CN109234548A - 一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法 - Google Patents

一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109234548A
CN109234548A CN201710556314.3A CN201710556314A CN109234548A CN 109234548 A CN109234548 A CN 109234548A CN 201710556314 A CN201710556314 A CN 201710556314A CN 109234548 A CN109234548 A CN 109234548A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sulfuric acid
rare earth
deep sea
leaching
deposit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710556314.3A
Other languages
English (en)
Inventor
范艳青
蒋训雄
张登高
冯林永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Original Assignee
Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy filed Critical Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority to CN201710556314.3A priority Critical patent/CN109234548A/zh
Publication of CN109234548A publication Critical patent/CN109234548A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B59/00—Obtaining rare earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
    • C22B3/08—Sulfuric acid, other sulfurated acids or salts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法，属于深海沉积物中稀土、铝、钾等金属的综合利用技术领域。将深海沉积物通过自然晾干或干燥至含水率5％以上，将含水率5％‑50％的深海沉积物与一定量的98％硫酸混合，置于浸出池内。利用深海沉积物含一定水量、物相特征及化学成分，与硫酸混合过程中产生大量的硫酸稀释热和化学反应热，实现硫酸自热熟化低能耗提取稀土。浸出池内的熟化料保温一定时间后，经喷淋水或搅拌浸出，使稀土进入溶液，再通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。该方法工艺过程简单，利用熟化自身热量降低了能耗，并使深海沉积物中的铝、钾等资源得到了综合利用。

