從獨(dú)居石冶煉酸不溶渣中回收釷、鈾和稀土的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種從獨(dú)居石冶煉酸不熔渣中回收釷、鈾和稀土的分離工藝方法。具體為將酸不溶渣與濃硫酸混合均勻后恒溫焙燒，焙燒渣加水室溫浸出后用叔胺類萃取劑提取鈾，提取鈾以后的溶液用伯胺類萃取劑提取釷，提取鈾和釷以后的溶液用堿沉淀得到稀土混合物產(chǎn)品。該工藝流程簡(jiǎn)單，易于大規(guī)模生產(chǎn)；化工材料常見(jiàn)且消耗低；能有效地從獨(dú)居石冶煉過(guò)程中剩下的酸不溶渣中提取稀土，并獲得單一的釷和鈾產(chǎn)品，總回收率可達(dá)到90%以上，消減渣量50%以上，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好，具有明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】從獨(dú)居石冶煉酸不溶渣中回收釷、鈾和稀土

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從獨(dú)居石冶煉酸不熔渣中回收釷、鈾和稀土的分離工藝方法。具體來(lái)說(shuō)是將烘干后的酸不溶渣與濃硫酸拌和均勻恒溫焙燒，焙燒渣加水室溫浸出后用叔胺類萃取劑提取鈾，用碳銨反萃獲得重鈾酸銨產(chǎn)品，提取鈾以后的溶液繼續(xù)用伯胺類萃取劑提取釷，提取鈾和釷以后的溶液用堿沉淀得到稀土混合物產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0002]在獨(dú)居石、離子型稀土礦等冶煉過(guò)程中，有大量的酸不溶渣被堆放或廢棄。因其中含釷、鈾等放射性元素，對(duì)環(huán)境造成極大地危害或隱患。目前尚無(wú)好的解決辦法。
[0003]目前，工業(yè)上處理酸不溶渣的主要方法有堿熔溶法、堿加壓法、酸低溫焙燒法、酸加壓浸出法等，但都存在回收率不高或設(shè)備投資過(guò)大的缺點(diǎn)，難以體現(xiàn)其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。而采用硫酸焙燒浸出法能夠保證釷、鈾和稀土的回收率，明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)外以前采用的方法。
[0004]本方法采用硫酸焙燒浸出法從獨(dú)居石冶煉酸不溶渣中回收釷、鈾和稀土，并用胺類萃取劑提取釷和鈾，總回收率達(dá)到84%以上。以獨(dú)居石堿法冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的優(yōu)溶渣為例，在生產(chǎn)廠家利用該優(yōu)溶渣采用普通酸浸法提取釷、鈾后，剩下的酸不溶渣中:稀土(REO):12%，釷:2.5%，鈾:0.3%，一般方法很難再進(jìn)行提煉。采用本方法對(duì)稀土冶煉過(guò)程中剩下的酸不溶渣進(jìn)行提煉，總回收率可達(dá)到90%以上，并用胺類萃取劑提取單一的釷和鈾。通過(guò)對(duì)本方法提煉以后的剩余渣進(jìn)行分析:稀土(REO):1%，釷:0.1%，鈾:0.005%，且渣量減少一半，具有明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]CN1348997報(bào)道了一種獨(dú)居石稀土精礦、獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦的焙燒分解方法，其特征在于采用氧化鈣加氯化鈉助溶劑，焙燒分解獨(dú)居石稀土精礦，獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦，焙燒過(guò)程在空氣下進(jìn)行，助劑加入量為5?30 % W t，焙燒溫度為600°C?950°C，焙燒時(shí)間為10?90分鐘，可以實(shí)現(xiàn)焙燒尾氣中大大減少二氧化硫和氟化氫排放，達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，并大量節(jié)約噴淋用水和硫酸。
