CN114107680A - 一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，属于金属回收的技术领域。本发明将飞灰和炉气集中收集后，先经磁选装置，收集顺磁性物质和/或非顺磁性物质；所述非顺磁性物质通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得含金属离子的无机盐；所述顺磁性物质通过酸洗，转换成水溶性金属离子，再通过萃取获得含金属离子的无机盐。本发明提取有价和稀有金属的方法，从飞灰和炉气中提取的有价和稀有金属回收率均可高达95％以上，真正地实现了对赤泥的综合利用，具有巨大的市场前景。

Description

一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法

技术领域

本发明属于金属回收的技术领域，具体涉及一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法。

背景技术

长期以来，赤泥因含碱量高等原因，其综合利用已成为世界性难题。我国一直重视赤泥综合利用工作，开展了多学科、多领域的综合利用技术研究工作。赤泥的成分、性质的差异，决定了不同的赤泥综合利用方法。赤泥及其夹带的液体具有强碱性，同时含有可再生利用的氧化物和多种有用金属元素，成为赤泥再生利用的基础。赤泥中含有较高的CaO、SiO₂，可用来生产硅酸盐水泥及其它建材；利用其含有的SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO可以生产特种玻璃；同时，赤泥中含有丰富的铁、钪、钛等有价和稀土金属。

赤泥是氧化铝生产过程排放的固体废弃物，其排放量大，包含多种成分，其中含有大量有价金属，尤其是稀土金属元素，有很大的回收利用价值。以自然界中钪元素为例，全世界2000万吨的钪储量中有75％～80％是伴生在铝土矿中。在生产氧化铝过程中，铝土矿在碱溶时，Fe、Ca、Si、Mg、Ti、Sc及镧系元素由于氧化铝的大量溶解而留在赤泥中得到富集，铝土矿中98％以上的Ti、Sc、Hf以及如La、Ce等镧系元素富集于赤泥中，其TiO₂、Sc₂O₃、HfO₂以及镧系元素的氧化物其中的一种元素含量可达100g/t以上，有的高达200-300g/t，甚至更高。赤泥虽是氧化铝厂的工业废渣，但其中Ti、Sc、Hf以及镧系元素的含量较高，接近工业级别。因此，开展赤泥中Ti、Sc以及镧系元素的提取工艺研究，不仅可以使赤泥得到有效利用，也能够拓展Ti、Sc以及镧系元素的提取来源，大规模综合利用赤泥将成为获取Ti、Sc以及镧系元素的主要途径，对赤泥的综合利用及Ti、Sc以及镧系元素行业发展能够产生积极影响。因此，从赤泥废料中提取稀有金属元素的研究，对保护环境，特别是提高赤泥资源的综合利用率有着重要的意义。能研究出较易可连续工业化生产的从赤泥中分离、提纯方法，提高稀有金属的产量，必将对人类的物质文明建设起到重要的作用。

在利用赤泥生产岩棉的生产过程中，赤泥配料通过电热熔融炉1500～1700℃的高温熔融。在此高温熔融过程中，赤泥中的很多稀有元素氧化物以烟尘飞灰和炉气的形式从电热熔融炉的排气道逸出。经我们的检测，赤泥配料在熔融时，会有约12％的烧失量。这些烧失量中除了水和CO₂以外，还有约1％左右的飞灰和含有稀有金属氧化物蒸汽的炉气。其中，飞灰中含有MgO、Na₂O、K₂O、TiO₂、ZrO₂、In₂O₃、Y₂O₃、NbO、ThO₂、Ga₂O₃、SeO₂、SrO、Rb₂O、Nd₂O₃等金属氧化物；炉气中含有CeO₂、HfO₂、Sc₂O₃、La₂O₃等金属氧化物。一条岩棉生产线每年可产生上百吨的烟灰废料和炉气，由于其含有金属氧化物，导致了烟灰废料无法降解，只能采用堆积或掩埋的方式进行处理，这导致了环境的污染。

