CN109022833A - 一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺 - Google Patents

一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，操作步骤包括压滤浸出母液除去悬浮物和不溶性杂质，加入氯化钠通过电解除去铜、铁、铝离子，利用黄泥和助凝剂吸附重金属离子，以及通入过量二氧化碳分离钙、镁离子，最后对碳酸稀土进行煅烧得到氧化稀土。本发明工艺操作简易，通过具有针对性的分步除杂工序，经济环保，获得的氧化稀土产品杂质含量少，产品纯度高。

Description

一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺
技术领域
本发明属于稀土矿处理技术领域，具体涉及一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺。
背景技术
离子吸附型稀土矿又称风化壳淋积型稀土矿，20世纪60年代末期首先在江西省龙南足洞发现，尔后相继在福建、湖南、广东、广西等南岭地区均有发现，但以江西比较集中、量大。离子吸附型稀土矿系含稀土花岗岩或火山岩经多年风化形成黏土矿物，解离出的稀土离子以水合离子或羟基水合离子吸附在黏土矿物上，吸附在黏土矿物上的稀土离子在水中不溶解也不水解，但遵循离子交换规律，可用化学法提取稀土；现使用稀土矿提取技术主要是利用浸矿剂浸矿，得到浸出母液，而离子吸附型稀土矿浸出母液在富含离子型稀土离子的同时，也含有钙、镁、铝、铁、重金属等呈离子态金属杂质和泥砂叶等不溶性固体杂质，在稀土沉淀分离前不进行除杂会严重影响稀土产品质量。目前，离子吸附型稀土浸出母液除杂的方法主要是以氨水、碳酸氢铵、硫化钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、氧化镁、草酸等做为沉淀剂进行除杂，使用这些含铵、硫、镁等除杂试剂仍然在两大问题：1、除杂针对性弱、不全面，稀土产品中杂质含量高，稀土成分损失大，产品纯度低；2、含氨氮、硫等废液对环境污染大，后处理困难，生产成本高。
因此急需一种经济环保、除杂干净、产品纯度高的稀土矿浸出母液除杂方法来解决上述问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种除杂率高、产品纯度高、节能环保、经济效益好、分步有针对性的离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，包括以下步骤：
（1）利用压滤机将含有杂质的稀土矿浸出母液进行压滤，去除母液中的悬浮物和不溶性固体杂质；
（2）向步骤（1）压滤所得母液中加入氯化钠，放入电解池，电解0.5-2h，控制母液PH值在5-5.5的范围，然后进行压滤分离，得到滤液、铜屑以及含有铁、铝离子的混合沉淀；
（3）向步骤（2）所得滤液中加入黄泥和助凝剂，利用压缩空气充分搅拌，在除杂池静置8-10h，移取上层清液到分离池，底层沉淀排入渣池；
（4）向步骤（3）所得上层清液通入二氧化碳，压滤得到碳酸稀土沉淀；
（5）将步骤（4）所得的碳酸稀土沉淀进行洗涤、干燥，置于高温炉内煅烧，制得氧化稀土。
进一步，所述步骤（1）中稀土矿浸出母液中稀土离子的含量0.5-3g/L，金属杂质离子含量0.05-1g/L。
进一步，所述步骤（2）中氯化钠加入量根据母液体积，按照5-10g/L加入。
进一步，所述步骤（2）中电解池的电极为石墨电极或铂电极。
进一步，所述步骤（3）中助凝剂为聚丙烯酰胺，根据滤液的体积，黄泥加入量为0.3-0.8g/L,助凝剂加入量为0.1-0.3g/L。
进一步，所述步骤（3）中底层沉淀积到0.5m-1.0m后通过底部排渣箮排入渣池。
进一步，所述步骤（4）中二氧化碳流速为30-350ml/min，通入时间30-120min。
进一步，所述步骤（5）中煅烧的温度为800-1500℃。
本发明分步对离子吸附型稀土矿浸出母液除杂的原理如下：
1、稀土金属性质活泼，使用常规电解的方式游离的稀土金属离子不会从浸出母液中析出稀土金属，本发明在上述步骤（2）将氯化钠加入母液后，进行电解，根据离子得失电子的能力，氯离子在阳极放电生成氯气，阴极首先发生的反应是铜离子得到电子析出铜单质，杂质铜离子只是微量存在，铜离子析出完毕紧接着阴极发生反应是电解水中的氢离子，生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子会与铁、铝离子结合，生成沉淀；铁离子在PH值为5的时候，与氢氧根离子结合，完全沉淀为氢氧化铁沉淀；铝离子在PH值为5.3时，完全生成氢氧化铝沉淀；而稀土离子开始沉淀的PH值为6左右；利用铁、铝离子与母液中其他金属离子沉淀PH值的差异，控制PH值在5-5.5的范围，此时稀土离子未发生沉淀，仍存在浸出母液中，而铁、铝离子完全转化成沉淀；最后通过固液分离去除铜、铁、铝离子。
2、本发明在上述步骤（3）中使用黄泥和助凝剂，黄泥的主要成分是氧化铝，氧化铝具有许多毛细孔道，表面积大，具有吸附功能，可以有效吸附铅、锌等重金属离子，选用聚丙烯酰胺作为助凝剂，具有强的吸附架桥作用，促进黄泥吸附滤液中重金属离子。
3、本发明在上述步骤（4）中通入过量的二氧化碳，稀土离子完全转化为溶解度很小的碳酸稀土沉淀，很难转化成碳酸氢稀土，滤液中游离的镁、钙离子与二氧化碳先生成碳酸沉淀，进而碳酸沉淀继续与二氧化碳反应生成碳酸氢盐，镁、钙离子最终未能形成沉淀，而是解离在溶液中，通过固液分离，可除去杂质镁、钙离子。
