CN114107706B - 一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法 - Google Patents

一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，其过程包括：将离子型稀土矿浸出液搅拌混匀，添加椰油基葡糖苷作除杂剂调控浸出液pH值，反应完全后进行固液分离，获得净化后的浸出液和沉淀渣。采用本发明的净化除杂方法可显著解决稀土浸出液中杂质离子含量高、去除困难、除杂过程稀土损失率高、氨氮污染严重等问题，是一种安全环保、除杂成本低、净化效率高、无氨氮污染和稀土损失率低的稀土浸出液净化除杂新方法，适于推广应用。

Description

一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法
技术领域
本发明属于选冶领域，尤其涉及一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法。
背景技术
稀土是元素周期表中的镧系元素与钪、钇共十七种金属元素的总称，自然界中有250种稀土矿，但适合现今选冶条件的工业矿物仅有10余种。稀土具有特殊的物理和化学性能。稀土离子未充满的不同能级轨道，有利于接纳孤电子对，并形成杂化使π电子发生离域，进而改善材料的磁性、分散性、传质、储/放氧(氮/硫)性能，使稀土材料在信息、生物、催化、能源以及环保等现代高新技术产业及工业化中起着重要作用。特别是稀土在国防领域的应用给军事科技带来了巨大的飞跃，而其中又以离子型稀土矿最为突出，使其成为取得现代战争胜利的决定性因素之一。
离子型稀土矿中稀土元素与杂质元素赋存特征相近，均为在风化的黏土矿物表面吸附或晶格中取代。在稀土浸出过程中，浸出剂除与稀土离子发生交换反应外将与粘土矿物表面的Al3+、Fe3+等杂质离子反应，之后一并进入到稀土浸出液，导致离子型稀土矿浸出杂质离子含量升高，这不仅影响稀土产品的纯度，而且严重影响稀土生产周期，增大沉淀剂的耗量。
我国离子型稀土矿浸矿工艺先后使用氯化钠、硫酸铵和硫酸镁作为浸出剂，采用草酸、碳酸氢铵、氨水等作沉淀剂使稀土离子沉淀结晶分离。目前的生产工艺是使用碳酸氢铵、氨水、硫化钠等去除浸出液中的杂质金属离子。但长期的生产实践表明，碳酸氢铵及氨水的大量使用，造成了浸出液废水中氨氮含量升高，废水处理难度增大，严重恶化生态环境。虽然一些学者研究了大分子有机药剂如离子交换树脂、大分子胶体物质和改性吸附剂用于杂质离子的去除，但其选择性差、去除效率低，且药剂用量大、成本高，导致此类药剂仅停留在实验室研究阶段，无法大规模的工业应用。
发明内容
针对离子型稀土矿浸出液净化除杂效率低、成本高、氨氮污染严重、稀土损失率高等问题，本发明的目的在于提供一种安全环保、低耗高效、无氨氮污染、杂质去除率高、稀土损失率低的净化除杂新方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，其净化除杂过程包括加入液相除杂剂椰油基葡糖苷进行除杂。
作为对上述的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法的进一步改进，其净化除杂过程的步骤包括：
(1)将离子型稀土矿浸出液混匀搅拌；
(2)将液相除杂剂椰油基葡糖苷加入步骤(1)的浸出液中，调控浸出液pH值；
(3)将浸出液除杂反应后进行固液分离，得到净化后的浸出液和沉淀渣。
本发明的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，浸出液混匀搅拌的强度为200～400r/min。
本发明的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，其浸出除杂过程的除杂剂椰油基葡糖苷浓度为50～60％，调控浸出液pH值为5.1～5.3。
本发明的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，浸出液除杂反应时间为15～20min。
