專利名稱：離子型稀土礦硫酸浸礦液氨沉淀稀土提取工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。
在已有技術(shù)中，離子型稀土礦采用硫酸銨、氯化銨或氯化鈉為浸礦劑，用草酸或碳酸氫銨沉淀提取稀土的生產(chǎn)工藝。草酸沉淀工藝操作簡單，無疑是一種較理想的工藝。但是由于化工原料緊缺、價格猛漲，生產(chǎn)成本日益劇增，嚴(yán)重影響我區(qū)稀土工業(yè)的發(fā)展。另外，使用草酸的結(jié)果，使廢水中COD(化學(xué)耗氧量)指標(biāo)超過工業(yè)“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)，造成環(huán)境污染。碳銨沉淀工藝成本較低，但產(chǎn)品雜質(zhì)較多，對后續(xù)分離工藝有一定影響。所有上述稀土生產(chǎn)工藝一個共同性的關(guān)鍵問題是稀土實(shí)收率低。一般僅有60%左右，不能充分有效地利用自然資源。
本發(fā)明的目的是提供離子型稀土礦的一種新提取工藝，從而大大降低稀土生產(chǎn)成本，并且無環(huán)境污染，稀土實(shí)收率在90%左右，稀土產(chǎn)品純度在92%以上，以求得到經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益三者的統(tǒng)一，使我區(qū)稀土工業(yè)得到更快地發(fā)展，資源優(yōu)勢更快地成為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，采用硫酸浸礦、液氨沉淀分離提取工藝，工藝流程如圖一。下面著重介紹本工藝與一般工藝不同之處。
1、浸礦工序用濃度為0.2N的硫酸浸礦，離子交換反應(yīng)如下
裝礦高度一般為0.8米，視原礦滲透性而增減。原礦與浸礦劑比例為1∶0.6。
加清水洗礦至浸出液PH為4，浸出液中RE2O5含量在0.4g/l以上進(jìn)入第一沉淀池，低于0.4g/l則返回作浸礦劑使用并且補(bǔ)足酸度為0.2N。礦渣含少量的酸，可加入少量石灰中和至PH值為6～6.5使其固化。
2、沉淀工序a、“一沉”工序(除雜)用液氨沉淀，控制PH值為5.0-5.1(對重稀土型原礦)或PH值5.68～5.83(對輕稀土型原礦)。然后澄清過濾。清液、過濾液進(jìn)入第二沉淀池。濾渣用清水洗至無銨離子反應(yīng)后，得凈水劑副產(chǎn)品。
雜質(zhì)化學(xué)反應(yīng)式如下
嚴(yán)格控制上述指定的PH值是一個技術(shù)關(guān)鍵。若PH值低于上述指定的值，則雜質(zhì)分離不完全，將影響產(chǎn)品質(zhì)量，若PH值高于指定值，則有部分稀土與雜質(zhì)共沉淀，影響稀土實(shí)收率。
在PH值5.1～5.83范圍內(nèi)，F(xiàn)e能完全沉淀，Al絕大部份沉淀，從而達(dá)到雜質(zhì)分離目的。表1為在不同PH值下母液中各元素的測定結(jié)果(以mg/l計)礦樣來自尋鄔稀土礦輕稀土型，母液用液氨調(diào)節(jié)至不同PH值后測上清液元素含量。
b、“二沉”工序加入液氨沉淀劑至PH值8.5～9.5，此時稀土全部沉淀，得到氫氧化稀土。其主要化學(xué)反應(yīng)式為也可根據(jù)稀土冶煉廠家的需要，先調(diào)節(jié)PH值7.0～7.2沉淀重稀土，然后再調(diào)節(jié)PH值8.5～9.5進(jìn)行沉淀輕稀土，得到粗分組的氫氧化稀土，可直接送稀土冶煉廠冶煉。
從表1中可看到在上述PH值時Ca、mg不產(chǎn)生沉淀而達(dá)到分離，僅有少量Mn與稀土共沉淀。
沉淀過濾后的廢水中含硫酸銨可作化肥使用，也可加入適量硫酸調(diào)節(jié)PH值為5左右，供硫銨工藝應(yīng)用。