目前，对赤泥中有价金属的回收多采用还原熔炼法和酸浸出法。还原熔炼法是先焙烧赤泥，将焙烧的赤泥再用盐酸浸出，加碱，最终分离得到钛、钪及稀土金属。还原熔炼法从赤泥中只能直接提取含量为0.0001％数量级的微量稀土元素钪，其难度是可想而知的，最终还要用萃取等方法来提取钪，废水的处理量很大，能耗高，没有经济效益。酸浸出法包括：①硫酸化焙烧处理赤泥；②废酸洗液浸出处理赤泥；③用碳酸钠溶液浸取赤泥；④直接用浓度50％的硫酸浸出赤泥；⑤用浓盐酸浸取赤泥。酸浸出法在对赤泥酸浸过程中酸耗量太大，不利于环保，如果直接酸浸分离和提取稀土金属比较困难，即使实验取得成功，考虑到工业化生产的经济效益和环保问题，也是不可取的。纵观国内外研究成果，所有的工艺技术都是针对某一种赤泥提取稀有金属氧化物，属大海捞针，不但成本高，而且提取后的赤泥又造成了二次污染。

现阶段从赤泥中提取有价金属，均是直接以赤泥为原料。而有价金属真正富集是在赤泥高温熔融的阶段。在此阶段，有价金属的氧化物会依附于飞灰，随着炉气和飞灰从赤泥中分离出来。而这一部分物质往往容易被忽略。用赤泥生产岩棉的企业通常是把这一部分视为废弃的尾气，然后经无害化处理后排放。没有人能够想到要利用这些飞灰和烟气来提取有价金属。这就导致了使用赤泥生产岩棉过程中自然富集的大部分的有价金属被浪费掉。因此，要实现赤泥的有价和稀有金属回收工业化，关键是要找到一种经济、节能、环保、高附加值且普遍适用的工业化工艺方法。

发明内容

针对现有技术存在的从赤泥中提取有价金属的回收率低、二次污染严重等问题，本发明提供一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，以解决上述问题。

本发明的技术方案如下：

一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，将飞灰和炉气集中收集后，先经磁选装置，收集顺磁性物质和/或非顺磁性物质；所述非顺磁性物质通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得含金属离子的无机盐；所述顺磁性物质通过酸洗，转换成水溶性金属离子，再通过萃取获得含金属离子的无机盐。

所述飞灰和炉气采集自赤泥熔融过程中挥发的飞灰和炉气。

所述磁选装置为电磁铁。电磁铁选用、低含碳量、导磁性能好的钢材制造，内部设有铁芯，铁芯外部环绕着通电螺线管；螺线管经过严格浸渍处理后灌注环氧树脂，耐高温、耐腐蚀。当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样因为两个磁场彼此叠加，从而使螺线管的磁性大大加强。电磁铁通电时有磁性，不通电时，无磁性。收集的飞灰和炉气中含有顺磁性物质，通过磁选装置的初步分离，少量顺磁性物质率先被分离。分离后的顺磁性物质通过简单地萃取分离，即可获得高纯度的萃取液。这样简化了分离工艺流程和步骤。

对经过磁选装置后的飞灰和炉气酸洗的过程为：先使用盐酸洗涤，然后进行固液分离，收集溶液Ⅰ。经过盐酸洗涤后，飞灰和炉气中98％以上的Fe、Cu、In、Ga、Cr、Zn、Al、Sc、Mg、Y、Ce、La、Na、Ca、Sr、K、Rb等元素以离子的形式溶解于溶液Ⅰ中。收集的溶液Ⅰ作为洗涤液重复使用，直至溶液达到饱和状态。溶液Ⅰ的饱和状态可通过盐酸溶溶液里的多相氯盐的含量百分比，测算出盐酸溶液中多相氯盐的综合比重，设定多相氯盐溶液的比重值，再用比重计检测。不与盐酸反应的固体使用硫酸浸泡后固液分离，收集溶液Ⅱ。不与盐酸反应的Zr、Ti、Th等元素的氧化物，在与硫酸反应后以离子的形式溶解于溶液Ⅱ中。溶液Ⅱ可作为浸泡液重复使用，直至溶液中离子达到饱和或预定值。收集剩余不溶物，不溶物主要是二氧化硅，可返回至赤泥中作为原料使用。

