一種從稀土浸出母液中富集分離稀土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及稀土元素回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種從稀土浸出母液中富集分離稀 土的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 離子型稀土礦中稀土以"離子"形態(tài)賦存于花崗巖風(fēng)化殼中，經(jīng)硫酸銨原地浸礦技 術(shù)得到稀土浸出液，但所得浸出液中稀土濃度低、化學(xué)成分復(fù)雜、雜質(zhì)離子含量多。目前用 于富集浸出母液中的稀土工藝方法主要有碳銨沉淀法、草酸沉淀法和溶劑萃取法，碳銨沉 淀法選擇性差，易與其他雜質(zhì)離子形成共沉淀，給后續(xù)的稀土料液凈化、萃取分離工序增加 困難；同時碳銨沉淀法所產(chǎn)生的沉淀母液含大量的氨氮廢水，污染環(huán)境。草酸沉淀法稀土回 收率低，條件苛刻，同時草酸耗量大、價格昂貴，是毒性物質(zhì)。采用溶劑萃取法富集稀土浸出 母液，稀土濃度低、雜質(zhì)含量高導(dǎo)致在萃取操作時易產(chǎn)生第三相、萃取劑易"中毒"等問題， 縮短了萃取劑的使用壽命；稀土浸出液母量大，采用溶劑萃取法處理稀土浸出母液成本高， 有機相在水中溶解損失大，廢水中COD含量高，對環(huán)境也會帶來一定的污染。近年國家在 稀土的綠色提取方面又提出了新的要求，因此開發(fā)研宄新的富集稀土浸出母液方法成為關(guān) 鍵。
[0003] 重稀土釔在環(huán)烷酸萃取體系中屬于難萃稀土元素，工藝多用環(huán)烷酸-混合醇-煤 油萃取體系首先從稀土浸出母液中分離出來。但環(huán)烷酸易聚合，粘度大，使用時易乳化，并 且環(huán)烷酸萃取體系的操作PH較高，有機相易產(chǎn)生第三相，影響分層。尤其是萃取鋁含量高 的稀土料液中，常利用幾級萃取槽除去鋁雜質(zhì)，除鋁后的稀土料液再進行提釔，但此工藝中 常因為萃鋁后有機相與水相難分相造成有機相的浪費，也會影響生產(chǎn)效率。因此研宄低成 本提取釔的生產(chǎn)工藝也很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為實現(xiàn)稀土浸出母液的高效富集，本發(fā)明提供了一種從稀土浸出母液中富集分離 稀土的方法?；钚蕴繉儆谝环N無定型炭材料，它是由石墨微晶及連接這些微晶的碳氫化合 物組成?；钚蕴康幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以耐強酸、強堿、高溫、高壓作用，它具有發(fā)達的微孔結(jié) 構(gòu)和巨大的比表面積，對有機物質(zhì)和顆粒雜質(zhì)有良好的吸附性能。發(fā)明利用活性炭可吸附 有機物的特性，采用浸漬法將萃取劑吸附在活性炭上，再用活性炭吸附材料實現(xiàn)稀土浸出 母液的富集與初分離。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明的從稀土浸出母液中富集分離稀土的方法所述方法的具體步驟如下：
[0007] (1)活性炭吸附材料的制備：
[0008] 將環(huán)烷酸與磺化煤油按體積比為1:0~4的比例混合形成有機相，將有機相與粒 度為5~500目的活性炭按質(zhì)量比為0. 1~5:1的比例混合均勻形成活性炭吸附材料；
[0009] (2)裝柱：
[0010] 將步驟⑴所得到的活性炭吸附材料用濕法裝柱法裝入柱徑為1~300cm、高徑比 為1~80:1的離子交換柱；
