[发明专利]一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法

说明书

本发明公开了一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法，属于湿法冶金领域。本发明利用硫酸钙晶种诱导析晶实现稀土料液中钙离子降低的方法，对于萃取生产线高钙硫酸稀土溶液进行隔油处理，按照固液比(wt.％)＝3～20％加入硫酸钙活性晶种，反应0.5‑2.0h，陈化0.5‑2.0h，固液实现分离，滤渣弃去，实现体外降钙，降钙后硫酸稀土溶液水相加入低钙废水进一步稀释至钙离子饱和溶解度以下来有效减少萃取生产线结晶。

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法。

背景技术

湿法冶金过程中硫酸钙结晶危害严重，对于世界上储量最大包头混合型稀土矿来说，其常见的分离工艺为北京有色金属研究总院自主研发的第三代硫酸法专利技术冶炼，包头稀土精矿经过浓硫酸焙烧、水浸、中和后，钙元素主要以硫酸钙的形式沉淀进入废渣，还有少部分钙元素以硫酸钙的形式溶解到硫酸稀土溶液中，且处于过饱和状态。在硫酸稀土萃取转型过程中，为了避免硫酸稀土复盐的生成，通常采用镁皂来皂化有机相以提高萃取能力，引入杂质钙离子，在萃取分离体系内，钙离子与溶液中硫酸根结合产生硫酸钙结晶，硫酸钙结晶容易在萃取生产线箱体、管道中不可控制的结晶析出，影响两相流通及萃取级效率，给生产过程带来了诸多的危害，降低了生产效率，增加了生产能耗、经济成本、劳动力成本等，并对产品质量带来了一定的影响。

为了解决上述行业瓶颈问题，研究开发其他更为经济有效的稀土萃取分离过程除钙方法成为必要。

现有除钙方法主要有：

机械清理法：稀土萃取分离过程中，行业中通常采用方法为机械清理法。定期停产后组织人员用人工或机械手段对析出的硫酸钙结晶进行清理。郑明臻总结了某大型设计项目P204萃取车间的设计、施工与投产经验，介绍了投产过程中遇到硫酸钙结晶问题以及采取的处理措施，针对初始析出的CaS04·2H20结晶流动性较好，沉于箱体底部，不难清除的特点，通过设置专门的萃取除杂槽，将析出到澄清室漏斗中的CaS04·2H20结晶物可每日定时自流排放，一定程度上减轻了清理工作量，延长了澄清室工作时间，但对混合室和管道系统结晶析出的硫酸钙，随着时间的延长，会有部分硫酸钙结晶硬化板结，需要人工敲、铲才能清除，在人工利用电镐、铁锹机械清理过程中容易造成管道、箱体内壁受损，造成器壁粗糙度上升，更容易导致结晶析出，对生产影响程度进一步加深，适用效果不明显。由于机械清理过程需要花费大量的人力、物力，成本居高不下，在人工成本不断增长的今天，其经济效益偏低，不利于工艺自动化生产。

结晶析出法：可以利用硫酸钙的溶解度小，溶解度随着温度的降低而减小的性质，以及温度越低晶体附着能力越小将硫酸稀土溶液温度降低到一定程度来析出硫酸钙结晶，定期对析出的硫酸钙进行清理而实现除降钙。但由于物料结晶过程存在储槽存量大，将物料温度降低需要承担较大的降温负荷，以及前期液冷却设备投资较大，硫酸钙结晶析出后堵塞设备，设备维护保养及人力清理成本较高，降钙效果十分有限的缺陷，该方法只能在有限的程度上减少硫酸钙结晶的危害。

溶剂萃取法：利用不同的物质在两种互不相溶的溶剂中分配系数不同，使物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中，经过反复多次萃取，将钙与稀土元素进行分离的方法。王军等研究了溶剂萃取法从硫酸体系中萃取分离非稀土杂质钙，将萃取分组后的轻稀土硫酸稀土溶液调配至18.0g/L，用二-(2-乙基己基)磷酸做萃取剂在相比1∶1，经过6级逆流萃取，然后取已平衡的负载有机相用酸性水洗涤除杂，除钙效果较为明显，但由于调配过程相当于对溶液中钙离子的稀释，实际生产过程中硫酸稀土溶液中钙离子处于过饱和状态，硫酸稀土溶液含量偏低，自身存量很大，稀释后物料存槽体积增加，该流程在理论上有一定的可行性，但在实际生产过程中，工艺流程与成本有待进一步解决完善，仍需投入更多的精力进行进一步深入的研究。

还有人提出超声波处理、磁处理等、即是利用超声波强声场和磁场对物料进行处理，使钙离子与硫酸根在物理形态和化学性能发生一系列变化，不能有效的聚集形成硫酸钙结晶，达到降钙的目的。