CN109735708A - 一种风化壳淋积型稀土矿浸取剂及浸取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种风化壳淋积型稀土矿浸取剂及浸取方法。所述浸取剂包括预处理试剂和浸取试剂，其中，所述预处理试剂由碱的水溶液，羧甲基壳聚糖，变性淀粉组成；所述浸取试剂由多羟基醇，铵盐的水溶液和醋酸钾组成。本发明通过预处理试剂与浸取试剂之间的配合，使得浸取时间缩短，避免杂质的浸出，同时还能避免浸取过程中的滑坡现象。其中，预处理试剂能够使得稀土矿中的细小微粒溶出矿层，打通浸取流道，避免细小微粒堵塞孔道，从而使得后续的浸取更顺畅，加快浸取进程，同时，能够使得矿层稳定，避免滑坡灾害的发生；浸取试剂能够有效避免铝杂质等金属的浸出，从而降低了浸出液后续除杂处理的成本，提高了经济效益。

Description

一种风化壳淋积型稀土矿浸取剂及浸取方法
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种风化壳淋积型稀土矿浸取剂及浸取方法。
背景技术
风化壳淋积型稀土矿是一种富含中重稀土元素的重要矿产资源，广泛分布于我国江西、福建、广东、湖南、云南、广西和浙江等南方省份。风化壳淋积型稀土矿是由含有稀土的原岩经生物、化学和物理作用风化而成的。稀土元素以稀土水合离子或羟基水合离子的形式吸附在黏土矿物上。工业上通常采用溶液浸出的方式，通过离子交换法将稀土离子置换于稀土浸取剂溶液中，得到稀土浸出液，再从稀土浸出液中提取稀土。
风化壳淋积型稀土矿中不但含有离子相稀土，而且还含有离子相金属杂质，也能随稀土一起被浸出。铝是地壳和土壤中最丰富的金属元素，而且铝的化学性质极其复杂。风化壳淋积型稀土矿中含有10％左右的铝，并以多种形态存在于矿物中，有水溶态铝、交换态铝、吸附态无机羟基铝、氧化铁结合态铝、层间铝、非晶态铝硅酸盐铝和矿物态铝等多种赋存形式。当用电解质离子从风化壳淋积型稀土矿中交换浸取稀土时，铝也能被浸取剂浸出而进入稀土母液，它是主要的杂质离子。浸出液中铝离子含量一般在每升几十到几百毫克，对后续工艺和产品质量影响很大。若采用草酸沉淀稀土，浸取液中的铝会与草酸产生络合作用消耗大量草酸，增加生产成本并且铝会与稀土共沉淀，使产品中杂质含量升高；若采用碳酸铵沉淀工艺，浸取液中铝杂质含量高将导致碳酸稀土晶态差，难以过滤洗涤，相当数量的铝、钙等杂质与稀土共沉淀也将影响产品质量。
目前，消除稀土中铝影响的方法主要有两种，一是对浸取母液进行除杂净化处理，二是在浸矿过程中抑制铝的浸出。前一方法一般是在稀土母液中加入某一沉淀剂或调节pH并加絮凝剂选择性沉淀铝离子，然后进行分离从而达到除铝的目的。但这一方法增加了一道作业工序，增加了经济投入，除杂过程中也会损失一部分稀土。第二种方法是通过在浸取剂中刚添加一种抑铝剂，抑制稀土矿中铝离子的浸出，从而得到铝含量较低的浸取母液，有利于后续稀土母液处理，并获得纯度较高的稀土产品，但目前还存在抑制率较差的问题。除此之外，风化壳淋积型稀土矿的浸取工艺还普遍存在浸取时间长，浸取过程中容易滑坡等问题，如果能提供一种综合性能优异的浸取剂将能够有效解决上述问题并能带来巨大的经济效益。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的风化壳淋积型稀土矿的浸取过程中金属铝杂质较多、浸取时间长、容易滑坡等缺陷，从而提供一种风化壳淋积型稀土矿浸取剂及浸取方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种风化壳淋积型稀土矿浸取剂，包括预处理试剂和浸取试剂，其中，
所述预处理试剂由碱的水溶液，羧甲基壳聚糖，变性淀粉组成；
所述浸取试剂由多羟基醇，铵盐的水溶液和醋酸钾组成。
进一步地，所述预处理试剂中碱的水溶液的质量浓度为0.3－1.2％。
进一步地，所述预处理试剂中碱的水溶液，羧甲基壳聚糖和变性淀粉的质量比为10：(0.3－0.6)：(0.5－0.8)。
进一步地，所述碱的水溶液中的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾；
所述变性淀粉为羟乙基淀粉和/或羟丙基淀粉。
进一步地，所述浸取试剂中铵盐的水溶液的质量浓度为1－3％。
进一步地，所述浸取试剂中多羟基醇，铵盐的水溶液和醋酸钾的质量比为(0.2－0.5)：20：(0.6－0.9)。
进一步地，所述多羟基醇为乙二醇，丙二醇，丙三醇中的至少一种；
所述铵盐为硫酸铵，氯化铵，磷酸一氢铵，磷酸二氢铵中的至少一种。
本发明还提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，包括以下步骤：
