本发明专利技术提供一种稀土精矿中杂质铝元素的分离方法，该方法主要由浸取和浸取母液再生两个工段组成。首先通过碱性的浸取液对稀土精矿中的铝选择性提取从而实现稀土精矿中铝的分离，之后经固液分离得到除铝稀土精矿和富含铝的浸取母液，浸取母液经再生后得到的浸取液可循环利用。本发明专利技术提供的分离方法可实现稀土精矿中铝的高效分离，得到高纯度的除铝稀土精矿，铝的脱除率高，浸取液循环利用，无稀土元素损失，不产生工业三废，是一种经济、高效、绿色的分离工艺；而且所述分离方法操作简便，能耗低，效率高，可以处理不同种类的含铝稀土精矿，是一种普适性强的分离方法，适合大规模的工业化推广。
A green separation method of impurity aluminum in rare earth concentrate
【技术实现步骤摘要】
一种稀土精矿中杂质铝元素的绿色分离方法
本专利技术涉及一种稀土精矿中杂质铝元素的绿色分离方法，属于湿法冶金和分离领域。
技术介绍
我国稀土资源丰富，经过几十年的发展，我国稀土产业已经在取得了巨大进步，尤其是稀土元素分离技术已达到国际领先水平。然而长期以来稀土伴生杂质元素分离难的问题依然存在，很大程度上限制了我国稀土产品的升级换代，致使我国稀土多以初级产品出口，稀土资源优势未能很好显现。铝是稀土元素最主要的杂质元素，不仅杂质含量大，而且去除难度亦大。针对我国离子吸附性稀土矿，现有的除铝方法包括：抑制浸出法、萃取法、草酸沉淀法等。抑制浸出法采用铝的浸出抑制剂抑制原矿中铝的浸出，主要适用于原矿的浸出过程。该方法从源头开始除铝，为下游操作带来便利，但除铝效果不佳，还常影响稀土的浸出效率，因而没有被大规模工业化采用。萃取法则是利用萃取剂从稀土溶液中将铝优先分离的技术，该方法具有一定的除铝效果，但由于铝在稀土溶液中赋存状态复杂，包括Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)2+、Al(OH)3以及Al(OH)4-等，造成萃取过程易于乳化，严重影响正常工艺操作，而且使得稀土损失高达5％以上。草酸沉淀法则是利用草酸铝和草酸稀土的溶解度差异在沉淀过程中将铝去除，该方法除铝效果较好，但往往需要重结晶以保证最终产品的纯度，导致稀土一定程度的损失。一般来说，从上游除铝效果最佳，因而，从稀土精矿进行除铝是比较好的选择之一，但目前少有报道。综上所述，现有的除铝工艺存在除铝效果不能满足要求、除铝效果差、工艺操作复杂且操作困难、经济性差等问题。因此，开发绿色高效低成本除铝技术，实现稀土与铝的高效分离，降低稀土产品生产成本，提高产品附加值，对充分发挥我国的稀土资源优势具有重要的现实意义。稀土精矿是稀土分离-结晶工艺的上游原料，主要由各种金属氧化物组成。本专利技术将从稀土精矿着手，利用铝的两性金属特点，以碱性离子液体/苛性碱强化选择性将铝溶出从而实现铝与稀土的高效绿色分离。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种稀土精矿中杂质铝元素的绿色分离方法，将稀土精矿中的铝浸取从而实现铝与稀土的分离，并将浸取母液再生后循环利用，实现了稀土精矿中铝的高效分离，为稀土中杂质铝的分离提供技术支撑，具有效率高、流程简单、能耗低等优点。为达到这一专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种稀土精矿中杂质铝元素的绿色分离方法，所述的方法为：将富含铝的稀土精矿经浸取、固液分离得到除铝稀土精矿和浸取母液，浸取母液经再生后可循环利用。所述分离方法的具体步骤为：1)浸取将稀土精矿加入浸取液中，充分搅拌和混合0.5～5h(例如搅拌和混合的时间为0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等)，之后送往过滤工段进行固液分离，分别得到除铝稀土精矿和浸取母液；2)浸取母液再生将步骤1)得到的浸取母液送入浸取母液再生工段，依次加入再生剂和沉淀剂，使浸取母液中消耗的氢氧根得到补充，同时使得浸取母液中富含的铝离子形成沉淀物，之后送往过滤工段进行固液分离，得到的固相沉淀物和液相的浸取液，浸取液返回步骤1)循环利用。优选地，步骤1)所述稀土精矿中稀土氧化物含量不低于85％(重量比)，例如85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％或98％等；所述稀土精矿中铝的含量在0.5～5％(重量比)，例如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。作为本专利技术的优选技术方案，稀土精矿中稀土氧化物和铝的含量在上述限定范围内时，才能实现铝的分离效果、浸取液的低消耗以及工艺步骤的低成本运行。如果稀土精矿中稀土氧化物低于或铝的含量高于上述限定范围，则会导致分离难度增大，铝分离不彻底，分离效率下降；如果稀土精矿中铝的含量低于上述限定范围，则会导致设备投资增加。优选地，步骤1)所述的浸取液由碱性离子液体、苛性碱和水三者中的两种或三种物质混合而成，例如碱性离子液体-苛性碱-水组成的三元体系、碱性离子液体-水组成的二元体系、苛性碱-水组成的二元体系、碱性离子液体-苛性碱组成的二元体系等。