[发明专利]一种从稀土浸出母液中富集分离稀土的方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土元素回收技术领域，尤其涉及一种从稀土浸出母液中富集分离稀土的方法。

背景技术

离子型稀土矿中稀土以“离子”形态赋存于花岗岩风化壳中，经硫酸铵原地浸矿技术得到稀土浸出液，但所得浸出液中稀土浓度低、化学成分复杂、杂质离子含量多。目前用于富集浸出母液中的稀土工艺方法主要有碳铵沉淀法、草酸沉淀法和溶剂萃取法，碳铵沉淀法选择性差，易与其他杂质离子形成共沉淀，给后续的稀土料液净化、萃取分离工序增加困难；同时碳铵沉淀法所产生的沉淀母液含大量的氨氮废水，污染环境。草酸沉淀法稀土回收率低，条件苛刻，同时草酸耗量大、价格昂贵，是毒性物质。采用溶剂萃取法富集稀土浸出母液，稀土浓度低、杂质含量高导致在萃取操作时易产生第三相、萃取剂易“中毒”等问题，缩短了萃取剂的使用寿命；稀土浸出液母量大，采用溶剂萃取法处理稀土浸出母液成本高，有机相在水中溶解损失大，废水中COD含量高，对环境也会带来一定的污染。近年国家在稀土的绿色提取方面又提出了新的要求，因此开发研究新的富集稀土浸出母液方法成为关键。

重稀土钇在环烷酸萃取体系中属于难萃稀土元素，工艺多用环烷酸-混合醇-煤油萃取体系首先从稀土浸出母液中分离出来。但环烷酸易聚合，粘度大，使用时易乳化，并且环烷酸萃取体系的操作pH较高，有机相易产生第三相，影响分层。尤其是萃取铝含量高的稀土料液中，常利用几级萃取槽除去铝杂质，除铝后的稀土料液再进行提钇，但此工艺中常因为萃铝后有机相与水相难分相造成有机相的浪费，也会影响生产效率。因此研究低成本提取钇的生产工艺也很有必要。

发明内容

为实现稀土浸出母液的高效富集，本发明提供了一种从稀土浸出母液中富集分离稀土的方法。活性炭属于一种无定型炭材料，它是由石墨微晶及连接这些微晶的碳氢化合物组成。活性炭的化学性质稳定，可以耐强酸、强碱、高温、高压作用，它具有发达的微孔结构和巨大的比表面积，对有机物质和颗粒杂质有良好的吸附性能。发明利用活性炭可吸附有机物的特性，采用浸渍法将萃取剂吸附在活性炭上，再用活性炭吸附材料实现稀土浸出母液的富集与初分离。

本发明采用如下技术方案：

本发明的从稀土浸出母液中富集分离稀土的方法所述方法的具体步骤如下：

(1)活性炭吸附材料的制备：

将环烷酸与磺化煤油按体积比为1:0～4的比例混合形成有机相，将有机相与粒度为5～500目的活性炭按质量比为0.1～5:1的比例混合均匀形成活性炭吸附材料；

(2)装柱：

将步骤(1)所得到的活性炭吸附材料用湿法装柱法装入柱径为1～300cm、高径比为1～80:1的离子交换柱；

(3)柱皂化：

往离子交换柱中加入浓度为0.1～14.8mol/L的氨水或氢氧化钠溶液对活性炭吸附材料进行皂化，再用蒸馏水洗涤离子交换柱至洗出液无浑浊；

(4)柱反应：

分离柱反应分为三个工艺：a)除杂、b)富集分离、c)富集，每个工艺由多个离子交换柱串联；分离柱按照柱子连接区段分为萃取柱、洗涤柱和反萃柱，柱走向是沿萃取柱、洗涤柱和反萃柱方向；第一萃取柱与第n洗涤柱连接，第一洗涤柱与第n反萃柱连接；每个柱子上自上往下开有三个进出料口，分别为an、bn、cn，n为柱子编号；

a)除杂：用pH值为3～5的稀土浸出母液以0.1～20cm·min^-1的流速从第一萃取柱的a1处流经分离柱，用浓度为0.1～4mol/L的盐酸以0.1～20cm·min^-1的流速从第一反萃柱的a1处流经分离柱，从第n反萃柱的an处流出的反萃液以洗液的形式以0.1～20cm·min^-1的流速从第一洗涤柱的a1处流经分离柱；经过时间后，其中：D_max为单根柱子稀土吸附饱和量，M_F为料液质量流量，f_A为料液易萃组分摩尔分数，λ为过萃系数，第一萃取柱进入洗涤段，第一洗涤柱进入反萃段；在第n萃取柱的an处得到稀土及难萃取杂质流出液，在第n反萃柱的an处得到易萃取杂质；