预淋洗：采用上述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂中的预处理试剂进行预淋洗；
浸取：采用上述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂中的浸取试剂进行浸取处理。
进一步地，所述预处理试剂与稀土矿的用量比为(0.3－0.6L)：1kg。
进一步地，所述浸取试剂与稀土矿的用量比为(0.5－1.2L)：1kg。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，包括预处理试剂和浸取试剂，其中，所述预处理试剂由碱的水溶液，羧甲基壳聚糖，变性淀粉组成；所述浸取试剂由多羟基醇，铵盐的水溶液和醋酸钾组成。本发明通过预处理试剂与浸取试剂直接的配合，使得浸取时间缩短，避免杂质的浸出，同时还能避免浸取过程中的滑坡现象。具体地，预处理试剂能够使得稀土矿中的细小微粒溶出矿层，打通浸取流道，避免细小微粒堵塞孔道，从而使得后续的浸取更顺畅，加快浸取进程。其中，羧甲基壳聚糖与变性淀粉的使用，能够使得矿层稳定，避免滑坡灾害的发生。本发明提供的浸取试剂中多羟基醇和醋酸钾是抑制铝浸出的主要组分，其能够有效避免铝杂质等金属的浸出，从而降低了浸出液后续除杂处理的成本，提高了经济效益。
本发明提供的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，通过对预处理试剂中碱的水溶液的浓度、三个组分之间的用量配比以及具体试剂进行优化选择，能够进一步提高矿层的稳定性，避免滑坡灾害的发生，将矿层中的黏土细小颗高效溶出，有效缩短浸取时间。
本发明提供的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，通过对浸取试剂中铵盐的水溶液的浓度、各组分之间的用量配比以及具体试剂进行优化选择，能够进一步提高稀土的浸出率，降低铝杂质的浸出率，减少后续除杂处理成本。
2.本发明提供的风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，包括以下步骤：预淋洗：采用上述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂中的预处理试剂进行预淋洗；浸取：采用上述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂中的浸取试剂进行浸取处理。该浸取方法，通过预淋洗步骤，将矿层中的黏土细小微粒洗出，打通浸取流道，保证浸取流道畅通，缩短后续浸取时间，提高浸取效率；预淋洗后再进行浸取操作，浸取通道畅通，浸取效率高。
本发明提供的风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，通过对预淋洗和浸取步骤中的用量进行限定，能够进一步提高稀土的浸取率，抑制杂质的浸出。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，以江西赣州定南某稀土矿山风化壳淋积型稀土原矿土样为实验原料，经检测该原矿土样中稀土的含量为0.061wt％。
采用的浸取剂包括预处理试剂和浸取试剂，首先配制预处理试剂，其组成为，质量浓度为1.2％氢氧化钠的水溶液300g，羧甲基壳聚糖9g，羟丙基淀粉24g，将各组分混合均匀得预处理试剂；然后配制浸取试剂，其组成为，丙三醇3g，质量浓度3％的氯化铵的水溶液300g，醋酸钾13.5g，将各组分混合均匀，得浸取试剂。
在柱浸风化壳淋积型稀土矿模拟实际生产条件下进行测试，具体操作为：经自然风干后称取200g矿土均匀置于内径为42mm、PVC材质的浸出柱中，浸出柱的底层及表层填充1cm高的粗制石英。首先，量取120mL的预处理试剂，注入浸出柱中，2min后，注入240mL的浸取试剂，然后采用100mL水进行淋洗，收集浸出液。整个浸出时间为150min，稀土浸出率为93.4％，铝的浸出率为9.4％；原矿土样的膨胀率为0.61％。
实施例2
本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，以江西赣州定南某稀土矿山风化壳淋积型稀土原矿土样为实验原料，经检测该原矿土样中稀土的含量为0.061wt％。
采用的浸取剂包括预处理试剂和浸取试剂，首先配制预处理试剂，其组成为，质量浓度为0.3％氢氧化钾的水溶液300g，羧甲基壳聚糖18g，羟乙基淀粉15g，将各组分混合均匀得预处理试剂；然后配制浸取试剂，其组成为，丙二醇7.5g，质量浓度1％的硫酸铵的水溶液300g，醋酸钾9g，将各组分混合均匀，得浸取试剂。
