[发明专利]一种基于膜技术的离子型稀土矿提取工艺及装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种基于膜技术的离子型稀土矿稀土提取工艺，具体地说涉及一种采用除杂、陶瓷膜分离、纳滤膜浓缩处理离子型稀土矿渗浸液，以使渗浸液处理后达到直接萃取的工序要求，属于稀土矿提取分离领域。

 

背景技术

在以江西、广东、湖南、福建为主的南方拥有丰富的离子吸附型稀土（简称离子型稀土，或称风化壳淋积型稀土）资源，其主要特点是：（1）品位低，一般在千分之三以下，多数在万分之几；（2）稀土元素配分齐全，尤其是中重稀土含量高，因而得到国内外的广泛重视；（3）放射性元素含量低，多数属于非放射性矿床；（4）存在形式独特，主要以离子态的形式吸附于粘土矿物表面。

传统的离子型稀土矿稀土提取的工艺过程主要包括用电解质作浸矿剂浸取稀土、浸出料液预处理除杂（或萃取富集）、用草酸或碳酸氢铵等沉淀稀土、经干燥或锻烧得到可用于后续萃取分离的氧化稀土或碳酸稀土等精矿。再经分离厂的萃取分离，可以生产出各种纯度和规格的单一稀土产品。但采用电解质浸取所得稀土渗浸液的化学组成复杂，稀土浓度低和杂质含量高等特点，在一定程度上影响了后续稀土的提纯富集过程。而且随着稀土矿开采越来越贫矿化，如果无法从越来越贫矿化的稀土资源中生产出合格的稀土产品就无法很好地发挥我国稀土产业的资源优势。虽然“原地浸矿新工艺”解决了稀土矿的贫化问题，但随之而来的渗浸液中稀土浓度低、杂质高的现象依然没有解决。据了解，现有离子型稀土矿渗浸液的稀土离子浓度已由过去的2g/L下降到0.1~0.2g/L，而且富含高浓度的铝、铁等杂质。这样低浓度的渗浸液，不仅大大增加了提取稀土所需的渗浸液的体积，提高了单位稀土的提取成本，而且如此复杂而冗长的工艺流程尤其碳铵沉淀工艺也增大了稀土的损失量，同时增大了环保处理的污水量和浓度。因此，有必要进一步改进离子型稀土矿渗浸液中提取稀土的工艺技术。

膜分离是以外界能量或化学位差为推动力, 使双组分或多组分溶质和溶剂通过膜相互分离, 并进而提纯和富集的一种方法 。它既能进行固液、胶体的分离，又能进行分子、离子之间的分离，因而能满足稀土行业中的有效成分分离和富集。膜分离的孔径筛分机理及有效地离子选择性决定了膜分离的精度高和分离效果好。膜过程不产生相变以及操作简单易放大，因此其运行成本低并可连续化自动化操作以及大规模生产。此外膜的高强度和化学稳定性决定了它适合于使用在苛刻的环境体系。

由于膜分离技术有着传统分离方法无可比拟的优势，中南大学冶金分离科学与工程研究所提出将膜分离技术应用于改进现有的稀土分离工艺，使其与萃取工艺相集成，并以此申请了专利CN02157733.1。但在该公开的专利里，没有完善的整个膜集成技术（包括除杂、陶瓷膜超滤和纳滤等膜技术），更没有详细的工艺流程，更为重要的是，纳滤浓缩后的渗浸液浓度低，仅为7~30g/L，不能满足萃取工序的要求。

 

发明内容

本发明的目的是克服传统离子型稀土矿提取工艺的缺陷，将膜分离集成技术用于离子型稀土矿的提取工艺中，以代替传统稀土提取工艺中的碳铵沉淀、干燥、灼烧、酸溶等工艺，提供一种投资少成本低且占地面积小、简单易连续自动化操作的膜分离集成工艺，并通过对稀土离子的高度浓缩，以解决因越来越贫化的稀土矿所带来的渗浸液中稀土离子浓度低的问题。采用这种工艺，除杂工艺和陶瓷膜超滤工艺结合既能高精度地去除渗浸液中悬浮物杂质，一方面避免了渗浸液中杂质含量过高而在浓缩过程中沉淀导致无法浓缩的结果，另一方面也净化了渗浸液，使其在后道工序中能更好地满足萃取工艺的需要。而陶瓷膜的清液则经过有机膜的高倍浓缩，可直接送去进行萃取分离单个稀土元素，极大地简化了工艺，降低了成本。

传统的离子型稀土矿提取工艺中，渗浸液通过碳铵调pH值使铝、铁发生沉淀而除杂去铝、铁等，过程中的铝、铁沉淀物比较细小而难于沉淀，从而需要很大的沉降池进行沉降除杂，而且除杂不是很彻底。而陶瓷超滤膜是处于高精度级别的过滤，对于悬浮物的去除具有其独特的能力，陶瓷膜的连续化高通量的运行大大降低了除杂工序的占地面积，而且出水质量非常好，浊度达到了0.2NTU以下，不仅满足了有机膜纳滤的工艺需要，更满足了下道萃取工艺的要求，避免了萃取过程中乳化和絮凝现象的发生。