进一步的，使用湿法除尘技术，利用盐酸喷淋洗涤，使盐酸与飞灰、炉气相互充分接触，伴随有化学反应和热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体中的金属氧化物颗粒与洗涤液通过高压喷头行成细微液滴，以利于含尘气体与液体充分吸收，充分发生化学反应，进入溶液Ⅰ中。

收集磁选装置吸附的飞灰，主要成分为Nd、Nb和Fe的氧化物；先进行盐酸浸泡，固液分离，收集溶液Ⅲ。溶液Ⅲ中富含Fe离子和Nd离子；不与盐酸反应的Nb的氧化物形成渣泥Ⅱ，与溶液Ⅲ分离后使用氢氟酸浸泡，反应后Nb元素以离子的形式溶解在溶液Ⅳ中，形成单一金属离子的溶液。

溶液Ⅰ、溶液Ⅱ、溶液Ⅲ和溶液Ⅳ采用萃取的方式，对溶液中的金属离子进行分别提纯。萃取采用合适的萃取剂，水溶液中的金属离子会选择性的转移到有机相中。不同的金属离子采用不同的萃取剂。

进一步的，所述萃取采用离心萃取机多级串联分离技术。采用多个离心萃取机，以串联方式连接，直到将多相混合液中的各相彻底分离，回收得到单一相目标液体，回收纯度高。通过对多相氯盐溶液的分离萃取，硫酸盐和单相氟酸盐溶液的分离萃取，可分别提取分离出单一：In、Ga、Sc、Y、Ce、La、Sr、Rb的氯盐离子溶液和Nd硫酸盐离子溶液以及Nb氟酸盐离子溶液等。

进一步的，萃取过程使用的萃取剂为本领域所使用的常用萃取剂，使用CA100与N235协同萃取，分别萃取出In和Ga离子；使用CA100的正庚烷溶液，分别萃取出Sc和Y离子；使用螯合萃取剂PMBP(1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮)和中性磷萃取剂TBP(磷酸三丁酯)分别萃取出Ce和La离子等。

进一步的，在获得单一目标萃取液后，对萃取液进行洗涤和反萃取操作，即可获得高纯度的含金属离子的溶液。

本发明所使用的所用设备均采用耐腐蚀材料制成。

本发明的有益效果为：

本发明综合利用赤泥生产岩棉过程中产生的飞灰和炉气，富集了多种有价和稀有元素，采用酸溶和溶剂萃取法进行溶解、萃取和分离，提取方法简单、快速和高效。酸溶和溶剂萃取法主要应用于化学冶金工业中的提纯工程，而且也提供了从盐酸、硫酸和氢氟酸盐水溶液中选择性萃取和回收稀有金属元素的方法。为了从飞灰和炉气中提取纯度较高的有价和稀有元素，本发明利用了电磁分选分类、酸洗、固液分离、水溶液净化等技术手段，与溶剂萃取法结合使用。与其他分离法如沉淀法、离子交换法相比，本发明提取有价和稀有金属的方法具有提取和分离效率高、免除过滤、试剂消耗少、回收率高、生产能力大、易实现自动化和连续化工业化大生产的优点。经过本发明的提取方法，从飞灰和炉气中提取的有价金属回收率均可高达90％以上，真正地实现了对赤泥的综合利用。本发明使用的溶剂均可重复利用，富集赤泥中的各有价和稀有金属元素没有增加额外的生产成本。相比于现有的赤泥中的有价金属提取工艺，本发明真正的实现了对赤泥中的有价和稀有金属的工业化回收，具有巨大的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明实施例1的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，具体步骤如下：