在柱浸风化壳淋积型稀土矿模拟实际生产条件下进行测试，具体操作为：经自然风干后称取200g矿土均匀置于内径为42mm、PVC材质的浸出柱中，浸出柱的底层及表层填充1cm高的粗制石英。首先，量取60mL的预处理试剂，注入浸出柱中，2min后，注入100mL的浸取试剂，然后采用100mL水进行淋洗，收集浸出液。整个浸出时间为140min，稀土浸出率为93.1％，铝的浸出率为8.9％，原矿土样的膨胀率为0.58％。
实施例3
本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，以江西赣州定南某稀土矿山风化壳淋积型稀土原矿土样为实验原料，经检测该原矿土样中稀土的含量为0.061wt％。
采用的浸取剂包括预处理试剂和浸取试剂，首先配制预处理试剂，其组成为，质量浓度为0.8％氢氧化钠的水溶液300g，羧甲基壳聚糖12g，羟丙基淀粉18g，将各组分混合均匀得预处理试剂；然后配制浸取试剂，其组成为，乙二醇4.5g，质量浓度2％的硫酸铵的水溶液300g，醋酸钾12g，将各组分混合均匀，得浸取试剂。
在柱浸风化壳淋积型稀土矿模拟实际生产条件下进行测试，具体操作为：经自然风干后称取200g矿土均匀置于内径为42mm、PVC材质的浸出柱中，浸出柱的底层及表层填充1cm高的粗制石英。首先，量取80mL的预处理试剂，注入浸出柱中，2min后，注入200mL的浸取试剂，然后采用100mL水进行淋洗，收集浸出液。整个浸出时间为100min，稀土浸出率为95.6％，铝的浸出率为7.7％，原矿土样的膨胀率为0.51％。
实施例4
本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，以江西赣州定南某稀土矿山风化壳淋积型稀土原矿土样为实验原料，经检测该原矿土样中稀土的含量为0.061wt％。
采用的浸取剂包括预处理试剂和浸取试剂，首先配制预处理试剂，其组成为，质量浓度为0.6％氢氧化钠的水溶液300g，羧甲基壳聚糖15g，羟丙基淀粉21g，将各组分混合均匀得预处理试剂；然后配制浸取试剂，其组成为，乙二醇6g，质量浓度1.2％的磷酸二氢铵的水溶液300g，醋酸钾10g，将各组分混合均匀，得浸取试剂。
在柱浸风化壳淋积型稀土矿模拟实际生产条件下进行测试，具体操作为：经自然风干后称取200g矿土均匀置于内径为42mm、PVC材质的浸出柱中，浸出柱的底层及表层填充1cm高的粗制石英。首先，量取100mL的预处理试剂，注入浸出柱中，2min后，注入160mL的浸取试剂，然后采用100mL水进行淋洗，收集浸出液。整个浸出时间为105min，稀土浸出率为93.8％，铝的浸出率为8.2％，原矿土样的膨胀率为0.52％。
实施例5
本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，以江西赣州定南某稀土矿山风化壳淋积型稀土原矿土样为实验原料，经检测该原矿土样中稀土的含量为0.061wt％。
采用的浸取剂包括预处理试剂和浸取试剂，首先配制预处理试剂，其组成为，质量浓度为1％氢氧化钠的水溶液300g，羧甲基壳聚糖16g，羟乙基淀粉20g，将各组分混合均匀得预处理试剂；然后配制浸取试剂，其组成为，丙三醇5g，质量浓度2.5％的氯化铵的水溶液300g，醋酸钾13g，将各组分混合均匀，得浸取试剂。
在柱浸风化壳淋积型稀土矿模拟实际生产条件下进行测试，具体操作为：经自然风干后称取200g矿土均匀置于内径为42mm、PVC材质的浸出柱中，浸出柱的底层及表层填充1cm高的粗制石英。首先，量取110mL的预处理试剂，注入浸出柱中，2min后，注入110mL的浸取试剂，然后采用100mL水进行淋洗，收集浸出液。整个浸出时间为121min，稀土浸出率为94.7％，铝的浸出率为8.3％，原矿土样的膨胀率为0.54％。
实施例6
本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，以江西赣州定南某稀土矿山风化壳淋积型稀土原矿土样为实验原料，经检测该原矿土样中稀土的含量为0.061wt％。
采用的浸取剂包括预处理试剂和浸取试剂，首先配制预处理试剂，其组成为，质量浓度为0.4％氢氧化钾的水溶液300g，羧甲基壳聚糖14g，羟丙基淀粉19g，将各组分混合均匀得预处理试剂；然后配制浸取试剂，其组成为，丙三醇7g，质量浓度1.5％的硫酸铵的水溶液300g，醋酸钾12g，将各组分混合均匀，得浸取试剂。
在柱浸风化壳淋积型稀土矿模拟实际生产条件下进行测试，具体操作为：经自然风干后称取200g矿土均匀置于内径为42mm、PVC材质的浸出柱中，浸出柱的底层及表层填充1cm高的粗制石英。首先，量取100mL的预处理试剂，注入浸出柱中，2min后，注入200mL的浸取试剂，然后采用100mL水进行淋洗，收集浸出液。整个浸出时间为138min，稀土浸出率为95.1％，铝的浸出率为8.4％，原矿土样的膨胀率为0.52％。
