一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法
本专利技术属于湿法冶金领域，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。
技术介绍
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。如上所述，稀土萃取分离过程虽然有诸多避免或减轻钙结晶的方案，但由于工艺限制以及各种方法自身存在的缺陷性，难以对硫酸钙结晶进行有效的预防及去除，一般的稀土分离企业没有采用专门的降钙措施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法，用以解决现有技术难以对硫酸钙结晶进行有效的预防及去除的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法，包括如下步骤：步骤1：确定萃取生产线钙离子浓度富集点，将萃取段高钙水相引至隔油槽进行隔油，通过重力作用以分离水相夹带的浮油和分散油，将水相中石油类含量由原水的180ppm降至30ppm以下，来避免硫酸钙晶种被有机包裹而失去降钙活性；步骤2：将隔油槽中的高钙水相引入至降钙槽，加入硫酸钙活性晶种，开启搅拌反应；步骤3：将降钙槽浆料引入浓密机后进行陈化，实现固液分离；步骤4：将浓密机上层的低钙清液引入缓冲槽，缓冲槽底部沉降的硫酸钙结晶引入浓密机进行固液分离；浓密机底部的浆料回浆至降钙槽，以确保至降钙槽固液比(wt.％)在3～20％范围内；浓密机底部浆料沉降的硫酸钙结晶引入压滤系统压滤除去硫酸钙结晶，降钙后清液引至缓冲槽；步骤5：向缓冲槽降钙后的水相中加入低钙废水对钙离子浓度进一步稀释至钙离子饱和浓度以下，然后再回到萃取分离体系。作为优选地，步骤2中，硫酸钙活性晶种按照固液比质量百分比为3～20％的比例加入，反应30～120min。进一步地，步骤2中，硫酸钙活性晶种按照固液比质量百分比为5％的比例加入，反应60min。作为优选地，步骤3中，浆料在浓密机中的陈化时间为30～120min。进一步地，步骤3中，浆料在浓密机中的陈化时间为60min。作为优选地，步骤5中，低钙废水为硫酸稀土萃取分离过程中萃取皂化产生的低钙皂化废水，减少了后续环保处理废水成本，实现废水循环利用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的方法降钙效果良好，降幅接近50％，有效减少了萃取生产线硫酸钙结晶，减少了箱体清理次数；经过P507稀土萃取转型线，稀土生产线萃余液REO含量一般为8-10g/L，钙含量可达到2g/L(Ca0计，下同)，此时的钙含量在整个冶炼分离流程中处于最高值，该溶液体系属于钙的介稳溶液，通过本专利技术处理方式可降钙至1g/L左右；(2)本专利技术中，降钙后的稀土水相通过加入低钙皂化废水，进一步将钙离子浓度稀释至接近或低于硫酸钙饱和溶解度，以上措施将对萃取转型线避免钙的结晶有很大帮助，延缓萃取线清理，减缓了箱体内硫酸钙结晶，确保了萃取混合、澄清时间，有效降低2#线残液含量，提高了萃取总收率；(3)项目总投资：412.2784万元，每次清理箱子人工费用11万/月，补加P507有机2吨、P204有机5吨、煤油40吨，氧化物损失5吨，箱体清理时间由原来的1个月延长到6个月，年节约费用510万，收率由原来提高0.3％，年创造效益40万，投资回收期为：412/550≈0.75年＝9个月；(4)本专利技术通过添加硫酸钙晶种进行“诱导析晶”降钙，降钙后浆液经过浓密机实现固液分离，清液流入缓冲槽，部分浓浆通过泵体输送实现“回浆”，从而确保降钙反应搅拌槽固液比在合理范围，多余浆料通过泵体输送至压滤机过滤，滤液流回缓冲槽，滤饼弃去，该技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：确定萃取生产线钙离子浓度富集点，将萃取段高钙水相引至隔油槽进行隔油；/n步骤2：将隔油槽中的高钙水相引入至降钙槽，加入硫酸钙活性晶种，开启搅拌反应；/n步骤3：将降钙槽浆料引入浓密机后进行陈化，实现固液分离；/n步骤4：将浓密机上层的低钙清液引入缓冲槽，缓冲槽底部沉降的硫酸钙结晶引入浓密机进行固液分离；浓密机底部的浆料回浆至降钙槽；浓密机底部浆料沉降的硫酸钙结晶引入压滤系统压滤除去硫酸钙结晶，降钙后清液引至缓冲槽；/n步骤5：向缓冲槽降钙后的水相中加入低钙废水对钙离子浓度进一步稀释至钙离子饱和浓度以下，然后再回到萃取分离体系。/n

【技术特征摘要】
1.一种硫酸稀土萃取分离过程中钙离子去除的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：确定萃取生产线钙离子浓度富集点，将萃取段高钙水相引至隔油槽进行隔油；
步骤2：将隔油槽中的高钙水相引入至降钙槽，加入硫酸钙活性晶种，开启搅拌反应；
步骤3：将降钙槽浆料引入浓密机后进行陈化，实现固液分离；
步骤4：将浓密机上层的低钙清液引入缓冲槽，缓冲槽底部沉降的硫酸钙结晶引入浓密机进行固液分离；浓密机底部的浆料回浆至降钙槽；浓密机底部浆料沉降的硫酸钙结晶引入压滤系统压滤除去硫酸钙结晶，降钙后清液引至缓冲槽；
步骤5：向缓冲槽降钙后的水相中加入低钙废水对钙离子浓度进一步稀释至钙离子饱和浓度以下，然后再回到萃取分离体系。

【专利技术属性】
技术研发人员：李虎平，韩满璇，王斌，田斌，胡广寿，
申请(专利权)人：甘肃稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62