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【3级离心萃取和3级离心反萃】稀土萃取率达99.3%

【3级离心萃取和3级离心反萃】稀土萃取率达99.3%
2024.04.18
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  一、离子型稀土矿目前概况   众所周知,离子吸附型稀土品位很低,一般为0.03~0.1%,无法采用常规选矿方法富集稀土,目前工业生产上主要采用硫酸铵浸取回收。   离子型稀土矿采用硫酸铵浸出,采用碳酸氢铵除铝、铁等杂质、固液分离后,浸出液继续用碳酸氢铵或草酸沉淀稀土,得到的稀土碳酸盐或草酸盐...

  一、离子型稀土矿提取概况

  众所周知,离子吸附型稀土品位很低,一般为0.03~0.1%,无法采用常规选矿方法富集稀土,目前工业生产上主要采用硫酸铵浸取回收。

  离子型稀土矿采用硫酸铵浸出,采用碳酸氢铵除铝、铁等杂质、固液分离后,浸出液继续用碳酸氢铵或草酸沉淀稀土,得到的稀土碳酸盐或草酸盐再经过焙烧,得到稀土含量为90%左右的混合稀土氧化物精矿。

  由于稀土浸取液中稀土浓度低,除杂、沉淀过程中碳酸氢铵、草酸单耗高,且不可避免地产生大量氨氮废水、草酸及高盐度废水排放等问题,严重污染环境。而且,由于沉淀回收稀土工艺流程较为复杂,间断手工操作使得稀土损失率高,且化工材料消耗高,导致生产成本高。此外,沉淀回收稀土得到的稀土氧化物精矿含有10%的铁、铝、钙、硅及微量放射性核素等杂质,盐酸溶解后,上述杂质富集到渣中,导致酸溶渣放射性比活度超标,需按放射性废渣处置规定建库堆存,存在安全隐患。

  因此,诸如南方离子型稀土矿中低浓度稀土浸出液以及矿山浸矿尾液和尾矿渗滤液中低浓度稀土溶液,都存在富集工艺复杂,稀土回收率低、回收成本高的问题。因此,急需开发低浓度稀土溶液的绿色高效低成本富集回收技术,提高稀土资源利用率,并解决稀土资源回收过程中是环境污染等问题。

  二、黄小卫教授带领团队系统开展了稀土绿色分离技术

  针对稀土行业面临的资源与环境问题,北京有色金属研究总院、有研稀土新材料股份有限公司黄小卫教授带领团队发明了离子型稀土矿高效绿色提取分离新技术,通过采用非皂化有机萃取剂对低浓度稀土溶液进行第一次离心萃取,得到第一负载稀土有机相和第一萃余液;采用无机酸对第一负载有机相进行第一次离心反萃,得到第一稀土富集液。该稀土溶液萃取富集方法操作简单,稀土回收率高且回收成本低,稀土回收率为98.8%。离心萃取主机设备均采用郑州天一萃取CWL-M系列离心萃取机,萃取和反萃级数分别为2~8级,级数增加,稀土萃取率和反萃率会提高,但投资增大,优选3~5级。

  其优势主要有以下5点:

  1、简化工艺流程,提高稀土回收率,减少污染物排放、降低成本。

  通过直接对低浓度稀土溶液在大流比条件下进行非皂化离心萃取和离心反萃,可实现稀土的高效富集(可获得reo含量高于200g/l的混合稀土溶液),富集比高达200以上。与碳酸氢铵沉淀富集技术(低浓度稀土溶液经除杂净化、碳酸氢铵沉淀富集,生成晶型良好的碳酸稀土沉淀,通过高温灼烧获得离子型稀土精矿,再酸溶得到高浓度稀土溶液)相比,本申请的工艺流程大大简化,稀土损失可降低10%左右,不消耗碳酸氢氨、草酸,避免对环境的污染,生产成本大幅降低。而且可以实现中重稀土与轻稀土的初步分离,为后续的稀土萃取分离提供更便利的条件。

  2、除杂效果好。

  现有技术中,在对稀土进行富集回收之前,要先采用碳酸氢铵对低浓度稀土溶液进行中和除杂,以去除铁和/或铝等杂质。而本申请通过对两相混合接触时间有效控制,即传质速度快的稀土基本上达到传质过程的动力学和热力学平衡状态,从而被高效萃入有机相,传质速度慢的铁、铝等杂质离子则远离传质过程的动力学和热力学平衡状态,基本上不被萃取(铁、铝萃取率小于5%),仍留在水相,从而实现了稀土和铁和/或铝等杂质的有效分离,不仅节省了中和除杂的步骤,而且不消耗碳酸氢铵,从而降低了生产成本和对环境的污染。

  3、有机相的损失少。

  通过合理优化离心萃取、反萃过程两相混合与离心分相时间及混合强度,在保证稀土萃取率的同时,提高两相分离效果,减少了有机相的损失。另外,采用碱金属、碱土金属碳酸盐或碱式碳酸盐对萃余液进行除油处理,使夹带或溶解在萃余液中的有机萃取剂得到有效回收利用,有机相回收利用率达到98%以上,除油后的萃余液中有机磷含量小于1mg/l,达到国家环保标准要求。

  4、3萃取富集效率高。

  p507、p227均为酸性磷类萃取剂,萃取一个稀土离子,要置换3个氢离子,随着水相酸度升高,稀土萃取率下降,即稀土的萃取率与水相酸度成反比。对于稀土浓度高于1g/l的稀土溶液,先用p507萃取中重稀土,再通过调节萃余液水相酸度,进一步再用p507萃取轻稀土,从而达到提高稀土萃取率(>99)的效果,而且稀土浓度富集500倍左右。

  5、与传统的萃取方法相比,减少了设备和原材料的投资。

  低浓度稀土溶液中微量稀土提取的过程,水相的体积大,需要大流比和高处理量的萃取设备。采用混合澄清萃取槽或塔式萃取设备时,设备体积大、占地面积大,所需的有机投入量较多,而采用离心萃取设备体积小、有机投入量小,只有槽式萃取设备的1/30~1/10。

  以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。完整全部详细技术资料下载

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