；
步骤2、在温度60-70℃的条件下，去除所述浸出液中的硅元素，得到富稀土元素浓缩液；
步骤3、在所述富稀土元素浓缩液中加入草酸丙酮溶液，在pH为1.5-2的条件下加热反应，过滤，得到含有稀土草酸盐和草酸钙的第一沉淀；
步骤4、将所述第一沉淀进行第一煅烧处理，得到稀土氧化物和氧化钙的第一混合物；
步骤5、将所述第一混合物进行除钙处理，收集含稀土元素的物质。
相对于现有技术，本发明提供的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，具有以下优势：
(1)粉煤灰经过磁选去除铁元素。
(2)在酸浸处理中，将粉煤灰中稀土元素提取出来，同时除去浸出液中的硅元素，在酸浸过程中氧化铝-二氧化硅与盐酸反应生成硅酸，为除去硅酸和硫酸钙提供条件；在浓缩过程主要是为了富集稀土元素，同时由于硅酸不溶于酸，在浓缩过程中生成沉淀，可以回收硅酸，增加本发明的附加值。
酸浸工艺发生如下反应：
RE2O3+6HCl→2RECl3+3H2O
Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O
CaO+2HCl→CaCl2+H2O
Al2O3-SiO2+6HCl→2AlCl3+H2SiO3+2H2O
(3)本发明经过草酸丙酮溶液进行提取，煅烧得到纯度高达75％以上的稀土氧化物，工艺简单，流程短，生产成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的工艺流程图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，所述工艺至少包括以下步骤：
步骤1、将粉煤灰磁选，然后进行酸浸处理，浸出完成后固液分离，收集浸出液；
步骤2、在温度60-70℃的条件下，去除所述浸出液中的硅元素，得到富稀土元素浓缩液；
步骤3、在所述富稀土元素浓缩液中加入草酸丙酮溶液，在pH为1.5-2的条件下加热反应，过滤，得到含有稀土草酸盐和草酸钙的第一沉淀；
步骤4、将所述第一沉淀进行第一煅烧处理，得到稀土氧化物和氧化钙的第一混合物；
步骤5、将所述第一混合物进行除钙处理，收集含稀土元素的物质。
本发明采用磁选除去铁元素，酸浸提取稀土元素，同时为除去硅元素创造条件，浓缩得到富稀土元素浓缩液，在经过草酸丙酮溶液进行提取，除钙，煅烧得到纯度高达75％以上的稀土氧化物，工艺简单，成本低，而且还能回收硅酸，提高本发明的附加值。
优选地，所述步骤3中向所述富稀土元素浓缩液中加入草酸丙酮溶液，调节pH值为1.5-2，在搅拌条件下加热至70-80℃，反应1-2h，反应完毕后冷却至35-40℃，陈化25-35min，采用慢速定量滤纸过滤，得到第一沉淀。
加入草酸丙酮溶液的过程发生如下反应：
2RE3++3C2O42-→RE2(C2O4)3
Ca2++C2O42-→CaC2O4
采取慢速定量滤纸进行过滤：由于草酸稀土结晶后体积较小，使用慢速滤纸可以降低草酸稀土的损失率。
优选地，所述草酸丙酮溶液的浓度为300-500g/L。
所述富稀土元素浓缩液与草酸丙酮的体积比为3：(1-1.5)。
所述pH值采用氨水进行调节。
所述过滤完毕后，采用草酸溶液洗涤不溶物。
所述草酸丙酮溶液是将草酸溶解到丙酮中制备得到浓度为300-500g/L的草酸丙酮溶液。
优选地，所述氨水的浓度为2-3mol/L。
所述草酸溶液的浓度为10-15g/L。
优选地，所述步骤5中除钙工艺为：将所述第一混合物研磨，加入蒸馏水，在80-90KHz的频率的条件下超声震荡5-10min，采用慢速定量滤纸过滤，进行第二次煅烧处理，收集含稀土元素的物质。
优选地，所述第二次煅烧处理的条件为：800-850℃的条件下煅烧0.5-1.5h；和/或
所述蒸馏水与第一混合物的液固比为(10-20)：1。
所述第一混合物研磨至200-250目。
优选地，所述步骤4中第一煅烧处理的条件为在800-850℃的条件下煅烧1-2h。
煅烧过程中，草酸钙与草酸稀土元素发生反应，生成稀土氧化物和氧化钙的第一混合物。
优选地，所述酸浸工艺采用浓度为1-2mol/L的盐酸，所述盐酸与粉煤灰的液固比为(5-10)：1，酸浸工艺的温度为：40-60℃，浸出时间为2-4h。
优选地，所述步骤2中将所述浸出液浓缩至浸出液体积的18-20％，过滤，得到第一富稀土元素浓缩液，将不溶物洗涤得到硅酸。
为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
本实施例提供准格尔矿区电厂粉煤灰提取稀土元素的提取工艺。采取该电厂普通粉煤灰，球状玻璃微珠少，活性较好，有利于用低浓度盐酸直接浸出稀土元素。
所述工艺包括以下步骤：
步骤1、采用强力磁铁除去粉煤灰中的铁，称取500g除去铁份粉煤灰置于高压釜中，加入5L浓度为1mol/L的盐酸，以300r/min的转速、在50℃的条件下搅拌3h，得到粉煤灰盐酸混合物，抽滤，用蒸馏水洗涤粉煤灰，把过滤液和洗涤液混合得到浸出液；
步骤2、将浸出液在置于60℃的电加热板上，加热、浓缩至原体积的20％，溶液呈粥状，冷却，过滤，蒸馏水洗涤得到第一富稀土元素浓缩液230mL，滤渣经过蒸馏水洗涤得到硅酸；
将第一富稀土元素浓缩液230mL，在置于电加热板上，加热、浓缩至原体积的50％，冷却，过滤，蒸馏水洗涤得到富稀土元素浓缩液105mL，滤渣洗涤得到硫酸钙；
