CN113249598B - 一种从稀土料液中络合分离除铝的方法 - Google Patents

一种从稀土料液中络合分离除铝的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，采用含磷有机配体3‑羟基苯基磷酰丙酸、2‑[羟基(苯基)磷酰基]乙酸及其盐中的一种作为络合分离剂对稀土料液进行处理，将稀土溶液中所含的稀土离子以沉淀的形式从稀土溶液中分离出来。通过对络合分离剂的用量、反应温度、溶液的pH值、反应时间的控制可以实现稀土料液中稀土的沉淀率达90％以上，而铝离子的沉淀率不超过10％。与现有的技术相比，络合分离法从稀土溶液中分离铝的方法对设备要求低，操作简单，所得沉淀物易过滤，回收产物通过再生可以循环使用络合沉淀剂，实现闭路循环，减少对环境的影响并降低处理成本。

Description

一种从稀土料液中络合分离除铝的方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金、化学、材料技术领域，特别涉及一种从稀土料液中络合分离除铝的方法。
背景技术
最早于南方地区发现的风化壳淋积型稀土矿是仅为中国所有的、低放射性的、中重型的、特殊稀土矿种，由含稀土的花岗岩、火山岩等经长期风化作用形成的以离子形式吸附于黏土等的稀土资源。该矿矿相结构特殊，无法利用传统的物理选矿工艺进行选矿，目前多采用硫酸铵溶液的原地浸出，但在浸出过程中大量的杂质离子也会被浸出，尤其是铝元素性质与稀土极为相似，且还具有独特的两性性质，几乎伴随了整个的稀土生产工艺，如在采用铵盐浸出时，大量的铝离子被浸出，消耗大量的浸出剂；使用沉淀剂沉淀稀土时铝也同样会被沉淀，消耗大量的沉淀剂；使用萃取剂萃取稀土时铝也一样会被萃取，与稀土形成竞争的关系，且在萃取过程中pH值通常将会被调节至4左右，在该pH值下铝元素很容易水解形成Al(OH)3的絮状沉淀，大量的絮状沉淀出现导致萃取剂发生乳化，进而致使萃取过程无法顺利进行。随着社会发展，高端材料的开发与应用需要大量高纯单一的稀土元素，杂质铝必须被去除。
目前已有的除铝方法众多，按其除铝阶段可分为浸出阶段的除铝和浸出液内的除铝，但都存在一定的缺陷。例如，浸出阶段的除铝需要对pH值的精确调控，实验难度较大，且对稀土的浸出率也有较大的影响；碱法除铝中过高的碱性对设备要求较为严格，且过碱性的废液对环境影响较大；中和法除铝虽说过程简单，但所生成的沉淀物为Al(OH)3的絮状沉淀过滤分离十分困难；草酸沉淀法除铝仅适用于铝离子含量较低的稀土料液，且草酸价格昂贵，对环境不友好；萃取法除铝是目前工业应用较广的从浸出液中除铝的方法，但需要对pH进行精确的调控，实施难度较大，且铝离子浓度较高时极易出现乳化现象。
铝元素的存在仍掣肘着稀土行业的发展，稀土与铝的分离研究仍是稀土行业的重点研究内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，该方法对设备要求低，操作简单，成本低，无污染，可以有效从稀土料液中分离去除铝离子，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，包括以下步骤：
(1)配比含有稀土、铝的稀土料液加入锥形瓶中备用；
(2)将步骤1中稀土料液放入到带磁力搅拌恒温水浴锅中，在恒温搅拌的条件下向稀土料液中缓慢加入络合分离剂，待加料结束搅拌溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH值，待充分反应，固液分离后得到稀土沉淀物和含铝料液。
一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，(1)稀土料液作为原料液，配比含有稀土、铝的稀土料液，稀土浓度为0.5g/L～5g/L和铝离子浓度为0.5g/L～10g/L加入锥形瓶中备用；
(2)在恒温搅拌的条件下向稀土料液中缓慢加入络合分离剂，待加料结束搅拌5min-20min溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH值为1，反应5min-50min，固液分离后得到稀土沉淀物和含铝料液。