[0006]CN102051477A報(bào)道了一種混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，屬于稀土濕法冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征在于采用絡(luò)合方法使氟離子生成絡(luò)合物進(jìn)入溶液，破壞氟碳鈰礦。該方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，污染少，氟碳鈰礦和獨(dú)居石礦分離后，為進(jìn)一步從氟碳鈰礦和獨(dú)居石礦中提取稀土元素開(kāi)辟新的途徑。可以作為單一氟碳鈰礦或其它氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦混合型稀土礦物提取稀土元素的方法。
[0007]CN1721559報(bào)道了一種稀土礦的冶煉分離工藝方法。將混合型稀土精礦(氟碳鈰礦和獨(dú)居石的混合物)或獨(dú)居石稀土礦與濃硫酸、含鐵助劑混合后控制適當(dāng)條件進(jìn)行焙燒，使稀土、釷和部分鐵、磷等有價(jià)元素形成可溶于水或稀酸溶液的物質(zhì)；焙燒礦用水或稀酸浸出后直接過(guò)濾，得到低放射性渣和水浸液；水浸液再經(jīng)過(guò)中和、過(guò)濾，使釷、鐵、磷等富集在渣中；得到的硫酸稀土溶液，直接采用非皂化的Ρ204Φ2ΕΗΡΑ)或含P204的混合萃取劑萃取分離稀土 ；鐵磷釷渣經(jīng)過(guò)酸溶后萃取回收釷，萃余液中和回收磷酸鐵，含少量稀土的母液返回浸礦。該工藝流程簡(jiǎn)單靈活，易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；化工材料消耗低；能高效回收稀土、釷及鐵、磷有價(jià)元素，環(huán)境友好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種從獨(dú)居石冶煉酸不熔渣中回收釷、鈾和稀土的分離工藝方法。本發(fā)明的工藝方法流程簡(jiǎn)單，易于大規(guī)模生產(chǎn)；化工材料常見(jiàn)且消耗低；能有效地從獨(dú)居石冶煉過(guò)程中剩下的酸不溶渣中提取稀土，并獲得單一的釷和鈾產(chǎn)品，總回收率可達(dá)到90%以上，消減渣量50%以上，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好，具有明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
一種從獨(dú)居石冶煉酸不熔渣中回收釷、鈾和稀土的分離工藝方法，其特征在于:該工藝包括下述步驟:
(I)、將獨(dú)居石冶煉酸不溶渣與濃硫酸混合均勻后恒溫焙燒，使稀土、釷、鈾等有價(jià)元素形成可溶性鹽，即形成焙燒渣；(2)、焙燒渣加水室溫浸出后過(guò)濾，濾液用叔胺類萃取劑提取鈾，用碳酸氫銨反萃取獲得重鈾酸銨產(chǎn)品。重鈾酸銨產(chǎn)品中釷和稀土均小于0.01%，釷和稀土幾乎不被萃取，留在溶液中。(3)、提取鈾以后的溶液用伯胺類萃取劑提取釷，用碳酸氫銨反萃取獲得純度大于99%的釷產(chǎn)品，稀土幾乎不被萃取，留在溶液中。(4)、提取釷和鈾以后的溶液用堿沉淀得到稀土混合物產(chǎn)品，分析提煉后的剩余渣。
[0010]在本發(fā)明的工藝方法中，提煉前的獨(dú)居石冶煉酸不熔渣中稀土(REO)含量為12°/Γ15%，釷:2.59Γ3.5%，鈾:0.3°/Γ?%，一般方法很難再進(jìn)行提煉。
[0011]在本發(fā)明的工藝方法中，提煉后的剩余渣中稀土(REO)含量為1°/Γ?.5%，釷:0.1%?0.12%，鈾:0.003%?0.005%，總回收率可達(dá)到90%以上，有效消減渣量50%以上。
[0012]在本發(fā)明的工藝方法中，將步驟(2)中的濾液提取重鈾酸銨產(chǎn)品后，母液返回浸渣，重鈾酸銨可作為核燃料和玻璃添加劑原料。
[0013]在本發(fā)明的工藝方法中，將步驟(3)中的提取鈾以后的溶液提取釷產(chǎn)品后，母液返回浸渣，釷可作為高級(jí)透鏡原料和制作高強(qiáng)度合金與紫外線光電管。