由上述工藝所得產(chǎn)品，經(jīng)化學(xué)分析(見表2)可知，雜質(zhì)金屬總和含量不超過1%，其中含鋁量不超過0.19%，錳不超過0.63%，鐵不超過0.23%，鈣鎂含量均低，RE(OH)3含量在80.36～88.18%其中主要雜質(zhì)為(NH4)2SO4，經(jīng)贛加稀土冶煉廠進(jìn)行分離工藝試驗，對工藝無不良影響，證明產(chǎn)品可不灼燒而直接冶煉。
3、灼燒工序為出口需要，將氫氧化稀土置于電爐內(nèi)控制溫度950℃進(jìn)行灼燒，得到含量92%以上的氧化稀土。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是(1)降低了生產(chǎn)成本。目前稀土生產(chǎn)成本主要是原材料的消耗，它與經(jīng)濟(jì)效益直接相關(guān)?，F(xiàn)將硫銨-草酸工藝、硫銨-碳銨工藝與本工藝的主要原材料消耗按市場價進(jìn)行比較(見下表)，可見本工藝成本下降50～75%，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。
每生產(chǎn)一噸稀土的原材料消耗
(2)提高了稀土實(shí)收率。本工藝稀土浸出率一般在95%以上，沉淀率大于95%，故稀土總實(shí)收率在90%以上，遠(yuǎn)高于我區(qū)目前采用的其他工藝，有利于資源充分利用。
(3)根據(jù)氫氧化稀土沉淀分離PH值的不同，本工藝在生產(chǎn)中既可一次稀土全部沉淀，也可控制PH值按重、輕稀土先后沉淀進(jìn)行粗分以適應(yīng)廠家的冶煉要求。
(4)本工藝產(chǎn)品，可以不經(jīng)灼燒而直接提供冶煉廠家作為原料，從而降低消耗。也可在950℃灼燒成氧化稀土，純度在92%以上，滿足出口需要。
(5)本工藝生產(chǎn)一噸氧化稀土可得副產(chǎn)品“凈水劑”約10噸，價值4000元除去原料成本可獲利2400元。
(6)本工藝生產(chǎn)過程中的“廢水”，主要成份為硫酸銨，并含有植物需要的鈣鎂等元素，是優(yōu)質(zhì)化肥。每生產(chǎn)一噸氧化稀土，廢水中約含3.5噸硫酸銨。它也可用作硫銨-草酸工藝的浸礦劑使用，其浸礦效果見下表指標(biāo) 硫銨廢水原礦重量(Kg)2020礦液 10.61:0.6浸礦劑PH值4.444.44浸出液體積(1)14.4 14.4浸出液中稀土(RE2O3)含量g/l 0.783 0.783浸出液中稀土氧化物總量(g)11.27 11.27(7)原材料價廉易得，本工藝所需原材料易得，本地可以解決，可節(jié)約大量運(yùn)輸費(fèi)用。硫酸可采用801廠干燥氯氣用過的“廢硫酸”，液氨可由區(qū)內(nèi)化肥廠供給。
(8)有利保護(hù)環(huán)境，保持生態(tài)平衡。
實(shí)施例1在浸礦池倒入510公斤稀土原礦(定南縣稀土礦原礦，品位0.57‰)，裝礦體積為0.70M×0.70M×0.80M，將濃度為0.2N的硫酸300升加入浸礦池，待浸礦劑基本滲透完后加入頂水，洗至浸出液的PH值為4.0，將浸出液收集，測定浸出液的RE2O3的含量，低于0.4g/l時補(bǔ)足酸至0.2N，做下次浸礦劑使用，RE2O3含量達(dá)0.4g/l以上為浸取母液，共收集母液250升，RE2O3含量為1.02g/l，低濃度的浸出液280升RE2O3含量為0.1g/l，浸出率為97.3%。
將上述浸取母液通入液氨至PH5.0～5.1，澄清后過濾，濾渣送副產(chǎn)品“凈水劑”工段，濾液繼續(xù)通液氨至PH值為7.10～7.26沉淀澄清過濾后得到氫氧化重稀土產(chǎn)品。濾液繼續(xù)通入液氨至PH8.5沉淀澄清后測定上清液無稀土存在，然后過濾得氫氧化輕稀土產(chǎn)品。濾液送硫銨工藝浸礦。本次得氫氧化重稀土160g，氫氧化輕稀土170g(105℃烘干重)實(shí)收率為88.6%(實(shí)收率較低是由于低濃度浸出液轉(zhuǎn)入下次浸礦)。產(chǎn)品質(zhì)量見下表。
