CN114737069A - 一种从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，其将硫酸铵原地浸矿所得的矿山浸出液通过添加过量碳酸盐和/或碳酸氢盐进行沉淀；所得沉淀再通过铝酸钠溶液溶出除铝；固液分离所得渣相即为碳酸稀土产品。该方法通过将矿山浸出液的pH调制中性或偏碱性，将溶液中的稀土离子和铝离子完全转化为沉淀，再用铝酸钠溶液选择性地溶解混合沉淀中的铝化合物，即可达到高效除铝的目的，具有流程短、稀土损失小，除铝效率高的优点。

Description

一种从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法
技术领域
本发明涉及有色金属冶金技术领域，尤其涉及一种从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法。
背景技术
离子型稀土矿中富含的中重稀土元素，因其优异的光、电、磁等特性，被广泛应用于国防军工、新型材料、航空航天等领域，是我国的战略性资源。目前，采用原地浸矿技术处理离子型稀土矿所得的矿山浸出液，其中稀土(以REO计)含量可达1g/L以上，Al3+浓度约0.5g/L左右。在稀土的沉淀富集过程中，杂质铝的危害主要有降低萃取容量，引起萃取乳化，水解形成的絮状氢氧化铝导致油水两相分相不清，严重时水相倒流，引起重复反萃和萃取等，严重影响稀土的萃取分离效率。
因此，在离子型稀土矿开发利用过程中，为了消除杂质铝对生产带来的不利影响，研究人员在除铝技术方面开展了大量研究。按照实施对象的不同，已开发的除铝工艺可主要分为两大类：一是在矿山浸出的过程中添加抑铝剂，阻止铝进入浸出液，以便从源头上减少铝进入系统；二是针对已进入到浸出液中的Al3+进行脱除。目前，研究较多的处理方法为萃取除铝与中和除铝，中萃取除铝法主要是采用环烷酸作为萃取剂，可以达到较好的除铝效果，但有机相易皂化，需要对环烷酸进行改性处理，同时环烷酸来源有限，其替代产品尚在开发之中，物料处理量较大。中和法除铝是通过升高体系的pH值，使浸出液中的Al3+水解析出Al(OH)3沉淀，利用Al(OH)3和RE(OH)3溶度积的差异而实现除铝，但由于Al(OH)3和RE(OH)3的析出pH值接近而使得操作难度增加，同时也存在过滤困难、稀土损失大的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，旨在解决现有含铝矿山浸出液除铝富集稀土过程中稀土损失大，铝残留量高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，包括以下步骤：
(1)将离子型稀土矿采用原地浸矿工艺所得矿山浸出液，加入碳酸盐和/或碳酸氢盐调整溶液pH至中性或偏碱性，使稀土离子和铝离子完全转型成沉淀；
(2)将步骤(1)所得沉淀经固液分离洗涤后，加入铝酸钠溶液中，使含铝沉淀完全溶解进入溶液中，稀土化合物留在渣相中；
(3)将步骤(2)所得溶液经过晶种分解，得到氢氧化铝产品，同时溶液返回继续处理含铝和稀土的沉淀。
优选地，所述步骤(1)的pH值范围为7～11。
优选地，所述步骤(1)的碳酸盐包括碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种，碳酸氢盐包括碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。
优选地，所述步骤(2)中，铝酸钠溶液溶解除铝的温度范围为60～200℃；铝酸钠溶液的碱浓度范围为100～250g/L，所述碱浓度是以Na2O计；苛性分子比≥2，苛性分子比是指铝酸钠溶液中氧化钠和氧化铝的摩尔比；反应时间为10min～2h；液固比为2～10，液固比是指100mL溶液的体积与加入的固体的质量之比，单位为mL/g。
优选地，所述步骤(3)中除铝后的铝酸钠溶液如果苛性分子比大于2，返回继续除铝操作。
优选地，步骤(2)所得渣相中的稀土化合物加入盐酸溶解，获得高纯度的氯化稀土溶液。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)流程短、稀土损失小、除铝效果好；
2)将稀土矿山浸出液pH调整至偏碱性，可使溶液中的稀土和铝完全沉淀，提高稀土的回收率；
3)使用铝酸钠溶液浸出稀土和铝的共沉淀渣可高效、高选择性地溶解含铝杂质，大大降低分步沉淀除铝时稀土的损失，同时也可以提高除铝率。
4)除铝后的铝酸钠溶液可进一步通过晶种分解得到氢氧化铝产品，实现杂质铝的回收利用，同时晶种分解后的溶液可返回循环除铝。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明的内容进行详细说明。
实施例1
离子型稀土矿山浸出液中稀土和铝的质量浓度分别为1.94g/L和0.68g/L，取50L矿山浸出液，加入碳酸氢铵调整溶液pH至7.5，有沉淀生成，静置一定时间后过滤洗涤可得滤渣S1。滤渣S1置于铝酸钠溶液中进行除铝，铝酸钠溶液的碱浓度为180g/L，苛性分子比为3.0，反应时间为40min，液固比为4，反应温度为120℃，均相反应器旋转搅拌速率为40r/min。反应后过滤洗涤可得滤渣S2和滤液L1，滤液L1经晶种分解和浓缩处理后(达到苛性分子比大于2)可返回继续处理滤渣S1。滤渣S2即为稀土的富集物，稀土回收率为96.5％，铝的脱除率为98.8％。将滤渣S2焙烧后所得的氧化稀土质量百分比为94.5％，杂质Al2O3的质量百分比低于0.5％，符合离子型稀土矿混合稀土氧化物国家标准(GB/T 20169-2006)的要求。
实施例2
离子型稀土矿山浸出液中稀土和铝的质量浓度分别为1.52g/L和0.36g/L，取50L矿山浸出液，加入碳酸铵和碳酸氢钠(质量比1：1)调整溶液pH至9.0，有沉淀生成，静置一定时间后过滤洗涤可得滤渣S1。滤渣S1置于铝酸钠溶液中进行除铝，铝酸钠溶液的碱浓度为150g/L，苛性分子比为2.5，反应时间为20min，液固比为5，反应温度为150℃，均相反应器旋转搅拌速率为40r/min。反应后过滤洗涤可得滤渣S2和滤液L1，滤液L1经晶种分解和浓缩处理后可返回继续处理滤渣S1。滤渣S2即为稀土的富集物，稀土回收率为97.6％，铝的脱除率为98.2％。将滤渣S2焙烧后所得的氧化稀土质量百分比为95.3％，杂质Al2O3的质量百分比低于0.5％，符合离子型稀土矿混合稀土氧化物国家标准(GB/T 20169-2006)的要求。
实施例3
离子型稀土矿山浸出液中稀土和铝的质量浓度分别为1.12g/L和0.49g/L，取50L矿山浸出液，加入碳酸钾和碳酸氢铵(质量比1：2)调整溶液pH至10.5，有沉淀生成，静置一定时间后过滤洗涤可得滤渣S1。滤渣S1置于铝酸钠溶液中进行除铝，铝酸钠溶液的碱浓度为120g/L，苛性分子比为3.5，反应时间为60min，液固比为6，反应温度为180℃，均相反应器旋转搅拌速率为40r/min。反应后过滤洗涤可得滤渣S2和滤液L1，滤液L1经晶种分解和浓缩处理后可返回继续处理滤渣S1。滤渣S2即为稀土的富集物，稀土回收率为98.4％，铝的脱除率为98.7％。将滤渣S2焙烧后所得的氧化稀土质量百分比为96.2％，杂质Al2O3的质量百分比低于0.5％，符合离子型稀土矿混合稀土氧化物国家标准(GB/T 20169-2006)的要求。