进一步地，所述络合分离剂为3-羟基苯基磷酰丙酸、2-[羟基(苯基)磷酰基]乙酸、3-羟基苯基磷酰丙酸钠、2-[羟基(苯基)磷酰基]乙酸钠中的任意一种。
进一步地，所述步骤(2)中所述络合分离剂的用量是与稀土反应理论反应量的100％-300％。
进一步地，所述步骤(2)中恒温搅拌的条件反应温度为30℃～70℃。
进一步地，所述步骤(1)中稀土料液作为原料液，配比pH值为负值。
进一步地，所述步骤(2)中通过缓慢加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节料液的pH值为1。
进一步地，所述络合分离剂与稀土料液反应式如下，
Figure BDA0003071218640000031
本发明采用含磷配体作为络合分离剂对含铝的稀土料液进行处理，实现了稀土与铝的分离工作。可有效的降低料液中铝元素的含量，为后续制备高纯稀土产品创造了条件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：从稀土料液中络合分离除铝的方法操作时直接在搅拌下加入络合分离剂，简单地调节溶液pH到一定值后对沉淀物进行聚沉过滤即可实现分离，因此该方法对设备要求低，无需萃取法要进行多级萃取从而需大量厂房面积，易于操作，并且所得沉淀物颗粒大，沉降速率快，易于过滤，避免了氢氧化铝絮状沉淀难以过滤的问题。本发明为从稀土料液中除铝提供了极为有效且经济实用的途径；
本发明络合分离剂的用量、反应温度、溶液的pH值、反应时间的控制可以实现稀土料液中稀土的沉淀率达90％以上，而铝离子的沉淀率不超过10％。相比于现有技术，络合分离法从稀土溶液中分离铝的方法对设备要求低，操作简单，所得沉淀物易过滤，回收产物通过再生可以循环使用络合沉淀剂，实现闭路循环，减少对环境的影响并降低处理成本。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，(1)稀土料液作为原料液，配比含有稀土、铝的稀土料液，稀土浓度为0.5g/L～5g/L和铝离子浓度为0.5g/L～10g/L加入锥形瓶中备用；
(2)在恒温搅拌的条件下向稀土料液中缓慢加入络合分离剂，待加料结束搅拌5min-20min溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH值为1，反应5min-50min，固液分离后得到稀土沉淀物和含铝料液。
所述络合分离剂为3-羟基苯基磷酰丙酸、2-[羟基(苯基)磷酰基]乙酸、3-羟基苯基磷酰丙酸钠、2-[羟基(苯基)磷酰基]乙酸钠中的任意一种。
所述步骤(2)中所述络合分离剂的用量是与稀土反应理论反应量的100％-300％。
所述步骤(2)中恒温搅拌的条件反应温度为30℃～70℃。
所述步骤(1)中稀土料液作为原料液，配比pH值为负值。
所述步骤(2)中通过缓慢加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节料液的pH值为1。
所述络合分离剂与稀土料液反应式如下，
Figure BDA0003071218640000051
本发明步骤(2)中所述络合沉淀剂的用量是与稀土反应理论反应量的100％-300％，本发明中络合剂沉淀稀土分离铝的反应式如下，以3-羟基苯基磷酰丙酸和稀土钇反应为例：
Figure BDA0003071218640000061
上述反应式，通过对工艺条件的控制可在pH为1，反应温度为30℃，反应时间为10min时，将稀土沉淀90.48％，而铝的沉淀仅为9.52％。
具体实施例一：
(1)稀土料液：铝含量2g/L、稀土含量5g/L，溶液pH＝-0.03。
(2)移取100mL稀土料液加入300mL锥形瓶后放入带磁力搅拌恒温水浴锅中，称取7.224g 3-羟基苯基磷酰丙酸在50℃下恒温搅拌缓慢加入锥形瓶中，待加料结束搅拌5分钟溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH＝1，继续搅拌10min后真空过滤得到沉淀物和滤液。通过以上操作，铝的沉淀率9.52％，稀土的沉淀率为90.48％，在一定程度上实现稀土与铝的分离。