本发明根据杂质性质进行分步针对性除杂，相对现有技术，本发明具有的优点如下：
1、本发明使用电解的方式一次可以除去铜、铁、铝三种杂质，提高了除杂效率，所添加的氯化钠属于常用试剂，与其他钠盐、镁盐相比，价格实惠，而且相对现有技术所使用的铵类、硫类试剂更环保，避免了现有技术中含硫、含氨氮废水对环境的影响；通过电解生成氢氧根离子来调节母液PH，相比直接加入氢氧化钠更好控制，并且氢氧化钠具有强腐蚀性、易潮解与变质的特性，而氯化钠无毒、性质稳定，操作可靠。
2、现有技术除杂工序中都忽略了重金属除杂，重金属存在会影响到稀土产品的质量，本发明添加黄泥和助凝剂，去除铅、新等重金属，确保除杂干净，保证了最终产品氧化稀土的高纯度；黄泥价格实惠，使用过的黄泥静置沉淀后经过处理可循环使用，节约生产成本。
3、本发明在沉淀稀土离子通入的二氧化碳，来源广，除杂过程不产生其他气体，可一直循环使用，更节约、更经济。
4、本发明工艺操作简易，通过具有针对性的分步除杂工序，经济环保，获得的氧化稀土产品除杂率大于95%，杂质含量少，产品纯度高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，包括以下步骤：
（1）利用压滤机将含有杂质的稀土矿浸出母液进行压滤，去除母液中的悬浮物和不溶性固体杂质，稀土矿浸出母液中稀土离子的含量0.5g/L，金属杂质离子含量0.05g/L；
（2）向步骤（1）压滤所得母液中加入氯化钠，氯化钠加入量根据母液体积，按照10g/L加入，放入电解池，电解池的电极为石墨电极，电解0.5-2h，控制母液PH值在5-5.5的范围，然后进行压滤分离，得到滤液、铜屑以及含有铁、铝离子的混合沉淀；
（3）向步骤（2）所得滤液中加入黄泥和助凝剂，助凝剂为聚丙烯酰胺，根据滤液的体积，黄泥加入量为0.5g/L,助凝剂加入量为0.2g/L，利用压缩空气充分搅拌，在除杂池静置8-10h，移取上层清液到分离池，底层沉淀积到0.5m-1.0m后通过底部排渣箮排入渣池；
（4）向步骤（3）所得上层清液通入二氧化碳，二氧化碳流速为200-350ml/min，通入时间30min，压滤得到碳酸稀土沉淀；
（5）将步骤（4）所得的碳酸稀土沉淀进行洗涤、干燥，置于高温炉内煅烧，煅烧的温度为800℃，制得氧化稀土。
实施例2：
一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，包括以下步骤：
（1）利用压滤机将含有杂质的稀土矿浸出母液进行压滤，去除母液中的悬浮物和不溶性固体杂质，稀土矿浸出母液中稀土离子的含量2g/L，金属杂质离子含量0. 5g/L；
（2）向步骤（1）压滤所得母液中加入氯化钠，氯化钠加入量根据母液体积，按照5g/L加入，放入电解池，电解池的电极为石墨电极，电解0.5-2h，控制母液PH值在5-5.5的范围，然后进行压滤分离，得到滤液、铜屑以及含有铁、铝离子的混合沉淀；
（3）向步骤（2）所得滤液中加入黄泥和助凝剂，助凝剂为聚丙烯酰胺，根据滤液的体积，黄泥加入量为0.3g/L,助凝剂加入量为0.1g/L，利用压缩空气充分搅拌，在除杂池静置8-10h，移取上层清液到分离池，底层沉淀积到0.5m-1.0m后通过底部排渣箮排入渣池；
（4）向步骤（3）所得上层清液通入二氧化碳，二氧化碳流速为30-200ml/min，通入时间120min，压滤得到碳酸稀土沉淀；
（5）将步骤（4）所得的碳酸稀土沉淀进行洗涤、干燥，置于高温炉内煅烧，煅烧的温度为1500℃，制得氧化稀土。
实施例3：
一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，包括以下步骤：
（1）利用压滤机将含有杂质的稀土矿浸出母液进行压滤，去除母液中的悬浮物和不溶性固体杂质，稀土矿浸出母液中稀土离子的含量3g/L，金属杂质离子含量1g/L；
（2）向步骤（1）压滤所得母液中加入氯化钠，氯化钠加入量根据母液体积，按照8g/L加入，放入电解池，电解池的电极为铂电极，电解0.5-2h，控制母液PH值在5-5.5的范围，然后进行压滤分离，得到滤液、铜屑以及含有铁、铝离子的混合沉淀；
（3）向步骤（2）所得滤液中加入黄泥和助凝剂，助凝剂为聚丙烯酰胺，根据滤液的体积，黄泥加入量为0.8g/L,助凝剂加入量为0.3g/L，利用压缩空气充分搅拌，在除杂池静置8-10h，移取上层清液到分离池，底层沉淀积到0.5m-1.0m后通过底部排渣箮排入渣池；
（4）向步骤（3）所得上层清液通入二氧化碳，二氧化碳流速为150-300ml/min，通入时间90min，压滤得到碳酸稀土沉淀；
（5）将步骤（4）所得的碳酸稀土沉淀进行洗涤、干燥，置于高温炉内煅烧，煅烧的温度为1000℃，制得氧化稀土。
对比例：
现有技术对离子吸附型稀土矿浸出母液除杂的方法，包括以下步骤：
（1）利用压滤机将含有杂质的稀土矿浸出母液进行压滤，去除母液中的悬浮物和不溶性固体杂质，稀土矿浸出母液中稀土离子的含量3g/L，金属杂质离子含量1g/L；
（2）向步骤（1）压滤所得母液中缓慢加入氢氧化钠，控制母液PH值在5-5.5的范围，然后进行压滤分离，得到滤液以及含有铁、铝离子的混合沉淀；
（3）向步骤（2）所得滤液通入二氧化碳，二氧化碳流速为150-300ml/min，通入时间90min，压滤得到碳酸稀土沉淀；
（4）将步骤（3）所得的碳酸稀土沉淀进行洗涤、干燥，置于高温炉内煅烧，煅烧的温度为1000℃，制得氧化稀土。
氧化稀土产品表征分析：
分别称取上述实施例所得的氧化稀土1g，溶解，制样，通过电感耦合等离子体光谱仪（ICP）进行定性定量分析；分析结果如下：
由上表可知，使用本发明的方法进行离子吸附型稀土矿浸出母液除杂，除杂率高，产品纯度高。