本发明克服现有技术的不足，提供一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，具有以下技术特点：
(1)针对现有离子型稀土矿浸出液净化除杂效率低、成本高、氨氮污染严重、稀土损失率高等问题，本发明首次采用椰油基葡糖苷作稀土浸出液的除杂剂，解决了浸出液中杂质去除困难、净化效率低、氨氮污染显著的难题。椰油基葡糖苷可稳定调控溶液pH值，实现了杂质离子pH调控去除，确保了杂质离子的去除效率，同时有效解决了稀土损失严重的问题，避免了现有除杂剂如碳酸氢铵、硫化钠等使用时造成的环境污染和有害气体释放等问题，实现了离子型稀土矿浸出液的高效、绿色净化和清洁生产。
(2)本发明使用的除杂剂椰油基葡糖苷对金属离子具有强烈的络合反应能力，能与浸出液中的Fe3+、Al3+等杂质离子形成稳定的络合物，强化了杂质离子的净化去除；同时椰油基葡糖苷与稀土离子络合能力较弱，在除杂过程中不会造成稀土离子损失，有利于稀土离子回收率的提高。
(3)本发明使用的除杂剂椰油基葡糖苷为长碳链结构的天然有机物，具有良好的起泡性能，可增强椰油基葡糖苷在溶液中的分散力，促进除杂剂与杂质离子充分作用，避免稀土浸出液除杂过程无选择性絮凝，导致稀土的损失，大幅提高了稀土除杂分离效率。
本发明所提供的除杂剂和净化除杂方法在离子型稀土矿领域是未被公开而独具创新的发明，是一种安全环保，低成本、无氨氮污染、可自然降解、除杂率高、稀土离子损失率低，对稀土产品无影响的净化除杂新方法。
附图说明
图1是离子型稀土矿浸出液净化除杂实验结果对比，其中图(a)是使用本发明的椰油基葡糖苷进行除杂的实验结果；图(b)为工业生产采用的碳酸氢铵进行除杂的实验结果。对比实验结果表明：本发明的椰油基葡糖苷除杂效率明显更高，不仅Fe3+、Al3+杂质去除率大幅升高，而且稀土损失率明显降低，同时除杂剂椰油基葡糖苷用量更低。
图2是本发明使用的椰油基葡糖苷与杂质离子、稀土离子的反应机理，其中图(a)是pH值变化时浸出液组份分布图，研究结果表明：椰油基葡糖苷调节浸出液pH值为5.2时，杂质Al3+以Al(OH)3的形式存在，而此时稀土元素仍为离子形态，因此本发明在净化除杂过程中稀土损失率更低；图(b)是椰油基葡萄苷(CG)分别与Al(OH)3、Y3+反应生成物的模型图，研究结果表明：椰油基葡萄苷与Al(OH)3发生反应生成了新的牢固的Al-O键，与Y3+形成Y-O键，因此采用本发明的椰油基葡糖苷除杂效率更高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，其净化除杂过程加入椰油基葡糖苷作除杂剂。
本发明的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，净化除杂过程包括以下步骤：
(1)将离子型稀土矿浸出液在烧杯中混匀搅拌；
(2)将液相除杂剂椰油基葡糖苷加入步骤(1)的浸出液中，调控浸出液pH值；
(3)将浸出液除杂反应后进行固液分离，得到净化后的浸出液和沉淀渣。
本发明的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，混匀搅拌的强度为200～400r/min；除杂剂椰油基葡糖苷浓度为50～60％，调控浸出液pH值为5.1～5.3；浸出液除杂反应时间为15～20min。
表1是药剂与Al(OH)3、Y3+反应吸附结合能等相关参数表，研究结果表明在pH值为5.2时，椰油基葡萄苷与Al(OH)3的吸附结合能为-111.87KJ/mol，远高于其与Y3+的结合能-28.76KJ/mol，因此本发明提供的除杂剂椰油基葡糖苷可优先与杂质离子发生化学反应，对杂质离子选择性去除效果更佳。
表1：药剂-离子反应吸附结合能等参数表
实施例1
除杂试验采取的离子型稀土矿浸出液来自江西省赣州市寻乌某稀土矿山，浸出液中稀土离子总量为685.43mg/L，杂质Al3+含量为235.58mg/L、杂质Fe3+含量为56.72mg/L。传统除杂工艺方法获得的浸出液中杂质Al3+去除率为86.32％、Fe3+去除率为81.28％，沉淀渣中稀土损失率为8.74％。