原料赤泥采自于某氧化铝厂，使用拜耳法赤泥中检测含有氧化物成分如下：

S1飞灰、炉气收集

在熔解赤泥的电熔融炉的顶部，设置收集并排出电熔融炉高温熔融过程中产生的炉气和炉内高温状态下产生的灰尘飞灰的烟罩。赤泥配料通过电热熔融炉1500～1700℃的高温熔融，在此高温熔融过程中赤泥中的稀有元素氧化物以飞灰和炉气的形式从电热熔融炉的排气道逸出，这些经电热熔融炉的排气道逸出的飞灰和炉气通过电热熔融炉上的烟罩汇集，再通过管道转移至电磁分选装置中。

测试收集的飞灰中成分如下：

测试收集的炉气中成分如下：

物质	CeO<sub>2</sub>	HfO<sub>2</sub>	Sc<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
					含量(mg/m<sup>3</sup>)	449～828	123	238	329

S2电磁分选

S1步骤中收集的飞灰和炉气进入电磁分选装置中。电磁分选装置中设置有矩形强力电磁铁，电磁铁选用、低含碳量、导磁性能好的钢材制造，内部设有铁芯，铁芯外部环绕着通电螺线管；螺线管经过严格浸渍处理后灌注环氧树脂，耐高温、耐腐蚀。电磁铁的尺寸为50cm×25cm×8cm，直流电压110V，电流1～2A，吸力3000～6000N。具有顺磁性的铁、钕和铌的氧化物被吸附至电磁铁上，其他成分在风机作用下进入酸洗塔中。

S3酸洗

S3在经过S2步骤电磁铁吸附后的飞灰和炉气进入酸洗塔，飞灰和炉气由酸洗塔下半部进入，酸洗塔上部喷淋6mol/L的盐酸，酸洗塔上部设置10组喷淋器，每组喷淋器设有7个喷头。飞灰和炉气与喷淋出的雾化盐酸相对运动，充分接触、反应，飞灰和炉气中的Fe、Cu、In、Ga、Cr、Zn、Al、Sc、Mg、Y、Ce、La、Na、Ca、Sr、K、Rb的氧化物与盐酸反应后变为水溶性离子，溶解于盐酸中，形成含有多相氯盐的溶液Ⅰ；不与盐酸反应的Zr、Ti、Th等元素的氧化物在喷淋作用下在酸洗塔的底部发生沉降，形成渣泥Ⅰ。净化后的气体在酸洗塔顶部排出，在经水洗、汽水分离、净化后检测合格从排气管排出。

S4固液分离

将S3步骤中形成的溶液Ⅰ和渣泥Ⅰ，渣泥Ⅰ从酸洗塔的底部渣泥排出口排出，溶液Ⅰ从酸洗塔的液面液体流口排出转移至溶液Ⅰ中转池中，在酸洗塔采内用固液沉降分离方法，将溶液Ⅰ和渣泥Ⅰ进行分离。分离后的溶液Ⅰ返回至酸洗塔上部，作为喷淋液继续使用，直至溶液Ⅰ中离子达到饱和。采用测试溶液Ⅰ的比重来判断是否达到饱和状态。渣泥Ⅰ转移至盛有70～90％浓硫酸反应槽中，进行下一步处理。

