稀土矿的冶炼分离方法技术

本发明专利技术提供了一种稀土矿的冶炼分离方法。采用碳酸氢镁水溶液对硫酸焙烧矿浸出并中和除杂，固液分离得到含镁的硫酸稀土溶液；采用碳酸氢镁水溶液皂化P507或P204萃取转型或碳酸氢镁沉淀转型富集，得到高浓度的混合氯化稀土溶液，再经过萃取分离，碳酸氢镁水溶液沉淀回收稀土，得到多种稀土化合物产品。在上述工艺过程中产生的含硫酸镁废水，采用廉价的钙镁等碱性化合物进行碱转，并通入冶炼分离过程回收的CO2进行碳化提纯，得到碳酸氢镁水溶液，循环用于稀土浸出、转型、萃取分离和沉淀工序，实现镁和CO2的循环利用、氨氮和废水零排放，而且大幅度降低生产成本、提高稀土的回收率，实现稀土绿色环保、高效清洁生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀土矿的冶炼分离领域，具体而言，涉及一种稀土矿的冶炼分离方法。
技术介绍
目前，稀土的冶炼分离与提纯一般采用溶剂萃取法，但稀土冶炼工艺存在着酸碱用量大、成本高、废水排放量大等问题。如包头混合型稀土矿主要采用硫酸焙烧-水浸-氧化镁中和除杂-萃取转型或萃取分离工艺，得到的硫酸稀土溶液需要加入大量的固体氧化镁中和余酸并调节pH除杂，由于轻烧氧化镁中杂质含量高、固体反应速度慢，导致未反应的氧化镁及其杂质形成大量废渣；pH值变化滞后难以控制，导致稀土沉淀损失，且大量废渣吸附稀土离子，降低稀土回收率；在稀土萃取转型和分离过程产生大量含硫酸和硫酸镁的酸性废水，等均需要大量的碱中和处理，废水中含大量的钙离子，返回使用容易富集形成硫酸钙结晶，堵塞管道，或在萃取过程形成三相物，影响分相等，废水难以循环利用。传统的稀土冶炼工艺中采用氨水或氢氧化钠对有机萃取剂进行皂化，将氢离子置换去除，然后与稀土离子进行交换萃取分离。然而在萃取过程中消耗大量的液氨或液碱，造成成本增加且产生大量的氨氮废水或高钠盐废水等。为中和大量的酸性废水，传统的化学中和法加入石灰或电石渣等进行中和处理，产生大量硫酸钙、氟化钙或氢氧化镁等沉淀物，澄清处理后废水达标排放。该技术的消耗主要是石灰或电石渣等中和剂，但处理后的废水中钙离子、镁离子和硫酸根离子含量饱和。废水循环使用时，随着温度的变化在管道、输送泵或储槽上容易形成硫酸钙等结垢，严重影响废水的循环利用，对连续化生产造成了较大影响。此外，直接外排的废水含盐量高，将导致江河水质矿化度提高，也会给土壤、地表水以及地下水带来越来越严重的污染，危及生态环境。随着新的环保法颁布实施，解决高盐废水问题以及废水的近零排放将是最终目标。在稀土冶炼废水的回收循环利用的研究和应用上，目前研究较多的是采用膜分离法、蒸发结晶法、汽提法和折点氯化法等。膜分离法是利用选择透过性分离水中的离子、分子或者微粒，处理效果较好，但易造成膜污染。蒸发结晶法是指含盐废水经蒸发浓缩，达到过饱和状态，使盐在废水中形成晶核，继而逐步生成晶状固体分离的方法，此方法适用于高盐废水的处理。汽提法是指让废水与水蒸汽直接接触，使废水中的挥发性物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的，用于易挥发性污染物的处理。折点氯化法是将一定量的氯气或次氯酸钠加入到废水中使氨氮被氧化为N2而达到去除氨氮的目的。这些方法均具有运行费用较高，投资费用大的缺点，限制了其在工业上的应用。因而，仍需要对现有的稀土冶炼分离方法进行改进，以简化生产工艺，提高稀土回收率，降低渣量排放，降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种稀土矿的冶炼分离方法，以简化稀土矿冶炼分离生产工艺，提高稀土回收率，降低渣量排放，降低生产成本。