Description

一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法
技术领域
本发明属于深海沉积物中稀土、铝、钾等金属的综合利用技术领域，涉及一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法。
背景技术
稀土元素不仅具有广泛的科学研究价值，也是一种极其宝贵的矿产资源，是新型功能材料的研制和应用领域中不可或缺的原料，广泛应用于原子能、冶金、石油、航空、航天、电子和电气工业、化学纺织、照明、玻璃、陶瓷、医药、农业等领域，素有“工业味精”之称。
随着陆地稀土资源的储量在逐渐下降，可开发利用的高品位稀土资源越来越濒临枯竭，许多国家都开始寻找其他出路。众多研究者调查结果表明，深海沉积物中赋存着丰富的稀土元素，有望作为未来的稀土资源。
深海沉积物一般是指水深大于1000米的海底松散沉积物质，主要分布于大陆边缘以外的深海盆地中。深海沉积物主要来源包括陆壳、火山喷发、生物和宇宙物质等，在海底矿产资源、古海洋学、古气候学等研究领域一直受到高度重视。依据沉积物中主要成分的含量进行归类，将沉积物分为沸石粘土、远洋粘土、硅质粘土、硅质软泥、钙质粘土、钙质软泥和热液沉积物等7种类型。
Fleet(1984)根据前人的资料，认为深海沉积物中50％的稀土元素可能是通过浮游生物的吸附作用、氢氧化物共沉淀作用等方式从溶液中迁移出来进入深海沉积物中，深海粘土中稀土元素大多是以吸附态存在的，并总结了水圈中稀土元素的分布状况。深海沉积物还含有Al,P,K,Ca,Ti,Mn,Fe,V,Co,Ni，Cu，Mo等有价元素，部分含量较高的K、Al等具有综合开发利用价值。
在太平洋深海沉积物中，稀土元素相对较富集。2011年日本科学家Kato et al.首次提出，太平洋深海沉积物中赋存有丰富的稀土元素，在沸石粘土、远洋粘土等类型沉积物中高度富集，局部区域沉积物中稀土总含量可达2230×10-6，重稀土元素含量是中国华南离子吸附型稀土矿产丰度的2倍，并且初步估算太平洋深海沉积物中稀土资源量可能超过目前陆地上的总储量。
刘志强等针对大平洋中深海粘土进行了研究，太平洋中部REGC010柱状样的深海粘土样品主要由粘土、沸石、磷灰石、石英、石盐、锰矿物组成，有价矿物主要为磷灰石、水羟锰矿和独居石，其中磷灰石最多，含量约2.39％；稀土元素几乎全部赋存在磷灰石中，并且中重稀土元素含量高，其稀土配分与中国南方离子型稀土元素配分非常接近。稀土含量为778.13×10-6，H2SO4溶液浸出深海粘土中Y的最佳工艺条件如下:H2SO4浓度为1mol·L－1，浸出温度为40℃，搅拌时间为60min，液固比为4∶1，大洋稀土中稀土Y的浸出率为84.38％。
日本学者YUTARO TAKAYA针对深海沉积物含稀土的软泥进行了酸浸出研究，在低酸0.25-0.5mol/l，浸出时间2-5min,常温，液固比15:1条件下，钇的浸出率都很高，最大值为硫酸时钇浸出率为81.3％，盐酸时钇浸出率95.1％。硫酸浸出时钾、铝浸出率都很低，钾浸出率10％左右，铝浸出率为20％左右。
对于低含量有价金属矿石，冶金工业一般采用堆浸或池浸。池浸是一种矿物浸出工艺，采用浸出剂渗浸置于浸出池(槽)中经过破碎的矿石，使其中有价组分转入溶液的过程。浸出池(槽)有圆形、长方形或正方形，用木板、混凝土、砖、石块或低碳钢等材料构筑。底部装有假底，假底离池底100～200mm，池底向浸液出口方向有0.3％的坡度。
发明内容
本发明的目的是为了深海沉积物中稀土、铝、钾等资源综合利用，根据其矿物含水率高、粒度细等特点，提出硫酸自热熟化池浸工艺。深海沉积物和硫酸混合后，置于浸出池内，利用硫酸稀释热和铝、铁、钾、钠等耗酸物质的化学反应热，实现深海沉积物硫酸自热熟化保温过程，一定时间后，进行喷淋水浸出，并收集喷淋液(即浸出液)或取出浸出池内的硫酸熟化料加水搅拌浸出，固液分离后得浸出液，含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或两种方法回收稀土。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法，包括以下步骤：
(1)将深海沉积物脱水处理，控制脱水处理后的深海沉积物含水率为5-50wt％；
(2)将脱水处理后的深海沉积物与浓硫酸混合，得到混酸物料；
(3)将混酸物料置于浸出池内，利用其硫酸稀释热和化学反应热实现硫酸自热熟化保温过程，得到硫酸熟化料；
(4)向硫酸熟化料加水浸出，得到含稀土浸出液；
(5)含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。
进一步地，步骤(2)中所述浓硫酸为质量浓度98％以上的浓硫酸。
进一步地，浓硫酸加入量为，浓硫酸与深海沉积物(干计)的质量比为0.3-1.2：1，并且控制混酸物料中稀释后的硫酸质量浓度为30％以上。
进一步地，步骤(1)所述的脱水处理自然晾干或干燥。
进一步地，步骤(3)中自热熟化保温过程的温度为100-250℃，时间为4-48小时。
进一步地，步骤(4)所述的向硫酸熟化料加水浸出，是进行喷淋水浸出，收集喷淋液得到含稀土浸出液。
进一步地，步骤(4)所述的向硫酸熟化料加水浸出，取出浸出池内的硫酸熟化料加水进行搅拌浸出，固液分离后得到含稀土浸出液。
本发明利用深海沉积物含一定水量、物相特征及化学成分，与硫酸混合过程中产生大量的硫酸稀释热和化学反应热，实现硫酸自热熟化低能耗提取稀土的方法。利用深海沉积物与硫酸混均所产生的热在浸出池内熟化一定时间，再经喷淋水浸出或熟化料搅拌浸出，使稀土进入溶液。再通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。该方法工艺过程简单，利用熟化自身热量降低了能耗，并使深海沉积物中的铝、钾等资源得到了综合利用。
附图说明
图1是本发明的方法的原则流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步说明。
将深海沉积物通过自然晾干或干燥脱水处理。将含水率5％-50％的深海沉积物与一定量的浓硫酸混合，置于浸出池内。深海沉积物(干计)酸矿比为0.3-1.2，稀释为30％以上的硫酸浓度。并利用硫酸稀释热和铝、铁、钾、钠等耗酸物质的化学反应热实现硫酸的自热熟化保温过程，自热熟化温度可达100-250℃，熟化保温时间4-48小时。熟化完成后，进行喷淋水浸出或熟化料加水进行搅拌浸出，收集喷淋液(即浸出液)或固液分离后得到浸出液，浸出渣经洗涤，分析渣中稀土、铝、钾的含量，从而计算金属的浸出率。含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。
用以下非限定性实施例对本发明的方法作进一步的说明，以有助于理解本发明的内容及其优点，而不作为对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由权利要求书决定。
实施例1
将干燥至含水率10％的深海沉积物，按酸矿比0.8，加入98％硫酸混合后置于浸出池内，混酸物料自热熟化温度在200℃左右，熟化保温10h，然后经搅拌浸出。浸出渣经过滤、洗涤、干燥，送样分析，渣计稀土浸出率为96.7％，钾为78％，铝为86％。含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。
实施例2
将含水率50％的深海沉积物，按酸矿比0.6，加入98％硫酸混合后置于浸出池内，混酸物料自热熟化温度在100℃左右，熟化保温40h，然后经喷淋浸出。浸出渣经过滤、洗涤、干燥，送样分析，渣计稀土浸出率为88.3％，钾为60％，铝为70％。含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。
实施例3
将干燥至含水率15％的深海沉积物，按酸矿比0.7，加入98％硫酸混合后置于浸出池内，混酸物料自热熟化温度在150℃左右，熟化保温30h，然后经搅拌浸出。浸出渣经过滤、洗涤、干燥，送样分析，渣计稀土浸出率为92.3％，钾为70％，铝为77％。含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。
实施例4
将干燥至含水率20％的深海沉积物，按酸矿比0.6，加入98％硫酸混合后置于浸出池内，混酸物料自热熟化温度在130℃左右，熟化保温20h，然后经喷淋浸出。浸出渣经过滤、洗涤、干燥，送样分析，渣计稀土浸出率为94.5％，钾为65％，铝为74％。含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。
实施例5
将自然晾干至含水率25％的深海沉积物，按酸矿比0.5，加入98％硫酸混合后置于浸出池内，混酸物料自热熟化温度在120℃左右，熟化保温24h，然后经搅拌浸出。浸出渣经过滤、洗涤、干燥，送样分析，渣计稀土浸出率为90.2％，钾为62％，铝为70％。含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。