S5含有多相氯盐的溶液Ⅰ的萃取

将S4步骤中的溶液Ⅰ先进行净化处理，去除目标金属离子外的其他非金属杂质。不溶物主要是二氧化硅，可返回至赤泥中作为原料使用。净化后的溶液Ⅰ进入串联设置的萃取离心机，萃取离心机为CWL-M型离心萃取机。多相混合液中的最轻相和最重相两相溶液在离心萃取机按一定比例，分别完成混合传质过程，通过离心萃取机多级串联分离技术，直到将多相混合液中的各相彻底分离。其中，使用CA100与N235协同萃取，分别萃取出In和Ga的氯化物；使用CA100的正庚烷溶液，分别萃取出Sc和Y的氯化物；使用CA100，萃取出Hf的氯化物；使用螯合萃取剂PMBP(1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮)和中性磷萃取剂TBP(磷酸三丁酯)分别萃取出Ce和La的氯化物；使用二环己烷并-18-冠-6萃取出Sr的氯化物；使用18-冠-6萃取出Rb的氯化物。萃取后的溶液Ⅰ中还剩余Fe、Cu、Cr、Zn、Al、Mg、Na、Ca、K的氯盐离子和盐酸的混合水相溶液，可用电解法进行氧化还原反应的方法。电解时，把电能转变为化学能的装置为电解槽，电解过程是在电解槽中进行的。原理：在电解质溶液中通以直流电流，产生正负离子的迁移，正离子移向阴极，负离子移向阳极，在阳极上发生氧化反应，在阴极上发生还原反应，电解质溶液中的金属正离子在阴极被还原并沉积在阴极板上。这是电解的基本过程。因此，电解是一种借助电流作用而实现化学反应的过程，也是由电能转变为化学能的过程；在一般的电解条件下，水溶液中含有多种阳离子时，它们在阴极上析出的先后顺序是：Fe³⁺>Cu²⁺>Cr³⁺>Zn²⁺。回收率高达90％～95％。Al³⁺电解后析出氢氧化铝沉淀，收集沉淀进行煅烧处理，获得氧化铝。电解、氢氧化铝沉淀提取金属后的溶液中还剩余Mg²⁺、Na⁺、Ca²⁺、K⁺。以石墨做阳极，汞做阴极，使用汞齐电解法来获得Mg²⁺、Na⁺、Ca²⁺、K⁺的金属的汞齐，回收率高达91％～95％。剩余的电解液返回盐酸储罐，继续用于后续生产的酸洗工序(步骤S3)。

萃取后的有机相经分别进行反萃取操作，获得反萃液。通过对含有多相氯盐的溶液Ⅰ进行分离萃取后，分别提取出In、Ga、Sc、Y、Ce、La、Sr、Hf、Rb的氯盐离子溶液。其中In的回收率为95％；Ga的回收率为95％；Sc的回收率为97％；Y的回收率为96％；Ce的回收率为97％；La的回收率为97％；Sr的回收率为96％；Hf的回收率为97％；Rb的回收率为97％。反萃后分离的萃取剂分别进行再生处理，将作为下一批次氯化物的萃取剂继续使用。

将获得的In、Ga、Sc、Y、Ce、La、Sr、Hf、Rb的氯盐离子溶液分别进行后续处理，以获得纯净的金属。处理的方法均为领域内常规的方法，大致操作如下：

In的提炼：向In的反萃液中加入锌(铝)置换，获得海绵铟，然后进行电解精炼，获得纯净的金属铟。

Ga的提炼：通过汞电池的电解和氢氧化钠中汞齐的水解得到镓酸钠，再由电解得到镓。

Sc的提炼：从反萃液中分离出氯化钪后，与KCl、LiCl共熔，用熔融的锌作为阴极进行电解，使钪就会在锌极上析出，然后将锌蒸去可以得到金属钪。

Y的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得氧化钇，然后通过电解熔融态的氧化钇获得金属钇。

Ce的提炼：将反萃液浓缩、沉淀，获得七水氯化铈，然后电解获得金属铈。

La的提炼：将反萃液浓缩、沉淀，获得水合氯化镧，然后脱水获得无水氯化镧，最后通过电解熔融无水氯化镧获得金属镧。

Sr的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得氧化锶，然后用铝还原氧化锶制得金属锶。

Hf的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得氧化铪；然后由氯气作用于氧化铪和碳的混合物制取HfCl₄；最后在NaCl-KCl-HfCl₄熔体中电解制取金属Hf。

