李昭湟

（龍巖市稀土開發(fā)有限公司，福建龍巖364000）

?

離子型稀土礦浸出母液新型濃縮工藝分析

李昭湟

（龍巖市稀土開發(fā)有限公司，福建龍巖364000）

主要把重金屬的吸附材料作為基礎(chǔ)連續(xù)交換的技術(shù)，對(duì)離子稀土礦浸出母液中雜質(zhì)進(jìn)行分離與稀土富集的試驗(yàn)。

離子型稀土礦；濃縮工藝；母液

引言

近幾年來，中國(guó)南方離子稀土礦的品位逐漸降低，且浸出液中的稀土濃度也相對(duì)較低，含有大量雜質(zhì)的離子，例如：二價(jià)銅離子、三價(jià)鋁離子、二價(jià)鈣離子、二甲鎂離子、三價(jià)鐵離子等。就萃取工藝而言，浸出液中稀土濃度過低，有機(jī)相與水相之比會(huì)變大。目前大部分雜質(zhì)離子會(huì)使萃取的條件逐漸惡化，從而出現(xiàn)乳化的現(xiàn)象，導(dǎo)致分相比較困難，加之，一些雜質(zhì)離子在被萃入到有機(jī)相的過程中，會(huì)使產(chǎn)品純度受到影響。因此，在萃取之間要對(duì)浸出液除雜與濃縮。

近幾年來，主要使用沉淀法來除雜與濃縮，其中草酸鹽的沉淀法主要是將浸出液中雜質(zhì)、富集稀分離開來，但草酸有毒性，會(huì)影響到相關(guān)操作人員健康，一些過量草酸需要實(shí)施無害處理，這在很大程度上加大了廢水處理難度。而碳酸鹽的沉淀法優(yōu)勢(shì)是成本較低，溶度積與草酸稀土相比較小，容易沉淀，而且稀土沉淀率比較高、無毒。但是碳酸氫銨容易和浸出液中雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成難溶鹽，從而影響到稀土產(chǎn)品質(zhì)量。因此，為解決以上沉淀法中的問題，急需開發(fā)出可以解決離子稀土礦浸出母液濃縮和除雜的工藝。其中工信華鑫科技集團(tuán)通過大量試驗(yàn)，終于開發(fā)了以GX稀土料為基礎(chǔ)的吸附交換型技術(shù)，這種技術(shù)能夠解決離子礦浸出母液濃縮與除雜難題［1］。

1　GX稀土的專用材料

GX稀土的專用材料一般指硅膠經(jīng)過酸洗→水合→烷基化→接枝后獲得的無機(jī)或是有機(jī)復(fù)合的材料，主要以SiO為骨架、-CH2NHCH2PO（OH）2為官能團(tuán)的鰲合樹脂類，會(huì)和金屬離子反應(yīng)成多配位的絡(luò)合物［2］。和傳統(tǒng)有機(jī)離子的交換樹脂比起來，這種螯合樹脂結(jié)合金屬離子的能力比較強(qiáng)、選擇性比較高。而GX稀土的專用材料主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：對(duì)于稀土離子的吸附力比較強(qiáng)；1 g吸附材料可以吸附0.1 g稀土；對(duì)于鎂、鋁與鈣等雜質(zhì)的離子分離效果比較好；硫酸稀土的溶解度比較小，目前萃取分離基本是在鹽酸中操作，當(dāng)材料將稀土吸附后，使用鹽酸來解吸，從而轉(zhuǎn)成氯化類稀土；解吸酸度比較低，解吸液pH值可以達(dá)到3～5，同時(shí)應(yīng)用酸度低特點(diǎn)，可進(jìn)行循環(huán)的解吸，確保解吸液稀土質(zhì)量濃度上升到100 g/L；專用材料在轉(zhuǎn)型的過程中，一般不會(huì)應(yīng)用氨水，工藝全過程沒有排放出氨氮。

2　工藝路線

新型離子型稀土礦浸出母液的濃縮工藝主路線如下：讓離子稀土浸出液從裝有GX的稀土材料吸附柱中穿過，以便對(duì)稀土的浸出液中鋁鐵等雜質(zhì)進(jìn)行優(yōu)先吸附，當(dāng)吸附結(jié)束后浸出液不再含有鋁、鐵，而硅、稀土、鎂與鈣等會(huì)保留在稀土浸出液。再經(jīng)過稀土的專用材料吸附，硅、稀土、鎂與鈣等雜質(zhì)就可以被徹底吸附，實(shí)現(xiàn)稀土富集與分離，獲取純凈稀土的濃縮液。但是GX稀土的專用料對(duì)于金屬離子的吸附順序存在差異，尤其對(duì)稀土吸附能力比較強(qiáng)，能有效分離出雜質(zhì)與稀土。同時(shí)應(yīng)用新設(shè)備、新材料與新技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)金屬提純、定靶吸附與分離等作業(yè)，可以克服傳統(tǒng)離子的解吸、吸附與沖洗三個(gè)環(huán)節(jié)中的難題，徹底實(shí)現(xiàn)環(huán)保冶金的效果。