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种稀土矿的冶炼分离方法，该方法包括：步骤S1，用碳酸氢镁水溶液对经硫酸酸化焙烧后的稀土焙烧矿进行浸出并中和除杂，固液分离得到含镁的硫酸稀土溶液和浸出渣；以及步骤S2，以含镁的硫酸稀土溶液为原料制备稀土化合物产品。进一步地，步骤S1中，稀土矿为含有独居石、磷钇矿和氟碳铈矿中的至少一种的矿物。进一步地，步骤S1中，碳酸氢镁水溶液的浓度为2g/L-25g/L(以MgO计)，优选为4g/L-18g/L，得到的含镁的硫酸稀土溶液的pH值为3.5～4.5。进一步地，步骤S1中，含镁的硫酸稀土溶液中稀土含量以REO计为10g/L～45g/L，优选为25g/L～40g/L。进一步地，步骤S2包括：步骤S21，对含镁的硫酸稀土溶液进行萃取转型或沉淀转型，得到混合稀土溶液和第一废水，且第一废水中含有硫酸镁；步骤S22，对混合稀土溶液进行萃取分离，得到稀土溶液和第二废水；以及步骤S23，将稀土溶液与碳酸氢镁水溶液反应，得到单一稀土碳酸盐沉淀或混合稀土碳酸盐沉淀和第三废水；或者步骤S2包括：步骤S21’：对含镁的硫酸稀土溶液进行萃取分离，得到稀土溶液和第四废水，且第四废水中含硫酸镁；以及步骤S22’，将稀土溶液与碳酸氢镁水溶液反应，得到单一稀土碳酸盐沉淀或混合稀土碳酸盐沉淀和第五废水；其中，萃取转型或萃取分离步骤中使用的萃取剂为碳酸氢镁水溶液皂化的有机萃取剂；沉淀转型步骤中使用的沉淀剂为碳酸氢镁水溶液；稀土溶液中稀土含量以REO计为200g/L～300g/L。进一步地，该方法还包括对冶炼分离过程中产生的冶炼废水进行回收处理的步骤，其中，冶炼废水包括第一废水和第四废水中的至少一种，以及第二废水、第三废水和第五废水中的至少一种；优选回收处理的步骤包括：步骤A，采用含钙的碱性物质将冶炼废水的pH值调节至10.0～12.5，得到含氢氧化镁和硫酸钙的浆液，以及步骤B，对含氢氧化镁和硫酸钙的浆液进行碳化处理，得到含镁的碱性溶液和固体渣。进一步地，所述冶炼废水pH＜2.0时，步骤A包括：步骤A1，用含钙的碱性物质将冶炼废水的pH值调节至4.0～10.0，得到固液混合物；步骤A2，对固液混合物进行固液分离，得到滤液；以及步骤A3，用含钙的碱性物质将滤液的pH值调节为10.0～12.5，得到含氢氧化镁和硫酸钙的浆液。进一步地，在步骤A中，还包括向冶炼废水中加入硫酸钙晶种的步骤；和/或对含氢氧化镁和硫酸钙的浆液进行陈化处理的步骤，优选陈化处理的时间为0.5h～6h。进一步地，步骤B包括：向含氢氧化镁和硫酸钙的浆液中通入二氧化碳气体进行碳化处理，并在碳化处理过程中控制浆液的pH值在7.0～8.0范围内，得到碳化浆液；以及对碳化浆液进行固液分离，得到含镁的碱性溶液和固体渣。进一步地，固体渣经酸化处理得到硫酸钙，或者返回稀土矿的矿冶炼分离过程中对冶炼废水中的酸性废水进行中和处理，制备硫酸钙。进一步地，含镁的碱性溶液中钙离子浓度为0.01g/L-0.7g/L，优选0.01g/L-0.4g/L。进一步地，含镁的碱性溶液作为碳酸氢镁水溶液返回稀土矿的冶炼分离方法中循环利用。进一步地，有机萃取剂为P507、P204、P229、C272、C301、C302和C923中的至少一种，优选为P507和/或P204。应用本专利技术的技术方案，通过采用碳酸氢镁水溶液对硫酸焙烧后的稀土焙烧矿进行浸出，不仅能够将稀土浸出得到硫酸稀土溶液(10-45g/L)，而且实现了消耗余酸、中和调pH值的功能，从而使稀土矿中的铁、磷、钍等杂质离子形成沉淀进入废渣，达到除杂的目的。与现有技术中的固体氧化镁中和除杂方法相比，本专利技术采用的是弱碱溶液-碳酸氢镁水溶液，杂质含量低、可以减少渣量和稀土夹带损失，而且反应速度快，易于准确控制pH值，以降低稀土除杂损失，提高稀土的回收率，实现了浸矿、中和除杂及简化工艺流程“一举多得”的效果。