Rb的提炼：先将反萃液浓缩获得氯化铷，然后用金属热还原法以钙还原氯化铷制得金属铷。

S6渣泥Ⅰ的提取

将S4步骤中分离的渣泥Ⅰ转移至盛有70-90％硫酸反应槽中，在常温下充分搅拌60～80分钟，使其充分反应；Zr、Ti、Th等金属氧化物转化成离子形式，形成含有多相硫酸盐的溶液Ⅱ。不与硫酸反应的固体发生沉降，形成不溶物渣泥。溶液Ⅱ重复使用，直至溶液中离子达到饱和。采用测试溶液Ⅱ的比重来判断是否达到饱和状态。固液分离后，先对溶液Ⅱ进行净化处理，去除目标金属离子外的其他非金属杂质。净化后的溶液Ⅱ进入串联设置的萃取离心机，萃取离心机为CWL-M型离心萃取机。多相混合液中的最轻相和最重相两相溶液在离心萃取机按一定比例，分别完成混合传质过程，通过离心萃取机多级串联分离技术，直到将多相混合液中的各相彻底分离。其中，使用Cyanex301萃取出Zr的硫酸盐；使用PMBP与DBBP协同萃取，萃取出Th的硫酸盐；萃取后的溶液中剩余Ti的硫酸盐。将萃取剩余的溶液进行浓缩，析出偏钛酸沉淀，过滤所得滤液返回硫酸储罐中，继续用于后续生产的渣泥Ⅰ的提取工序(步骤S6)。萃取后的有机相经分别进行反萃取操作，获得反萃液。通过对含有多相硫酸盐的溶液Ⅱ进行分离萃取后，分别提取出Zr、Ti、Th硫酸盐溶液。其中Zr的回收率为93％；Ti的回收率为90％；Th的回收率为95％。不溶物渣泥返回至赤泥中作为原料继续使用。反萃后分离的萃取剂分别进行再生处理，将作为下一批次硫酸盐的萃取剂继续使用。

将获得的Zr、Ti、Th的硫酸盐溶液分别进行后续处理，以获得纯净的金属。处理的方法均为领域内常规的方法，大致操作如下：

Zr的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得氧化锆；然后焦炭还原得ZrC；ZrC与Cl₂反应得ZrCl₄；最后将ZrCl₄在约850℃使用镁还原，副产品氯化镁，在约900℃时可经过真空蒸馏分离除去，最后得到海绵状锆。

Th的提炼：将反萃液浓缩、灼烧，获得二氧化钍；然后将钙与二氧化钍研磨后放在CaO衬里的坩埚中在氩气氛围下加热至1000℃，然后用水和稀酸浸取产物，可以得到粉末状金属钍。

Ti的提炼：将萃取剩余的溶液进行浓缩，析出偏钛酸沉淀，将沉淀物煅烧，获得TiO₂；将TiO₂和炭粉混合加热至725～827℃，进行氯化处理，并使生成的TiCl₄，在797℃用熔融的镁在氩气中还原TiCl₄可得多孔的海绵钛。

S7铁和钕的提取

收集S2步骤中附至电磁铁上铁、钕和铌的氧化物，转移至盛有6mol/L的盐酸中，在室温下充分搅拌60～80分钟，98％以上的Nd、Fe元素以离子的形式可浸出到盐酸溶溶液里，形成氯盐溶液Ⅲ，不与硫酸反应的Nb元素的氧化物沉降形成渣泥Ⅱ。溶液Ⅲ重复使用，直至溶液中离子达到饱和，采用测试溶液Ⅲ的比重来判断是否达到饱和状态。固液分离后，先对溶液Ⅲ进行净化处理，去除目标金属离子外的其他非金属杂质。净化后的溶液Ⅲ进入串联设置的萃取离心机，萃取剂使用p204，分别得到含Nd和Fe离子的萃取液。萃取液经分别进行反萃取操作，分别提取出含Nd和Fe的氯离子溶液。其中Nd的回收率为95％；Fe的回收率为90％。反萃后分离的萃取剂进行再生处理，将作为下一批次氯化物的萃取剂继续使用。