步骤3、向所述富稀土元素浓缩液中加入草酸丙酮溶液110mL，加热至70-80℃，采用氨水调节pH值为1.5-2，进行反应，反应完毕后冷却、陈化、过滤，得到第一沉淀；
步骤4、将所述第一沉淀在850℃的条件下煅烧1h，得到稀土氧化物和氧化钙的第一混合物；
步骤5、将所述第一混合物研磨至250目、加水，在80-90KHz的频率的条件下超声震荡10min，采用慢速定量过滤试纸过滤得到第二沉淀；
步骤6、将所述第二沉淀在850℃的条件下煅烧1h，得到纯度为78％的稀土氧化物220mg。
实施例2
本实施例提供准格尔矿区电厂粉煤灰提取稀土元素的提取工艺。采取该电厂普通粉煤灰，球状玻璃微珠少，活性较好，有利于用低浓度盐酸直接浸出稀土元素。
所述工艺包括以下步骤：
步骤1、采用强力磁铁除去粉煤灰中的铁，称取500g除去铁份粉煤灰置于高压釜中，加入2.5L浓度为2mol/L的盐酸，以300r/min的转速、在40℃的条件下搅拌2h，得到粉煤灰盐酸混合物，抽滤，用蒸馏水洗涤粉煤灰，把过滤液和洗涤液混合得到浸出液；
步骤2、将浸出液在置于电加热板上，加热、浓缩至原体积的20％，溶液呈粥状，冷却，过滤，蒸馏水洗涤得到第一富稀土元素浓缩液220mL，滤渣经过蒸馏水洗涤得到硅酸；
将第一富稀土元素浓缩液220mL，在置于电加热板上，加热、浓缩至原体积的50％，冷却，过滤，蒸馏水洗涤得到富稀土元素浓缩液105mL，滤渣洗涤得到硫酸钙；
步骤3、向所述富稀土元素浓缩液中加入草酸丙酮溶液100mL，加热至70-80℃，采用氨水调节pH值为1.5，进行反应1h，反应完毕后冷却、陈化、过滤，得到第一沉淀；
步骤4、将所述第一沉淀在850℃的条件下煅烧1h，得到稀土氧化物和氧化钙的第一混合物；
步骤5、将所述第一混合物研磨至200目、加水，在80-90KHz的频率的条件下超声震荡8min，采用慢速定量过滤试纸过滤得到第二沉淀；
步骤6、将所述第二沉淀在850℃的条件下煅烧0.5h，得到出纯度为76％的稀土氧化物213mg。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述工艺至少包括以下步骤：
步骤1、将粉煤灰磁选，然后进行酸浸处理，浸出完成后固液分离，收集浸出液，所述酸浸处理采用浓度为1-2mol/L的盐酸，酸浸工艺的温度为：40-60℃，浸出时间为2-3h，所述粉煤灰为准格尔矿区电厂粉煤灰；
步骤2、在温度60-70℃的条件下，去除所述浸出液中的硅元素，得到富稀土元素浓缩液；
步骤3、在所述富稀土元素浓缩液中加入草酸丙酮溶液，在pH为1.5-2的条件下加热反应，过滤，得到含有稀土草酸盐和草酸钙的第一沉淀；
步骤4、将所述第一沉淀进行第一煅烧处理，得到稀土氧化物和氧化钙的第一混合物；
步骤5、将所述第一混合物进行除钙处理，收集含稀土元素的物质。
2.如权利要求1所述的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述步骤3中向所述富稀土元素浓缩液中加入草酸丙酮溶液，调节pH值为1.5-2，在搅拌条件下加热至70-80℃，反应1-2h，反应完毕后冷却至35-40℃，陈化25-35min，采用慢速定量滤纸过滤，得到第一沉淀。
3.如权利要求1所述的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述草酸丙酮溶液的浓度为300-500g/L；和/或
所述富稀土元素浓缩液与草酸丙酮溶液的体积比为3：(1-1.5)；和/或
所述pH值采用氨水进行调节；和/或
所述过滤完毕后，采用草酸溶液洗涤不溶物。
4.如权利要求3所述的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述氨水的浓度为2-3mol/L；和/或
所述草酸溶液的浓度为10-15g/L。
5.如权利要求1-4任一项所述的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述步骤5中所述除钙处理的工艺为：将所述第一混合物研磨，加入蒸馏水，在80-90KHz的频率的条件下超声震荡5-10min，进行固液体分离，进行第二次煅烧处理，收集含稀土元素的物质。
6.如权利要求5所述的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述第二次煅烧处理的条件为：800-850℃的条件下煅烧0.5-1.5h；和/或
所述蒸馏水与第一混合物的液固比为(10-20)：1；和/或
所述第一混合物研磨至200-250目。
7.如权利要求1所述的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述步骤4中第一煅烧处理的条件为在800-850℃的条件下煅烧1-2h。
8.如权利要求1所述的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述盐酸与粉煤灰的液固比为(5-10)：1。
9.如权利要求1所述的从粉煤灰中提取稀土元素的工艺，其特征在于：所述步骤2中将所述浸出液浓缩至浸出液体积的18-20％，过滤，得到第一富稀土元素浓缩液，将不溶物洗涤得到硅酸。
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