產(chǎn)品化學(xué)分析結(jié)果(按105℃烘干重%計)分析項目重稀土輕稀土PH5.0-7.0PH7.0-8.5RE(OH)3% 81.4 85.5折算RE2O3% 67.9 71.1Fe%0.23 0.038Al%0.10.025Mn%0.0670.62Ca%0.00 0.050Mg%0.0170.062(NH4)2SO4% 17.0 11.8
實(shí)施例2在浸礦池倒入660公斤稀土原礦，裝礦體積為0.73M×0.73M×0.90M。加入含有RE2O30.26g/l浸礦劑200升，再加入新浸礦劑200升，待基本滲透完后，加頂水收集浸出母液300升，RE2O3含量為1.30g/l。低濃度浸出液250升，RE2O3含量為0.11g/l，浸出率97.1%。
將上述浸出母液通入液氨至PH5.0～5.1澄清后過濾。濾渣送副產(chǎn)品工段，濾液繼續(xù)通入液氨至PH為8.5，沉淀澄清后測定上清液無稀土，過濾烘干得氫氧化稀土527g，實(shí)收率91%，產(chǎn)品化學(xué)分析結(jié)果如下表
表1在不同PH值下母液中各元素的測定結(jié)果(以mg/計)
表2氫氧化稀土產(chǎn)品分析結(jié)果(105℃烘干重%計)
注定南縣礦樣
權(quán)利要求
1.離子型稀土礦的一種稀土提取工藝，由稀土原礦池浸、沉淀、過濾、灼燒工序組成，其特征是浸礦劑采用硫酸，沉淀劑采用液氨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是硫酸浸礦劑濃度為0.1～0.2N，浸礦固液比為1∶0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征是稀土浸取液通入液氨后，控制PH值為5.0-5.1(對重稀土型原礦)或PH值5.68～5.83(對輕稀土型原礦)進(jìn)行“一沉”以除去鐵、鋁等金屬雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征是通過“一沉”過濾后的濾液加液氨控制PH值為8.5～9.5將稀土全部沉淀分離，或根據(jù)需要先調(diào)節(jié)PH值7.0～7.2沉淀重稀土，然后再調(diào)節(jié)PH值8.5～9.5沉淀輕稀土以得到粗分組氫氧化稀土產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征是沉淀后得到的氫氧化稀土置于電爐內(nèi)灼燒，灼燒溫度為950℃，得到氧化稀土。
全文摘要
本發(fā)明提供了離子型稀土礦一種新的稀土提取工藝，其特征是采用硫酸浸礦液氨沉淀。利用本發(fā)明稀土生產(chǎn)成本僅為草酸工藝的四分之一。稀土實(shí)收率達(dá)90％左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他工藝。氧化稀土產(chǎn)品純度達(dá)92％以上。并且無環(huán)境污染，取得了經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。
文檔編號C01F17/00GK1043685SQ8810584
公開日1990年7月11日 申請日期1988年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月24日
發(fā)明者丘星初, 鄢建平, 劉國平, 陳軍, 蔣建新, 康自強(qiáng) 申請人:贛州地區(qū)環(huán)境科學(xué)研究所