将获得的Fe和Nd的氯盐溶液分别进行后续处理，以获得纯净的金属。处理的方法均为领域内常规的方法，大致操作如下：

Fe的提炼：将铁的氯盐溶液与步骤S5萃取完有价和稀有金属的溶液合并(剩余Fe、Cu、Cr、Zn、Al、Mg、Na、Ca、K的氯盐离子和盐酸的混合水相溶液)，一同进行处理。

Nd的提炼：将钕的反萃液浓缩、析晶，得NdCl₃的晶体，晶体加热到160℃时变成无水NdCl₃盐，然后通过电解熔融态的无水NdCl₃获得金属钕。

S8铌的提取

将S7步骤中分离得到的渣泥Ⅱ转移至含有50％氢氟酸的反应槽中，在常温下充分搅拌60～80分钟，Nb元素以离子的形式可浸出到氢氟酸浸出液里，形成氟盐溶液Ⅳ。重复使用溶液Ⅳ，直至溶液Ⅳ中铌离子达到饱和，采用测试溶液的比重来判断是否达到饱和状态。然后对溶液Ⅳ进行净化处理，使用萃取离心机萃取，萃取剂使用无机酸+磷酸三丁酯，得到含Nb离子的萃取液。萃取液经反萃取后，获得含Nb的氟盐溶液。Nb的回收率为95％。萃取后剩余的氟盐溶液返回氢氟酸反应槽中，用于下一批次铌的提取(步骤S8)，反萃后分离的萃取剂进行再生处理，将作为下一批次氟盐的萃取剂继续使用。

将获得的Nb的氟盐溶液分别进行后续处理，以获得纯净的金属。处理的方法均为领域内常规的方法，大致操作如下：

向Nb的氟盐溶液中加入氟化钾，转化成七氟铌酸钾沉淀，分离沉淀后，将七氟铌酸钾和氯化钠混合加热至熔融态，电解获得金属铌。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种从岩棉生产的飞灰炉气中提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，将飞灰和炉气集中收集后，先经磁选装置，收集顺磁性物质和/或非顺磁性物质；所述非顺磁性物质通过酸洗，将金属氧化物转换成水溶性金属离子，通过萃取获得含金属离子的无机盐；所述顺磁性物质通过酸洗，转换成水溶性金属离子，再通过萃取获得含金属离子的无机盐。

2.如权利要求1所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述飞灰和炉气采集自赤泥熔融过程中挥发的飞灰和炉气。

3.如权利要求1所述的提取和稀有有价金属的方法，其特征在于，所述磁选装置为电磁铁。

4.如权利要求1所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，对经过磁选装置后的飞灰和炉气酸洗的过程为：先使用盐酸洗涤，然后进行固液分离，收集溶液Ⅰ；不与盐酸反应的固体使用硫酸浸泡后固液分离，收集溶液Ⅱ。

5.如权利要求4所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述盐酸洗涤为：使用湿法除尘技术，利用盐酸喷淋塔对飞灰和炉气进行喷淋洗涤，充分发生化学反应，金属离子进入溶液Ⅰ中。

6.如权利要求1所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，收集磁选装置吸附顺磁性物质先进行盐酸酸洗浸泡，固液分离，收集溶液Ⅲ；不与盐酸反应的顺磁性物质，与溶液Ⅲ分离后使用氢氟酸浸泡，得到溶液Ⅳ。

7.如权利要求4所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述溶液Ⅰ和溶液Ⅱ采用萃取的方式，对溶液中的金属离子进行分别提纯。

8.如权利要求6所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，溶液Ⅲ和溶液Ⅳ采用萃取的方式，对溶液中的金属离子进行分别提纯。

9.如权利要求7或8所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，所述萃取采用离心萃取机多级串联分离技术。

10.如权利要求7或8所述的提取有价和稀有金属的方法，其特征在于，在获得单一目标萃取液后，对萃取液进行洗涤和反萃取操作，获得含金属离子的溶液。

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