Claims (8)

1.一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）利用压滤机将含有杂质的稀土矿浸出母液进行压滤，去除母液中的悬浮物和不溶性固体杂质；
（2）向步骤（1）压滤所得母液中加入氯化钠，放入电解池，电解0.5-2h，控制母液PH值在5-5.5的范围，然后进行压滤分离，得到滤液、铜屑以及含有铁、铝离子的混合沉淀；
（3）向步骤（2）所得滤液中加入黄泥和助凝剂，利用压缩空气充分搅拌，在除杂池静置8-10h，移取上层清液到分离池，底层沉淀排入渣池；
（4）向步骤（3）所得上层清液通入二氧化碳，压滤得到碳酸稀土沉淀；
（5）将步骤（4）所得的碳酸稀土沉淀进行洗涤、干燥，置于高温炉内煅烧，制得氧化稀土。
2.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，其特征在于：所述步骤（1）中稀土矿浸出母液中稀土离子的含量0.5-3g/L，金属杂质离子含量0.05-1g/L。
3.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，其特征在于：所述步骤（2）中氯化钠加入量根据母液体积，按照5-10g/L加入。
4.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，其特征在于：所述步骤（2）中电解池的电极为石墨电极或铂电极。
5.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，其特征在于：所述步骤（3）中助凝剂为聚丙烯酰胺，根据滤液的体积，黄泥加入量为0.3-0.8g/L，助凝剂加入量为0.1-0.3g/L。
6.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，其特征在于：所述步骤（3）中底层沉淀积到0.5m-1.0m后通过底部排渣箮排入渣池。
7.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，其特征在于：所述步骤（4）中二氧化碳流速为30-350ml/min，通入时间30-120min。
8.根据权利要求1所述的一种离子吸附型稀土矿浸出母液除杂工艺，其特征在于：所述步骤（5）中煅烧的温度为800-1500℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113652556A (zh) * 2021-08-20 2021-11-16 永兴阳光贵金属有限公司 一种从废料回收铂金的方法

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