一種從稀土溶液中絡(luò)合沉淀除鋁方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從稀土溶液中除鋁(Al3+)提純稀土的生產(chǎn)方法，屬于稀土濕法冶金、化學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土元素有“工業(yè)維生素”之稱，在現(xiàn)代工業(yè)中被廣泛應(yīng)用并起至關(guān)重要作用，在石油、化工、冶金、陶瓷、玻璃、永磁材料等領(lǐng)域稀土占有不可或缺的地位。稀土礦產(chǎn)是一種十分重要的國家戰(zhàn)略資源，離子吸附型稀土礦是一種較為特殊的稀土礦產(chǎn)資源，礦物中的稀土元素以離子的形式吸附在黏土礦物表面。在使用浸出劑對稀土離子進行浸出過程中，黏土礦物表面所吸附的雜離子，如Al3+、Ca2+、Fe3+等將會隨稀土離子一起被浸出劑從黏土礦物表面置換進浸出液中。然后采用碳酸氫銨作為沉淀劑沉淀浸出稀土離子，而浸出液中所含的鋁離子也將被沉淀下來。因而，在后期對稀土精礦酸溶后鋁的存在將會對采用溶劑萃取法對稀土元素萃取分離過程產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。首先，在萃取過程中由于鋁離子會與稀土離子發(fā)生競爭，導(dǎo)致萃取容量下降。同時，由于在萃取過程中PH值將會被調(diào)節(jié)至4左右，在該PH值下鋁離子濃度過高易發(fā)生水解生成Al (OH)3絮狀沉淀，導(dǎo)致萃取劑發(fā)生乳化，從而致使萃取過程無法順利進行。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場對于稀土產(chǎn)品的純度越來越高，高性能的稀土材料對鋁的含量的要求也日益嚴(yán)格，因此，對于存在于稀土當(dāng)中的鋁元素必須在生產(chǎn)過程中將其除去。
[0003]從稀土溶液中除鋁是一個較難解決的問題，目前已有的稀土溶液中除鋁方法主要有草酸鹽沉淀法、堿法、中和法、環(huán)烷酸萃取法。(I)草酸鹽沉淀法:該方法是向稀土溶液中加入草酸，利用所生成的草酸鋁在酸性溶液條件下溶解度較大而草酸稀土難溶于溶液從而實現(xiàn)鋁與稀土元素的分離。該方法適用于鋁離子含量較小的稀土溶液，但對于鋁離子含量較高的稀土溶液，加入草酸后將生成大量的草酸鋁，而過量的草酸鋁無法完全溶解于溶液中，這些不能溶解的草酸鋁將隨草酸稀土形成沉淀混合在一起，不能很好的實現(xiàn)鋁與稀土元素的分離。同時該方法需要消耗大量的草酸，由于目前市場上草酸的價格較為昂貴，采用該方法除鋁將大大增加生產(chǎn)成本;并且過量的草酸直接排放將對環(huán)境造成較大的破壞，針對含大量草酸的廢水處理也將極大增加生產(chǎn)成本。(2)堿法:該方法是向稀土溶液中加入過量的強堿性溶液，將稀土溶液調(diào)節(jié)至強堿性，其目的是使稀土溶液中的鋁離子生成偏鋁酸根離子保留在溶液中，而稀土元素則生成氫氧化稀土沉淀物從而實現(xiàn)分離。該方法將消耗大量的強堿性溶液，增加了生產(chǎn)成本;并且在操作過程中所生成的氫氧化稀土沉淀可能將氫氧化鋁包裹，導(dǎo)致最后分離效果較差。(3)中和法:該方法是利用氫氧化鋁與氫氧化稀土沉淀時PH值存在差異，通過對溶液pH值精確控制分別沉淀鋁離子與稀土離子來實現(xiàn)分離。但沉淀所得到氫氧化鋁為膠狀沉淀，難以過濾。同時，鋁離子與稀土離子沉淀PH值得差異較小，該方法對稀土離子與鋁離子的分離效果并不理想。(4)環(huán)烷酸萃取法:該方法是利用環(huán)烷酸體系對稀土溶液中的鋁離子進行萃取，通過調(diào)節(jié)萃取過程中的PH改變稀土溶液中各離子的分配比實現(xiàn)分離。該方法在進行過程中需要對PH值精確控制并保持穩(wěn)定，一旦pH值出現(xiàn)波動將出現(xiàn)乳化導(dǎo)致萃取過程無法順利進行，因此該方法操作成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種從稀土溶液中絡(luò)合沉淀除鋁方法，它對設(shè)備要求低，操作簡單，無污染，經(jīng)處理后稀土溶液中鋁離子含量滿足后續(xù)萃取要求，從而滿足市場對稀土產(chǎn)品純度日益增長的要求。
[0005]本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實現(xiàn):一種從稀土溶液中絡(luò)合沉淀除鋁方法，包括以下步驟:
[0006](I)原料準(zhǔn)備:
[0007]稀土溶液:pH<3，RE020g/L?300g/L，Al203 0.8g/L?3g/L;
[0008]絡(luò)合沉淀劑:羥基喹啉或羥基喹啉衍生物中的一種；
[0009](2)沉淀除鋁:
[0010]向步驟(I)的稀土溶液中加入絡(luò)合沉淀劑，在恒溫下攪拌反應(yīng)后調(diào)節(jié)溶液pH值并沉淀，真空抽濾分離得除鋁后稀土料液。
[0011 ] 所述步驟(I)中稀土溶液由稀土精礦與濃度為3mol/L HCl溶液在固液比1:4(質(zhì)量體積比:g:ml)常溫下溶解配制而成，絡(luò)合沉淀劑采用無水乙醇、甲醇、乙二醇、丙酮中任意一種作為溶劑溶解。
[0012]所述步驟(2)中加入絡(luò)合沉淀劑的用量是理論反應(yīng)量的100 %?150 %，反應(yīng)的溫度30 0C?800C，恒溫攪拌后緩慢加入氨水或NaOH調(diào)節(jié)溶液pH為4?5，確保在提高稀土溶液中鋁離子去除率同時控制稀土的損失率。
[0013]本發(fā)明中沉淀除鋁的反應(yīng)式:
[0014]Al 3++3X-C9H6N0——Al (X-C9H6NO) 3，其中X-為鹵素、硝基、羧基、羥基、醛基、酯基、磺基、胺基基團中的一種。
[0015]本發(fā)明采用羥基喹啉或羥基喹啉衍生物對含大量鋁離子的稀土溶液進行處理，實現(xiàn)了從稀土溶液中去除鋁離子，保證了鋁離子去除率達到90%以上，稀土損失率不超過5%，極大地降低了稀土溶液中鋁離子的濃度。
[0016]本發(fā)明直接在攪拌下加入羥基喹啉或羥基喹啉衍生物絡(luò)合沉淀劑，簡單地調(diào)節(jié)溶液PH到一定值后對沉淀物進行過濾即可實現(xiàn)分離，對設(shè)備要求低，無需如環(huán)烷酸萃取法要進行多級萃取從而需大量廠房面積，易于操作，并且所得沉淀物顆粒大易于過濾，避免了氫氧化鋁膠狀沉淀難以過濾的問題，為從稀土溶液中除鋁提供了極為有效且經(jīng)濟實用的途徑。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
[0018](I)原料準(zhǔn)備:
[0019]稀土溶液為稀土精礦鹽酸浸出液:稀土含量RE060g/L(稀土元素分配比:Y32.58 %、La22.64%、Nd29.45 %、Sm7.71 %、Gd7.78 % )，Al2O31.13g/L，溶液pH= I。
[0020](2)沉淀除鋁:
[0021]提取10ml稀土溶液加入300ml錐形瓶后放入帶磁力攪拌恒溫水浴鍋中，稱取1.21g 8-羥基喹啉溶于1ml甲醇后加入錐形瓶中，在30°C下恒溫攪拌30min，然后用10 %NaOH或其他堿性溶液緩慢調(diào)節(jié)稀土溶液pH=4，繼續(xù)攪拌Imin后真空過濾得到濾液，通過以上操作，溶液中Al2O3含量為0.037g/L，鋁的脫除率超過96.72%, REO濃度為58.05g/L，稀土損失不超過4%。濾液中鋁離子的含量顯著降低，使后續(xù)萃取分離工序的可以順利進行。
[0022]實施例2
[0023](I)原料準(zhǔn)備:
[0024]稀土溶液為稀土精礦鹽酸浸出液:稀土含量RE0200g/L，(稀土元素分配比:Y29.80 %、La20.76 %、Pr5.82%、Nd27.48%、Sm6.52 %、Gd7.13 %、Yb2.49% )，Al2033g/L，溶液 pH= I。
[0025](2)沉淀除鋁:
[0026]提取100ml稀土溶液加入300ml錐形瓶后放入帶磁力攪拌恒溫水浴鍋中，稱取3.24g 5-氯-8-羥基喹啉溶于30ml乙二醇后加入錐形瓶中，在60°C下恒溫攪拌30min，然后用10 % NaOH溶液緩慢調(diào)節(jié)稀土溶液pH=4.5，繼續(xù)攪拌Imin后真空過濾得到濾液，通過以上操作，溶液中Al2O3含量為0.2g/L，鋁的脫除率超過93.21 %，1^0濃度為194.668/1，稀土損失不超過3%。濾液中鋁離子的含量顯著降低，使后續(xù)萃取分離工序的可以順利進行。
[0027]實施例3
[0028](I)原料準(zhǔn)備:
[0029]稀土溶液為稀土精礦鹽酸浸出液:稀土含量RE0274g/L(稀土元素分配比:Y29.80%、La20.76%、Pr5.82%、Nd27.48%、Sm6.52%、Gd7.13%、Yb2.49%)，Al2033g/L，溶液 pH= I。
[0030](2)沉淀除鋁:
[0031]提取10ml稀土溶液加入300ml錐形瓶后放入帶磁力攪拌恒溫水浴鍋中，稱取4.28g 5-硝基-8-輕基喹啉溶于40ml丙酮后加入錐形瓶中，在80°C下恒溫攪拌30min，然后用10 % NaOH溶液緩慢調(diào)節(jié)稀土溶液pH=5，繼續(xù)攪拌Imin后真空過濾得到濾液，通過以上操作，溶液中Al2O3含量為0.112g/L，鋁的脫除率超過96.27%, REO濃度為262.23g/L，稀土損失不超過5%。濾液中鋁離子的含量顯著降低，使后續(xù)萃取分離工序的可以順利進行。
【主權(quán)項】
1.一種從稀土溶液中絡(luò)合沉淀除鋁方法，其特征是:包括以下步驟: (1)原料準(zhǔn)備: 稀土溶液:pH < 3，REO 20g/L?300g/L ,Al2O30.8g/L?3g/L ； 絡(luò)合沉淀劑:羥基喹啉或羥基喹啉衍生物中的一種； (2)沉淀除鋁: 向步驟(I)的稀土溶液中加入絡(luò)合沉淀劑，在恒溫下攪拌反應(yīng)后調(diào)節(jié)溶液PH值并沉淀，真空抽濾分離得除鋁后稀土料液； 所述步驟(I)中稀土溶液由稀土精礦與濃度為3mol/L HCl溶液在固液比1:4質(zhì)量體積比，常溫下溶解配制而成，絡(luò)合沉淀劑采用無水乙醇、甲醇、乙二醇、丙酮中任意一種作為溶劑溶解； 所述步驟(2)中加入絡(luò)合沉淀劑的用量是理論反應(yīng)量的100 %?150 %，反應(yīng)的溫度30°C?80°C，恒溫攪拌后緩慢加入氨水或NaOH調(diào)節(jié)溶液pH為4?5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土溶液中絡(luò)合沉淀除鋁方法，其特征是:所述的羥基喹啉為2-羥基喹啉、3-羥基喹啉、7-羥基喹啉、8-羥基喹啉中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土溶液中絡(luò)合沉淀除鋁方法，其特征是:當(dāng)絡(luò)合沉淀劑為羥基喹啉衍生物時，沉淀除鋁的反應(yīng)式為: Al 3++3X-C9H6N0——Al (X-C9H6NO) 3，其中X-為鹵素、硝基、羧基、羥基、醛基、酯基、磺基、胺基基團中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土溶液中絡(luò)合沉淀除鋁方法，其特征是:具體實施為:(1)原料準(zhǔn)備: 稀土溶液為稀土精礦鹽酸浸出液:稀土含量RE060g/L，稀土元素分配比:Y 32.58%,La22.64%、Nd29.45 %、Sm7.71 %、Gd7.78 %，Al2O31.13g/L，溶液pH= I ； (2)沉淀除鋁: 提取100ml稀土溶液加入300ml錐形瓶后放入帶磁力攪拌恒溫水浴鍋中，稱取1.21g 8-羥基喹啉溶于1ml甲醇后加入錐形瓶中，在30°C下恒溫攪拌30min，然后用10%Na0H或其他堿性溶液緩慢調(diào)節(jié)稀土溶液pH=4，繼續(xù)攪拌Imin后真空過濾得到濾液;結(jié)果溶液中AI2O3含量為0.037g/L，鋁的脫除率超過96.72%, REO濃度為58.05g/L，稀土損失不超過4 %。
【專利摘要】本發(fā)明涉及從稀土溶液中除鋁(Al3+)提純稀土的生產(chǎn)方法，屬于稀土濕法冶金、化學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明包括以下步驟：(1)原料準(zhǔn)備：稀土溶液：pH≤3，REO20g/L～300g/L，Al2O3？0.8g/L～3g/L；絡(luò)合沉淀劑：羥基喹啉或羥基喹啉衍生物中的一種；(2)沉淀除鋁：向步驟(1)的稀土溶液中加入絡(luò)合沉淀劑，在恒溫下攪拌反應(yīng)后調(diào)節(jié)溶液pH值并沉淀，真空抽濾分離得除鋁后稀土料液。本發(fā)明采用羥基喹啉或羥基喹啉衍生物對含大量鋁離子的稀土溶液進行處理，實現(xiàn)了從稀土溶液中去除鋁離子，保證了鋁離子去除率達到90％以上，稀土損失率不超過5％，極大地降低了稀土溶液中鋁離子的濃度。
【IPC分類】C22B3/44, C22B59/00
【公開號】CN105624440
【申請?zhí)枴緾N201610047973
【發(fā)明人】李金輝, 陳志峰, 王功秒
【申請人】江西理工大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月25日