[0011] ⑶柱皂化：
[0012] 往分離柱中加入濃度為0. 1~14. 8mol/L的氨水或氫氧化鈉溶液對活性炭吸附材 料進行皂化，再用蒸餾水洗滌分離柱至洗出液無渾濁；
[0013] (4)柱反應(yīng)：
[0014] 分離柱反應(yīng)分為三個工藝：a)除雜、b)富集分離、c)富集，每個工藝多柱串聯(lián)如圖 2;分離柱按照柱子連接區(qū)段分為萃取柱、洗滌柱和反萃柱，柱走向是沿萃取柱、洗滌柱和反 萃柱方向；第一萃取柱與第η洗滌柱連接，第一洗滌柱與第η反萃柱連接；每個柱子上自上 往下開有三個進出料口，分別為an、bn、cn，η為柱子編號；
[0015] a)除雜：用pH值為3~5的稀土浸出母液以0· 1~20cm ?mirT1的流速從第一萃 取柱的al處流經(jīng)分離柱，用濃度為0. 1~4mol/L的鹽酸以0. 1~20cm ^mirT1的流速從第 一反萃柱的al處流經(jīng)分離柱，從第η反萃柱的an處流出的反萃液以洗液的形式以0. 1~ 20cm · mirT1的流速從第一洗絳柱的al處流經(jīng)分離柱；經(jīng)過時間tO = m ^/ ^T+ λ；)后，其中: Dmax為單根柱子稀土吸附飽和量，Mf為料液質(zhì)量流量，fA為料液易萃組分摩爾分?jǐn)?shù)，λ為過 萃系數(shù)，第一萃取柱進入洗滌段，第一洗滌柱進入反萃段；在第η萃取柱的an處得到稀土及 難萃取雜質(zhì)流出液，在第η反萃柱的an處得到易萃取雜質(zhì)；
[0016] b)富集分離：除雜工藝第η萃取柱的an處流出液以0. 1~20cm WirT1的流速從 第一萃取柱的bl處流經(jīng)分離柱，用濃度為0. 1~4mol/L的鹽酸以0. 1~20cm ?mirT1的流 速從第一反萃柱的bl處流經(jīng)分離柱，從第η反萃柱的bn處流出的反萃液以洗液的形式以 〇., ^ 2〇cm .in , 其中：Dmax為單根柱子稀土吸附飽和量，MF為料液質(zhì)量流量，fA為料液易萃組分摩爾分?jǐn)?shù)，λ 為過萃系數(shù)，第一萃取柱進入洗滌段，第一洗滌柱進入反萃段；在第η萃取柱的bn處得到 Y3+及難萃取雜質(zhì)流出液，在第η反萃柱的bn處得到非釔稀土元素富集物；
[0017] c)富集：富集分離工藝第η萃取柱的bn處流出液以0. 1~20cm WirT1的流速從 第一萃取柱的cl處流經(jīng)分離柱，用濃度為0. 1~4mol/L的鹽酸以0. 1~20cm ?mirT1的流 速從第一反萃柱的cl處流經(jīng)分離柱；待第一萃取柱吸附飽和后，第一萃取柱進入反萃段； 在第η萃取柱的cn處得到難萃取雜質(zhì)流出液，在第η反萃柱的cn處得到純Y 3+產(chǎn)品；
[0018] (5)柱洗滌
[0019] 使用后的含酸分離柱用蒸餾水洗滌至洗出液pH值大于2,得到空白柱；
[0020] ⑶柱循環(huán)
[0021] 洗滌后的空白柱再循環(huán)步驟（3)~（5)實現(xiàn)采用分餾萃淋工藝富集分離稀土元 素。
[0022] 步驟（1)中，所述有機相為環(huán)烷酸與磺化煤油按體積比為1:0~4的比例混合形 成的有機相，所述活性炭的粒度為5~500目，有機相與活性炭質(zhì)量比為0. 1~5:1。
[0023] 步驟（2)中，所述的離子交換柱柱徑為1~300cm、高徑比為1~80:1。
[0024] 步驟（3)中，所述的皂化劑為氨水或氫氧化鈉，皂化劑濃度為0. 1~14. 8mol/L。
[0025] 步驟（4)中，所述的稀土浸出母液pH值為3~5。