[0014]在本發(fā)明的工藝方法中，所述步驟(I)中恒溫焙燒溫度為200° C?300° C ;焙燒時(shí)間為3?4小時(shí)；焙燒氣氛為氧氣或空氣氣氛；酸不溶渣與濃硫酸的重量比為1:0.3?1.0，硫酸的加入量與酸不溶渣的組成成分有關(guān)。
[0015]在本發(fā)明的工藝方法中，步驟(2)中所述濾液酸度為I?2.5mol/L ;所述叔胺類萃取劑為N，N- 二丙基-1-丙胺、N, N- 二甲基苯胺、三辛烷基叔胺中的一種或幾種；叔胺類萃取劑與濾液的重量百分比為18?25% ;碳酸氫銨與濾液的重量比為5(Γ55%。
[0016]在本發(fā)明的工藝方法中，步驟(3)中所述伯胺類萃取劑為十二烷基伯胺、異丙胺、二乙胺中的一種或幾種；伯胺類萃取劑與濾液的重量百分比為12?15% ;碳酸氫銨與濾液的重量比為45?50%。
[0017]在本發(fā)明的工藝方法中，步驟(4)中所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀中的一種，濃度為I?2mol/L。
[0018]本發(fā)明所用的濃硫酸為98體積％。
[0019]本發(fā)明所用的獨(dú)居石冶煉酸不熔渣為獨(dú)居石堿法冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的優(yōu)溶渣用普通酸浸法提取釷、鈾后剩下的酸不溶渣，釷鈾含量很低，一般方法很難再進(jìn)行提煉。
[0020]本發(fā)明將獨(dú)居石冶煉酸不溶渣與濃硫酸混合均勻后恒溫焙燒，焙燒渣加水室溫浸出后用叔胺類萃取劑提取鈾，提取鈾以后的溶液用伯胺類萃取劑提取釷，提取鈾和釷以后的溶液用堿沉淀得到稀土混合物產(chǎn)品。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:該工藝方法流程簡(jiǎn)單，易于大規(guī)模生產(chǎn)；化工材料常見(jiàn)且消耗低；能有效地從獨(dú)居石冶煉過(guò)程中剩下的酸不溶渣中提取稀土，并獲得單一的釷和鈾產(chǎn)品，總回收率可達(dá)到90%以上，消減渣量50%以上，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好，具有明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的硫酸焙燒浸出法從稀土冶煉酸不溶渣中回收釷、鈾和稀土工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
(I)、將100g獨(dú)居石冶煉酸不溶渣(其中稀土(RE0):12%，釷:2.5%，鈾:0.3%)與1200g(98體積％)濃硫酸混合均勻后于250°C空氣氣氛中恒溫焙燒3h，使稀土、釷、鈾等有價(jià)元素形成可溶性鹽，即形成焙燒渣；(2)、焙燒渣加水室溫浸出后，控制溶液酸度為lmol/L，過(guò)濾，濾液用N，N- 二丙基-1-丙胺萃取劑提取鈾，所用N，N- 二丙基-1-丙胺與濾液的重量百分比為18%;再用碳酸氫銨反萃取獲得重鈾酸銨產(chǎn)品，所用碳酸氫銨與濾液的重量比為50%，分析發(fā)現(xiàn)重鈾酸銨產(chǎn)品中釷和稀土均小于0.01%，釷和稀土幾乎不被萃取，留在溶液中；(3)、提取鈾以后的溶液用十二烷基伯胺萃取劑提取釷，所用十二烷基伯胺與濾液的重量百分比為12% ;再用碳酸氫銨反萃取獲得純度大于99%的釷產(chǎn)品，所用碳酸氫銨與濾液的重量比為45%，分析發(fā)現(xiàn)稀土幾乎不被萃取，留在溶液中；(4)、提取釷和鈾以后的溶液用氫氧化鈉(濃度為lmol/L)沉淀得到稀土混合物產(chǎn)品，分析提煉后的剩余渣，其中稀土(REO):1%，釷:0.1%，鈾:0.005%。
[0024]實(shí)施例2