Claims (7)

1.一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将深海沉积物脱水处理，控制脱水处理后的深海沉积物含水率为5-50wt％；
(2)将脱水处理后的深海沉积物与浓硫酸混合，得到混酸物料；
(3)将混酸物料置于浸出池内，利用其硫酸稀释热和化学反应热实现硫酸自热熟化保温过程，得到硫酸熟化料；
(4)向硫酸熟化料加水浸出，得到含稀土浸出液；
(5)含稀土浸出液通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述浓硫酸为质量浓度98％以上的浓硫酸。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，浓硫酸加入量为，浓硫酸与深海沉积物(干计)的质量比为0.3-1.2：1，并且控制混酸物料中稀释后的硫酸质量浓度为30％以上。
4.根据权利要求1所述的方法，特征在于，步骤(1)所述的脱水处理自然晾干或干燥。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中自热熟化保温过程的温度为100-250℃，时间为4-48小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的向硫酸熟化料加水浸出，是进行喷淋水浸出，收集喷淋液得到含稀土浸出液。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述的向硫酸熟化料加水浸出，取出浸出池内的硫酸熟化料加水进行搅拌浸出，固液分离后得到含稀土浸出液。
CN201710556314.3A 2017-07-10 2017-07-10 一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法 Pending CN109234548A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710556314.3A CN109234548A (zh) 2017-07-10 2017-07-10 一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710556314.3A CN109234548A (zh) 2017-07-10 2017-07-10 一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109234548A true CN109234548A (zh) 2019-01-18