Claims (6)

1.一种从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将离子型稀土矿采用原地浸矿工艺所得矿山浸出液，加入碳酸盐和/或碳酸氢盐调整溶液pH至中性或偏碱性，使稀土离子和铝离子完全转型成沉淀；
(2)将步骤(1)所得沉淀经固液分离洗涤后，加入铝酸钠溶液中，使含铝沉淀完全溶解进入溶液中，稀土化合物留在渣相中；
(3)将步骤(2)所得溶液经过晶种分解，得到氢氧化铝产品，同时溶液返回继续处理含铝和稀土的沉淀。
2.如权利要求1所述的从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，其特征在于，所述步骤(1)的pH值范围为7～11。
3.如权利要求1所述的从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，其特征在于，所述步骤(1)的碳酸盐包括碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种，碳酸氢盐包括碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，铝酸钠溶液溶解除铝的温度范围为60～200℃；铝酸钠溶液的碱浓度范围为100～250g/L，所述碱浓度是以Na2O计；苛性分子比≥2，苛性分子比是指铝酸钠溶液中氧化钠和氧化铝的摩尔比；反应时间为10min～2h；液固比为2～10，液固比是指100mL溶液的体积与加入的固体的质量之比，单位为mL/g。
5.如权利要求4所述的从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，其特征在于，所述步骤(3)中除铝后的铝酸钠溶液如果苛性分子比大于2，返回继续除铝操作。
6.如权利要求1所述的从离子型稀土矿山浸出液中除铝的方法，其特征在于，步骤(2)所得渣相中的稀土化合物加入盐酸溶解，获得高纯度的氯化稀土溶液。
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