[发明专利]一种去除含钕、镨、镝和铁溶液中铁离子的方法

说明书

本发明公开了一种去除含钕、镨、镝和铁溶液中铁离子的方法，通过向含钕、镨、镝和铁的酸性溶液中，按照铁/葡萄糖摩尔比为0.2‑2，加入葡萄糖并混合均匀，经过水热处理后，底部形成含铁沉淀，上清液中铁残留浓度低于20mg/L，稀土元素保留率高于97％。本发明可以从含钕、镨、镝和铁的溶液中高效分离铁，解决了稀土溶液纯化中铁对萃取剂污染的问题，提高了溶液中稀土元素的纯度和利用价值；本发明适用于处理含高浓度铁的稀土溶液或废料的酸溶液，稀土保留效率高，溶液中铁残留浓度低，操作简单，费用低。

技术领域

本发明涉及废物资源化利用领域，尤其涉及一种去除含钕、镨、镝和铁溶液中铁离子的方法。

背景技术

铁是含钕稀土废料中普遍存在的一种金属，其含量高、化学价态与稀土相似，难以从稀土中分离。寻求高效稳定的铁分离方法，是回收稀土废料中的贵重稀土元素、获得高纯度稀土产品的关键。目前，已报道的稀土废料中铁分离方法中，湿法分离包括盐酸优溶法、硫酸复盐沉淀法、全萃取法、磷酸盐沉淀法、硫化物沉淀法等。

(1)盐酸优溶法的主要步骤包括氧化焙烧(使稀土元素和铁为最高价)和分离除杂(控制pH为4-4.5，焙烧产物中稀土优先溶解)。但pH控制步骤复杂，且稀土溶解过程中，也会有铁氧化物的溶解，使最终溶液含有铁，在萃取前需要进一步去除。否则，含铁的稀土溶液进行萃取时，容易降低萃取剂的使用寿命。

(2)硫酸复盐沉淀法的主要步骤为：焙烧(与前同)、溶解(硫酸溶解，得到含稀土和硫酸亚铁的溶液)、复盐沉淀(加入硫酸钠，生成硫酸钠和硫酸钕复合盐)。此方法在加入硫酸溶解时会产生硫酸亚铁，在稀土回收过程中会产生Fe元素的浪费，而且硫酸亚铁溶液排除后更会对环境产生污染，工业化生产困难。

(3)全萃取法的关键步骤，包括：溶解浸出(盐酸溶解废料，并加双氧水氧化亚铁离子)、萃取除铁(利用N₅₀₃萃取剂将铁萃取到有机相)和稀土萃取分离(利用P₅₀₇萃取剂分离单一稀土元素)。在应对高浓度含铁溶液时，萃取剂N₅₀₃消耗量大，损耗高，费用昂贵。

(4)已报道的磷酸盐沉淀法，是先将含铁的稀土废料溶解后，加入还原剂使溶液中三价铁还原为二价铁，再加入磷酸盐，产生磷酸稀土沉淀。该方法得到的磷酸稀土沉淀，既不溶于酸，也不溶于碱，很难加工成高附加值产品。

(5)硫化物沉淀法的主要步骤，也是加酸溶解含铁的稀土废料，然后加入双氧水或空气曝气，使亚铁氧化，再加入Na₂S，生成稀土硫化物沉淀。在稀土沉淀中也会产生铁的硫化物沉淀，获得高纯度稀土的控制条件复杂，且实施难度大。

(6)氢氧化物沉淀法的主要步骤，包括溶解浸出、亚铁氧化和pH调节控制。其关键步骤在于氧化酸浸提液中的二价铁并将溶液pH严格控制在4-4.5范围内，由此上清液中98％的铁被去除。但其缺陷是氢氧化铁沉淀中，表面具有大量的配位点，可以吸附水中的稀土离子，导致大约30％-50％的稀土离子与铁发生共沉淀，而降低稀土的回收率。

(7)草酸沉淀法，其基本步骤与氢氧化物沉淀法相同，也需要严格控制pH值，生成草酸-稀土的络合物，但若存在高浓度的铁时，需要预先除铁。

在上述的各种方法中，回收含铁的稀土废料时，优先步骤是将废料加酸溶解，生成含有铁和稀土元素的溶液，接着使用萃取剂回收稀土。利用萃取技术分离不同元素稀土的工艺十分成熟，但萃取效率容易受到溶液中铁离子的影响，铁与萃取剂结合后导致萃取剂中毒，降低稀土萃取的效率。针对铁在萃取中的危害，一些专用铁萃取剂被开发，但其价格昂贵，且应对溶液中高浓度铁时，萃取剂使用量大，损耗高。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种去除含钕、镨、镝和铁溶液中铁离子的方法，无需控制反应终点的pH值范围，使稀土保留效率高，度低溶液中铁残留浓度。