Family

ID=65083418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710556314.3A Pending CN109234548A (zh) 2017-07-10 2017-07-10 一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109234548A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020223812A1 (en) * 2019-05-06 2020-11-12 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Canada Process and system for extraction of rare earth elements using an acid soak
CN114134348A (zh) * 2021-12-01 2022-03-04 中国地质科学院矿产综合利用研究所 一种热高酸直接浸出工艺回收沉积型稀土的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103361499A (zh) * 2013-07-23 2013-10-23 昆明贵金属研究所 从失效汽车催化剂中回收稀土的方法
CN104762466A (zh) * 2015-04-17 2015-07-08 北京矿冶研究总院 一种低品位氧化锰矿生产电解锰或二氧化锰的制液方法
CN104846196A (zh) * 2015-02-04 2015-08-19 江西省科学院生物资源研究所 一种利用浓硫酸放热提高土状铜矿铜浸出率的工艺
CN104946887A (zh) * 2015-07-22 2015-09-30 中国恩菲工程技术有限公司 氟碳铈精矿的处理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103361499A (zh) * 2013-07-23 2013-10-23 昆明贵金属研究所 从失效汽车催化剂中回收稀土的方法
CN104846196A (zh) * 2015-02-04 2015-08-19 江西省科学院生物资源研究所 一种利用浓硫酸放热提高土状铜矿铜浸出率的工艺
CN104762466A (zh) * 2015-04-17 2015-07-08 北京矿冶研究总院 一种低品位氧化锰矿生产电解锰或二氧化锰的制液方法
CN104946887A (zh) * 2015-07-22 2015-09-30 中国恩菲工程技术有限公司 氟碳铈精矿的处理方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《浸矿技术》编委会: "《浸矿技术》", 31 October 1994, 原子能出版社 *
刘志强等: "太平洋中部深海粘土中稀土钇的酸浸研究", 《矿冶工程》 *
龙志奇等: "磷矿中微量稀土提取技术研究进展", 《稀有金属》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020223812A1 (en) * 2019-05-06 2020-11-12 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Canada Process and system for extraction of rare earth elements using an acid soak
CN114134348A (zh) * 2021-12-01 2022-03-04 中国地质科学院矿产综合利用研究所 一种热高酸直接浸出工艺回收沉积型稀土的方法
CN114134348B (zh) * 2021-12-01 2024-03-29 中国地质科学院矿产综合利用研究所 一种热高酸直接浸出工艺回收沉积型稀土的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Geochemistry of rare earth elements in the mainstream of the Yangtze River, China
Moldoveanu et al. An overview of rare-earth recovery by ion-exchange leaching from ion-adsorption clays of various origins
Jun et al. Kinetics on leaching rare earth from the weathered crust elution-deposited rare earth ores with ammonium sulfate solution
Zhang Comprehensive recovery and sustainable development of phosphate resources
Laveuf et al. A review on the potentiality of rare earth elements to trace pedogenetic processes
CN102190325B (zh) 一种从离子型稀土原矿回收稀土的方法
CN102220488B (zh) 一种从磷矿中分离稀土的方法
Yanfei et al. Role of minerals properties on leaching process of weathered crust elution-deposited rare earth ore
CN108384956B (zh) 一种赤泥的回收方法
CN105154689B (zh) 一种磷矿中稀土分离富集的方法
CN103421964B (zh) 一种从含钒石煤中浸取钒的方法
CN105969994B (zh) 一种从粉煤灰中提取镧的方法
CN104846196B (zh) 一种利用浓硫酸放热提高土状铜矿铜浸出率的工艺
Wu et al. A critical review on extraction of valuable metals from solid waste
Nakamura et al. REY-rich mud: A deep-sea mineral resource for rare earths and yttrium
CN104561614A (zh) 南方离子吸附型稀土矿浸取母液中回收稀土工艺
Haschke et al. In-situ recovery of critical technology elements
CN106636683A (zh) 离子型稀土矿的稀土原地浸出及富集工艺
CN109234548A (zh) 一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法
CN110029235A (zh) 一种从石煤钒矿中浸取钒的方法
CN101318675A (zh) 一种从含硼氯化镁饱和液中脱硼除铁的方法
Chen et al. Leaching behaviour of rare earth elements from low-grade weathered crust elution-deposited rare earth ore using magnesium sulfate
CN104212970A (zh) 从铜镍矿山尾矿砂中富集回收有价金属镍、铜和钴的方法
CN106498188B (zh) 离子型稀土矿的稀土原地控制浸出工艺
CN105731513A (zh) 用再生磷酸浸取含稀土磷矿制取稀土氧化物的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190118