(I)、將1200g獨(dú)居石冶煉酸不溶渣(其中稀土(RE0):13%，釷:2.8%，鈾:0.4%)與1600g(98體積％)濃硫酸混合均勻后于300°C空氣氣氛中恒溫焙燒4h，使稀土、釷、鈾等有價(jià)元素形成可溶性鹽，即形成焙燒渣；(2)、焙燒渣加水室溫浸出后，控制溶液酸度為1.5mol/L，過(guò)濾，濾液用三辛烷基叔胺萃取劑提取鈾，所用三辛烷基叔胺與濾液的重量百分比為20% ;再用碳酸氫銨反萃取獲得重鈾酸銨產(chǎn)品，所用碳酸氫銨與濾液的重量比為52%，分析發(fā)現(xiàn)重鈾酸銨產(chǎn)品中釷和稀土均小于0.01%，釷和稀土幾乎不被萃取，留在溶液中；(3)、提取鈾以后的溶液用二乙胺萃取劑提取釷，所用二乙胺與濾液的重量百分比為15%;再用碳酸氫銨反萃取獲得純度大于99%的釷產(chǎn)品，所用碳酸氫銨與濾液的重量比為50%，分析發(fā)現(xiàn)稀土幾乎不被萃取，留在溶液中；(4)、提取釷和鈾以后的溶液用氫氧化鉀(濃度為1.5mol/L)沉淀得到稀土混合物產(chǎn)品，分析提煉后的剩余渣，其中稀土(REO):1.2%，釷:0.15%，鈾:0.005%。
【權(quán)利要求】
1.一種從獨(dú)居石冶煉酸不熔渣中回收釷、鈾和稀土的分離工藝方法，其特征在于:該工藝包括下述步驟: (1)、將獨(dú)居石冶煉酸不溶渣與濃硫酸混合均勻后恒溫焙燒，使稀土、釷、鈾等有價(jià)元素形成可溶性鹽，即形成焙燒渣； (2)、焙燒渣加水室溫浸出后過(guò)濾，濾液用叔胺類萃取劑提取鈾，用碳酸氫銨反萃取獲得重鈾酸銨產(chǎn)品。
2.重鈾酸銨產(chǎn)品中釷和稀土均小于0.01%，釷和稀土幾乎不被萃取，留在溶液中。
3.(3)、提取鈾以后的溶液用伯胺類萃取劑提取釷，用碳酸氫銨反萃取獲得純度大于99%的釷產(chǎn)品，稀土幾乎不被萃取，留在溶液中。
4.(4)、提取釷和鈾以后的溶液用堿沉淀得到稀土混合物產(chǎn)品，分析提煉后的剩余渣。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于獨(dú)居石冶煉酸不熔渣中稀土(REO)含量為12°/Γ15%，釷:2.59Γ3.5%，鈾:0.3°/Γ?%，一般方法很難再進(jìn)行提煉。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于提煉后的剩余渣中稀土(REO)含量為1%?1.5%，釷:0.1%?0.12%，鈾:0.003%?0.005%，總回收率可達(dá)到90%以上，有效消減渣量50%以上。
7.如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于將步驟(2)中的濾液提取重鈾酸銨產(chǎn)品后，母液返回浸渣，重鈾酸銨可作為核燃料和玻璃添加劑原料。
8.如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于將步驟(3)中的提取鈾以后的溶液提取釷產(chǎn)品后，母液返回浸渣，釷可作為高級(jí)透鏡原料和制作高強(qiáng)度合金與紫外線光電管。
9.如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于所述步驟(I)中恒溫焙燒溫度為200° C?300° C ;焙燒時(shí)間為3?4小時(shí)；焙燒氣氛為氧氣或空氣氣氛；酸不溶渣與濃硫酸的重量比為1:0.3?1.0，硫酸的加入量與酸不溶渣的組成成分有關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于步驟(2)中所述濾液酸度為I?2.5mol/L ;所述叔胺類萃取劑為N，N- 二丙基-1-丙胺、N, N- 二甲基苯胺、三辛烷基叔胺中的一種或幾種；叔胺類萃取劑與濾液的重量百分比為If 25% ;碳酸氫銨與濾液的重量比為50?55%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于步驟(3)中所述伯胺類萃取劑為十二烷基伯胺、異丙胺、二乙胺中的一種或幾種；伯胺類萃取劑與濾液的重量百分比為12?15% ；碳酸氫銨與濾液的重量比為45、0%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于步驟(4)中所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀中的一種，濃度為f2mol/L。
【文檔編號(hào)】C22B59/00GK104278165SQ201310285220
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】羅宏, 王志堅(jiān), 翁國(guó)慶, 蘭石琨 申請(qǐng)人:湖南稀土金屬材料研究院