另外，应用本专利技术的优选实施技术方案，将得到的低浓度硫酸稀土溶液(10-45g/L)采用碳酸氢镁水溶液皂化P507或P204萃取转型或沉淀转型富集，得到高浓度的混合氯化稀土溶液(200-300g/L)，再经过萃取分离，碳酸氢镁水溶液沉淀回收稀土，得到多种稀土化合物产品。在上述工艺过程中产生的含硫酸镁废水，采用廉价的钙镁等碱性化合物进行碱转，并通入冶炼分离过程回收的CO2进行碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土矿的冶炼分离方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，用碳酸氢镁水溶液对经硫酸酸化焙烧后的稀土焙烧矿进行浸出并中和除杂，固液分离得到含镁的硫酸稀土溶液和浸出渣；以及步骤S2，以所述含镁的硫酸稀土溶液为原料制备稀土化合物产品。

【技术特征摘要】
1.一种稀土矿的冶炼分离方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，用碳酸氢镁水溶液对经硫酸酸化焙烧后的稀土焙烧矿进行浸出并中和除杂，固液分离得到含镁的硫酸稀土溶液和浸出渣；以及步骤S2，以所述含镁的硫酸稀土溶液为原料制备稀土化合物产品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀土矿为含有独居石、磷钇矿和氟碳铈矿中的至少一种的矿物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，以MgO计，所述碳酸氢镁水溶液的浓度为2g/L-25g/L，得到的所述含镁的硫酸稀土溶液的pH值为3.5～4.5。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述含镁的硫酸稀土溶液中稀土含量以REO计为10g/L～45g/L。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：步骤S21，对所述含镁的硫酸稀土溶液进行萃取转型或沉淀转型，得到混合稀土溶液和第一废水；所述第一废水中含有硫酸镁；步骤S22，对所述混合稀土溶液进行萃取分离，得到稀土溶液和第二废水；以及步骤S23，将所述稀土溶液与碳酸氢镁水溶液反应，得到单一稀土碳酸盐沉淀或混合稀土碳酸盐沉淀和第三废水；或者所述步骤S2包括：步骤S21’：对所述含镁的硫酸稀土溶液进行萃取分离，得到稀土溶液和第四废水，所述第四废水中含有硫酸镁；以及步骤S22’，将所述稀土溶液与碳酸氢镁水溶液反应，得到单一稀土碳酸盐沉淀或混合稀土碳酸盐沉淀和第五废水；其中，所述萃取转型或萃取分离步骤中使用的萃取剂为碳酸氢镁水溶液皂化的有机萃取剂；所述沉淀转型步骤中使用的沉淀剂为碳酸氢镁水溶液；所述稀土溶液稀土含量以REO计为200g/L～300g/L。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对冶炼分离过程中产生的冶炼废水进行回收处理的步骤，其中，所述冶炼废水包括所述第一废水和所述第四废水中的至少一种，以及所述第二废水、所述第三废水和所述第五废水中的至少一种；优选所述回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小卫，冯宗玉，徐旸，王猛，崔大立，孙旭，王良士，魏煜青，彭新林，
申请(专利权)人：有研稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11