具体实施例二：
(1)稀土料液：铝含量1g/L、稀土含量5g/L，溶液pH＝-0.03。
(2)移取100mL稀土料液加入300mL锥形瓶后放入带磁力搅拌恒温水浴锅中，称取7.224g 2-[羟基(苯基)磷酰基]乙酸在30℃恒温搅拌条件下缓慢加入锥形瓶中，待加料结束搅拌10分钟溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH＝1，继续搅拌10min后真空过滤得到滤液，通过以上操作，溶液中铝的沉淀率9.97％，稀土沉淀率为90.48％，有效的将稀土与铝离子进行分离。
具体实施例三：
(1)稀土料液：铝含量5g/L、稀土含量5g/L，溶液pH＝-0.03。
(2)移取100mL稀土料液加入300mL锥形瓶后放入带磁力搅拌恒温水浴锅中，称取7.224g3-羟基苯基磷酰丙酸钠在50℃恒温搅拌条件下缓慢加入锥形瓶中，待加料结束搅拌15分钟溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH＝1，继续搅拌10min后真空过滤得到滤液，通过以上操作，溶液中铝的沉淀率2.03％，稀土沉淀率为90.48％，有效的将稀土与铝元素进行分离。
具体实施例四：
(1)稀土料液：铝含量1g/L、稀土含量1g/L，溶液pH＝-0.03。
(2)移取100mL稀土料液加入300mL锥形瓶后放入带磁力搅拌恒温水浴锅中，称取1.442g 2-[羟基(苯基)磷酰基]乙酸钠在70℃恒温搅拌的条件下缓慢加入锥形瓶中，待加料结束搅拌18分钟溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH＝1，继续搅拌10min后真空过滤得到滤液，通过以上操作，溶液中铝的沉淀率2.02％，稀土沉淀率为90.48％，有效的将稀土与铝元素进行分离。
为了实现稀土料液中Al3+、RE3+的高效分离，本发明采用3-羟基苯基磷酰丙酸、2-[羟基(苯基)磷酰基]乙酸及其盐中的一种对稀土料液进行处理，进而实现铝与稀土元素的分离，采用络合分离除铝的方法可以保证铝离子去除率达到90％以上，稀土的损失率不超过10％。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）配比含有稀土、铝的稀土料液加入锥形瓶中备用；
（2）将步骤1中稀土料液放入到带磁力搅拌恒温水浴锅中，在恒温搅拌的条件下向稀土料液中缓慢加入络合分离剂，待加料结束搅拌溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH值，待充分反应，固液分离后得到稀土沉淀物和含铝料液；
具体操作步骤如下：
稀土料液作为原料液，配比含有稀土、铝的稀土料液，稀土浓度为0.5 g/L～5g/L和铝离子浓度为0.5 g/L～10 g/L加入锥形瓶中备用；
在恒温搅拌的条件下向稀土料液中缓慢加入络合分离剂，待加料结束搅拌5 min-20min溶解均匀后加入氨水和氯化铵的缓冲溶液缓慢调节稀土溶液的pH值为1，反应5 min-50min，固液分离后得到稀土沉淀物和含铝料液；
所述络合分离剂的用量是与稀土反应理论反应量的100%-300%；
所述络合分离剂为3-羟基苯基磷酰丙酸、2-[羟基（苯基）磷酰基]乙酸、3-羟基苯基磷酰丙酸钠、2-[羟基（苯基）磷酰基]乙酸钠中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，其特征在于：所述步骤（2）中恒温搅拌的条件反应温度为30 ℃～70 ℃。
3.根据权利要求1中所述的一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，其特征在于，所述步骤（1）中稀土料液作为原料液，配比pH值为负值。
4.根据权利要求1所述的一种从稀土料液中络合分离除铝的方法，其特征在于，所述络合分离剂与稀土料液反应式，以Y为例如下，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
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