3　試驗(yàn)分析

3.1雜質(zhì)分離的試驗(yàn)

串聯(lián)三個(gè)試驗(yàn)的吸附柱來模擬仿真連續(xù)吸附的交換床，在吸附柱中填裝GX稀土的專用材料實(shí)施預(yù)處理，然后配置飽和的草酸溶液，主要用來檢驗(yàn)稀土的穿漏，從而獲取穿漏的數(shù)據(jù)。

3.2浸出

模擬離子型稀土礦的礦山原地浸出柱浸，其中填裝的稀土礦為5 kg，配制的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是2%的硫酸銨，并以0.5 L/h的流量對(duì)稀土礦進(jìn)行淋洗，淋洗時(shí)間為4 h，可獲取大約2 L稀土的浸出液，浸出液ReO質(zhì)量濃度為0.48 g/L，Al質(zhì)量濃度為0.17 g/L，F(xiàn)e的質(zhì)量濃度小于0.001 g/L，pH值為4.5。這種離子型稀土礦是低品位的稀土礦，其浸出液的稀土濃度比較低，鋁含量比較高。

3.3吸附交換

應(yīng)用蠕動(dòng)泵以18 m/h的流速對(duì)稀土浸出液進(jìn)行吸附，且吸附出的水體積是1.815升，水中的Fe、ReO與Al質(zhì)量濃度均比0.001 g/L小，而吸附率均達(dá)到l00%。完成吸附后應(yīng)用1mol/L鹽酸來解吸，其解吸流速是2 m/h，可獲得0.6 L的解吸液，然后分析檢測(cè)鐵、稀土與鋁含量，除雜的試驗(yàn)結(jié)果從表1中可以看出，18、28、38是三個(gè)串聯(lián)吸附柱。從表1中可知，解吸率都達(dá)到了100%。且鋁會(huì)優(yōu)先吸附在第一吸附柱上，后續(xù)的吸附柱是較純凈稀土，同時(shí)獲得富集，再結(jié)合連續(xù)床工作模式實(shí)行循環(huán)的解吸可獲取濃度、純度較高的濃縮液。

表1　除雜的試驗(yàn)結(jié)果

3.4稀土富集的試驗(yàn)

應(yīng)用十八柱連續(xù)吸附的設(shè)備，并調(diào)整好吸附柱制式，按照制式來管道，然后在吸附柱中填入GX稀土的專用材料實(shí)施預(yù)處理，使用3mol/L的鹽酸溶液進(jìn)行解吸。應(yīng)用蠕動(dòng)泵以18m/h的流速對(duì)稀土浸出液進(jìn)行吸附，且吸附出水的稀土不會(huì)穿漏，水體積是40 L。再用加酸后的解吸液循環(huán)解吸稀土，獲得富集，其流速為0.5m/h，一共獲得150mL的稀土解吸液。并對(duì)解吸液和吸附出水中的鐵、稀土與鋁含量進(jìn)行檢測(cè)，吸附解吸的試驗(yàn)結(jié)果從表2中可以看出。

表2　稀土富集的試驗(yàn)結(jié)果

從表2中可知，吸附后出水中稀土比檢測(cè)限要低，可以保證稀土資源回收率，而解吸液中的稀土含量超過了100 g/L，富集大約是200倍，其中稀土與鋁比值大約是176.4∶1，稀土與鐵比值大約是568.3∶1。按照試驗(yàn)過程進(jìn)行計(jì)算，得出GX稀土的專用材料吸附稀土容量大約是0.85mmol/g，也就是1 gGX稀土專用的材料可以吸附0.1 g稀土。

4　結(jié)語

GX稀土的專用吸附材料主要結(jié)合了連續(xù)性的交換技術(shù)與裝備，盡可能有效分離富集稀土與雜質(zhì)，這樣不僅可以提高離子稀土資源回收率，而且便于連續(xù)、經(jīng)濟(jì)地獲得富集稀土，真正實(shí)現(xiàn)無污染的離子型稀土提取，進(jìn)而提高稀土濃縮質(zhì)量。

［1］邱廷省，方夕輝，伍紅強(qiáng).離子型稀土礦中鋁鐵雜質(zhì)的浸出與抑制規(guī)律［J］.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)（英文版），2014，23（9）:2 986-2 990.

［2］楊仲平，宋慈安，古行乾.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定離子型稀土礦中離子相稀土總量及分量［J］.冶金分析，2014，14（9）:14-18.

（編輯：王璐）

Analysis of M other Liquor Ion Type Rare Earth Ore Leaching New Enrichment Process

Li Zhaohuang
（Longyan Rare Earth Development Co.，Ltd.，Longyan Fujian 364000）

The main heavy metal adsorption material as the basis for continuous exchange of technology，rare earth ore leaching of the impurities in the mother liquor of ion separation and enrichment of rare earth experiment was carried out.

ion type rare earth deposit；concentration process；liquor

TF845

A

2095-0748（2015）23-0070-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.31

2015-10-30

李昭湟（1987—），男，福建連城人，本科，采礦助理工程師，研究方向：原地浸礦稀土母液回收率。