对比例1
本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，以江西赣州定南某稀土矿山风化壳淋积型稀土原矿土样为实验原料，经检测该原矿土样中稀土的含量为0.061wt％。
首先配制浸取试剂，其组成为，乙二醇4.5g，质量浓度2％的硫酸铵的水溶液300g，醋酸钾12g，将各组分混合均匀，得浸取试剂。
在柱浸风化壳淋积型稀土矿模拟实际生产条件下进行测试，具体操作为：经自然风干后称取200g矿土均匀置于内径为42mm、PVC材质的浸出柱中，浸出柱的底层及表层填充1cm高的粗制石英。量取200mL的浸取试剂注入浸取柱中，然后采用100mL水进行淋洗，收集浸出液。整个浸出时间为180min，稀土浸出率为90.1％，铝的浸出率为13.4％，原矿土样的膨胀率为2.1％。
对比例2
本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，以江西赣州定南某稀土矿山风化壳淋积型稀土原矿土样为实验原料，经检测该原矿土样中稀土的含量为0.061wt％。
采用的浸取剂为质量浓度2％的硫酸铵的水溶液。
在柱浸风化壳淋积型稀土矿模拟实际生产条件下进行测试，具体操作为：经自然风干后称取200g矿土均匀置于内径为42mm、PVC材质的浸出柱中，浸出柱的底层及表层填充1cm高的粗制石英。首先，量取200mL浸取剂注入浸取柱，然后采用100mL水进行淋洗，收集浸出液。整个浸出时间为200min，稀土浸出率为85.3％，铝的浸出率为45.6％，原矿土样的膨胀率为2.3％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种风化壳淋积型稀土矿浸取剂，其特征在于，包括预处理试剂和浸取试剂，其中，
所述预处理试剂由碱的水溶液，羧甲基壳聚糖，变性淀粉组成；
所述浸取试剂由多羟基醇，铵盐的水溶液和醋酸钾组成。
2.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，其特征在于，所述预处理试剂中碱的水溶液的质量浓度为0.3－1.2％。
3.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，其特征在于，所述预处理试剂中碱的水溶液，羧甲基壳聚糖和变性淀粉的质量比为10：(0.3－0.6)：(0.5－0.8)。
4.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，其特征在于，所述碱的水溶液中的碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾；
所述变性淀粉为羟乙基淀粉和/或羟丙基淀粉。
5.根据利要求1－4所述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，其特征在于，所述浸取试剂中铵盐的水溶液的质量浓度为1－3％。
6.根据利要求5所述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，其特征在于，所述浸取试剂中多羟基醇，铵盐的水溶液和醋酸钾的质量比为(0.2－0.5)：20：(0.6－0.9)。
7.根据利要求5所述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂，其特征在于，所述多羟基醇为乙二醇，丙二醇，丙三醇中的至少一种；
所述铵盐为硫酸铵，氯化铵，磷酸一氢铵，磷酸二氢铵中的至少一种。
8.一种风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，其特征在于，包括以下步骤：
预淋洗：采用权利要求1－7任一项所述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂中的预处理试剂进行预淋洗；
浸取：采用权利要求1－7任一项所述的风化壳淋积型稀土矿浸取剂中的浸取试剂进行浸取处理。
9.根据权利要求8所述的风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，其特征在于，所述预处理试剂与稀土矿的用量比为(0.3－0.6L)：1kg。
10.根据权利要求8所述的风化壳淋积型稀土矿的浸取方法，其特征在于，所述浸取试剂与稀土矿的用量比为(0.5－1.2L)：1kg。
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