采用本发明的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法进行除杂，除杂过程包括加入椰油基葡糖苷作除杂剂，其除杂步骤为：
(1)将离子型稀土矿浸出液在烧杯中混匀搅拌，搅拌强度200r/min；
(2)将50％的液相除杂剂椰油基葡糖苷加入步骤(1)的浸出液中，调控浸出液pH值为5.1；
(3)将浸出除杂反应15min后进行固液分离，得到净化后的浸出液和沉淀渣。
本实施例获得的浸出液中杂质Al3+去除率为95.88％、Fe3+去除率为91.75％，沉淀渣中稀土损失率为4.53％。
实施例2
除杂试验采取的离子型稀土矿浸出液来自江西省赣州市寻乌某稀土矿山，浸出液中稀土离子总量为648.26mg/L，杂质铝离子含量为214.45mg/L，杂质铁离子含量为48.66mg/L。传统除杂工艺方法获得的浸出液中杂质Al3+去除率为88.53％、Fe3+去除率为84.31％，沉淀渣中稀土损失率为7.15％。
采用本发明的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法进行除杂，除杂过程包括加入椰油基葡糖苷作除杂剂，其除杂步骤为：
(1)将离子型稀土矿浸出液在烧杯中混匀搅拌，搅拌强度300r/min；
(2)将55％的液相除杂剂椰油基葡糖苷加入步骤(1)的浸出液中，调控浸出液pH值为5.3；
(3)将浸出除杂反应20min后进行固液分离，得到净化后的浸出液和沉淀渣。
本实施例获得的浸出液中杂质Al3+去除率为97.58％、Fe3+去除率为92.45％，沉淀渣中稀土损失率为4.33％。
实施例3
除杂试验采取的离子型稀土矿浸出液来自江西省赣州市寻乌某稀土矿山，浸出液中稀土离子总量为672.48mg/L，杂质铝离子含量为232.76mg/L，杂质铁离子含量为52.15mg/L。传统除杂工艺方法获得的浸出液中杂质Al3+去除率为85.26％、Fe3+去除率为83.15％，沉淀渣中稀土损失率为8.27％。
采用本发明的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法进行除杂，除杂过程包括加入椰油基葡糖苷作除杂剂，其除杂步骤为：
(1)将离子型稀土矿浸出液在烧杯中混匀搅拌，搅拌强度200r/min；
(2)将60％的液相除杂剂椰油基葡糖苷加入步骤(1)的浸出液中，调控浸出液pH值为5.2；
(3)将浸出除杂反应20min后进行固液分离，得到净化后的浸出液和沉淀渣。
本实施例获得的浸出液中杂质Al3+去除率为96.72％、Fe3+去除率为92.83％，沉淀渣中稀土损失率为4.16％。
本发明提供了一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，其过程包括：将离子型稀土矿浸出液搅拌混匀，添加椰油基葡糖苷作除杂剂调控浸出液pH值，反应完全后进行固液分离，获得净化后的浸出液和沉淀渣。采用本发明的净化除杂方法可显著解决稀土浸出液中杂质离子含量高、去除困难、除杂过程稀土损失率高、氨氮污染严重等问题，是一种安全环保、除杂成本低、净化效率高、无氨氮污染和稀土损失率低的稀土浸出液净化除杂新方法，适于推广应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，其特征在于，通过加入除杂剂椰油基葡糖苷做络合沉淀剂对浸出液中杂质离子进行络合沉淀，具体净化除杂过程包括以下步骤：
（1）将离子型稀土矿浸出液混匀搅拌；浸出液中稀土离子总量为600-700 mg/L；
（2）将液相除杂剂椰油基葡糖苷加入步骤（1）的浸出液中，调控浸出液pH值5.1～5.3；
（3）将浸出液除杂反应后进行固液分离，得到净化后的浸出液和沉淀渣。
2.根据权利要求1所述的一种离子型稀土矿浸出液净化除杂的方法，其特征在于混匀搅拌的强度为200～400 r/min；除杂剂椰油基葡糖苷浓度为50~60%；浸出液除杂反应时间为15~20min。
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