[0026] 分餾萃淋工藝技術(shù)方案中所述離子交換柱可用攪拌槽替代。
[0027] 本發(fā)明的積極效果如下：
[0028] (1)用活性炭吸附材料富集稀土浸出母液，解決了沉淀法所帶來的環(huán)境污染問 題；
[0029] (2)活性炭具有吸油特性，不存在皂化廢水和萃取廢水產(chǎn)生的COD污染問題； [0030] (3)所制備的活性炭吸附材料可實現(xiàn)易萃雜質(zhì)與稀土的有效分離，降低雜質(zhì)含 量；
[0031] (4)用活性炭吸附材料除去稀土料液中的鋁雜質(zhì)及富集分離稀土浸出母液，解決 了溶劑萃取法帶來的分相困難問題；
[0032] (5)活性炭性質(zhì)穩(wěn)定，循環(huán)利用效果好，操作方便、無毒、無污染；
[0033] (6)利用多柱串聯(lián)的方式實現(xiàn)采用分餾萃淋工藝富集分離稀土浸出母液，為母液 的處理提供了一種新方法。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明方法的工藝流程圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明方法的離子交換柱的串聯(lián)方式圖；
[0036] 圖中，F(xiàn)-萃取柱、W-洗漆柱、H-反萃柱、F1 -第一萃取柱、Fn-第η萃取柱、W1-第 一洗滌柱、第η洗滌柱、H 1-第一反萃柱、Hn-第η反萃柱、Vf-料液流速、Vw-洗液流速、 Vh-反萃酸流速。
【具體實施方式】
[0037] 下面的實施例是對本發(fā)明的進一步詳細描述。
[0038] 如附圖1和2所示，本發(fā)明的從稀土浸出母液中富集分離稀土的方法，其特征在 于：所述方法的具體步驟如下：
[0039] (1)活性炭吸附材料的制備：
[0040] 將環(huán)烷酸與磺化煤油按體積比為1:0~4的比例混合形成有機相，將有機相與粒 度為5~500目的活性炭按質(zhì)量比為0. 1~5:1的比例混合均勻形成活性炭吸附材料；
[0041] (2)裝柱：
[0042] 將步驟（1)所得到的活性炭吸附材料用濕法裝柱法裝入柱徑為1~300cm、高徑比 為1~80:1的離子交換柱；
[0043] (3)柱皂化：
[0044] 往分離柱中加入濃度為0. 1~14. 8mol/L的氨水或氫氧化鈉溶液對活性炭吸附材 料進行皂化，再用蒸餾水洗滌分離柱至洗出液無渾濁；
[0045] (4)柱反應(yīng)：
[0046] 分離柱反應(yīng)分為三個工藝：a)除雜、b)富集分離、c)富集，每個工藝多柱串聯(lián)如圖 2 ;分離柱按照柱子連接區(qū)段分為萃取柱F、洗滌柱W和反萃柱H，柱走向是沿萃取柱F、洗滌 柱W和反萃柱H方向；第一萃取柱F 1與第η洗滌柱Wn連接，第一洗滌柱W i與第η反萃柱 Hn連接；每個柱子上自上往下開有三個進出料口，分別為an、bn、cn，η為柱子編號；
[0047] a)除雜：用pH值為3~5的稀土浸出母液以0· 1~20cm IirT1的流速從第一萃 取柱al處流經(jīng)分離柱，用濃度為0. 1~4mol/L的鹽酸以0. 1~20cm ^mirT1的流速從 第一反萃柱氏的al處流經(jīng)分離柱，從第η反萃柱Hn的an處流出的反萃液以洗液的形式以 0. 1~20cm ^mirT1的流速從第一洗絳柱W al處流經(jīng)分離柱；經(jīng)過時間ta = M λ) 后，其中=Dmax為單根柱子稀土吸附飽和量，Mf為料液質(zhì)量流量，。為料液易萃組分摩爾分 數(shù)，λ為過萃系數(shù)，第一萃取柱F1進入洗滌段，