在碱性的浸取液中，稀土精矿中的铝通过反应(1)或反应(2)进入到液相中，稀土元素则稳定存在于固相中：更优选地，步骤1)所述浸取液由苛性碱和水混合而成，其中，苛性碱为氢氧化钠或者氢氧化钾，浸取液中苛性碱的浓度为1～10mol/L，例如1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L或10mol/L，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。进一步优选地，步骤1)所述的浸取液由碱性离子液体、苛性碱和水组成，其中，碱性离子液体是阴离子为氢氧根的离子液体，苛性碱为氢氧化钠或者氢氧化钾，浸取液中碱性离子液体浓度为0.2～25mol/L，例如0.2mol/L、1mol/L、2mol/L、4mol/L、8mol/L、12mol/L、16mol/L、20mol/L、24mol/L或25mol/L，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值；浸取液中苛性碱的浓度为0.2～6mol/L，例如0.2mol/L、1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L或6mol/L，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。再进一步优选地，步骤1)所述的浸取液由碱性离子液体和苛性碱组成，其中，碱性离子液体为以氢氧根为阴离子的离子液体，苛性碱为氢氧化钠或者氢氧化钾，浸取液中苛性碱的浓度为0.05～4mol/L，例如0.05mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L或4mol/L，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选地，步骤1)所述的浸取过程的操作温度为35～200℃，例如35℃、45℃、55℃、65℃、75℃、85℃、95℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。优选地，步骤1)所述稀土精矿与浸取液的质量比为1:(2～20)，例如1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20，以及上述点值之间的具体点值，限于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种稀土精矿中杂质铝元素的绿色分离方法，其特征在于，所述的分离方法将富含铝的稀土精矿经浸取、固液分离得到除铝稀土精矿和浸取母液，浸取母液经再生后可循环利用；所述的分离方法具体包括以下步骤：/n1)浸取：将稀土精矿加入浸取液中，充分搅拌和混合0.5～5h，之后送往过滤工段进行固液分离，分别得到除铝稀土精矿和浸取母液；/n2)浸取母液再生：将步骤1)得到的浸取母液送入浸取母液再生工段，依次加入再生剂和沉淀剂，使浸取母液中消耗的氢氧根得到补充，同时使得浸取母液中富含的铝离子形成沉淀物，之后送往过滤工段进行固液分离，得到的固相沉淀物和液相的浸取液，浸取液返回步骤1)循环利用。/n
【技术特征摘要】
1.一种稀土精矿中杂质铝元素的绿色分离方法，其特征在于，所述的分离方法将富含铝的稀土精矿经浸取、固液分离得到除铝稀土精矿和浸取母液，浸取母液经再生后可循环利用；所述的分离方法具体包括以下步骤：
1)浸取：将稀土精矿加入浸取液中，充分搅拌和混合0.5～5h，之后送往过滤工段进行固液分离，分别得到除铝稀土精矿和浸取母液；
2)浸取母液再生：将步骤1)得到的浸取母液送入浸取母液再生工段，依次加入再生剂和沉淀剂，使浸取母液中消耗的氢氧根得到补充，同时使得浸取母液中富含的铝离子形成沉淀物，之后送往过滤工段进行固液分离，得到的固相沉淀物和液相的浸取液，浸取液返回步骤1)循环利用。
2.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于：所述的步骤1)稀土精矿中稀土氧化物含量不低于85％(重量比)，铝的含量在0.5～5％(重量比)。
3.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于：步骤1)所述的浸取液由碱性离子液体、苛性碱和水三者中的两种或三种物质混合而成；
优选地，步骤1)所述的浸取液由碱性离子液体、苛性碱和水组成，其中，碱性离子液体为以氢氧根为阴离子的离子液体，苛性碱为氢氧化钠或者氢氧化钾，浸取液中碱性离子液体的浓度为0.2～25mol/L，苛性碱的浓度为0.2～6mol/L；
进一步...
【专利技术属性】
技术研发人员：张锁江，王道广，张香平，王均凤，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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