集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统及方法，系统包括碳酸氢铵供应模块、絮凝剂供应模块、多级串联除杂/沉淀搅拌模块、除杂/产品浓密机、浸矿剂配制模块等。操作自动化，工艺参数自动调节控制，控制更精准；除杂效果好，产品质量更优且更稳定，并节约试剂和降低生产成本；设备设施高度集约化，同等生产能力的水冶车间占地面积较现有技术大幅减少；实现了大规模生产，同等占地面积的水冶车间，以高度集成的设备设施，获得远大于现有技术的母液处理能力和产品产量生产能力。将原地浸出矿山与母液处理车间衔接起来，合理规划采区，实现矿山有序开采，合理利用工艺溶液，调控水平衡，有利于矿山环保管理，实现绿色矿山。

【技术实现步骤摘要】
集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统及方法
本专利技术涉及湿法冶金
，尤其是一种集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统及方法。
技术介绍
目前，离子型稀土矿浸出母液除杂、沉淀多采用碳酸氢铵沉淀法，或者混合早期曾使用草酸作为沉淀剂，后来逐渐未淘汰。在碳酸盐除杂过程中，决定除杂效果好坏的首要因素是除杂终点pH控制，由于浸出液杂质组分主要为Al、Fe、Mg、Ca、Si等，除杂过程生成的的氢氧化物沉淀物多为絮状物，因质量较轻而悬浮，沉降速度慢，澄清时间长，给固液分离带来困难，且因细小沉淀物(渣头)易被上清液带入产品沉淀工序，影响产品质量。沉淀同样需要控制终点pH，而稀土产品沉淀得到的碳酸稀土产物同样为絮状物，固液分离困难，也因细小产品沉淀物易被上清液带走，进入浸矿液配制系统，降低稀土回收率。离子型稀土浸出母液除杂和产品沉淀工艺多采用间歇手工操作，存在的主要问题有：(1)需要大量除杂池、沉淀池、陈化池；(2)操作复杂，依靠人眼判断上清液，参数控制不稳定；(3)操作周期长，除杂和沉淀单次操作需要12h。离心萃取法富集可实现连续操作，现处于试验阶段，制约其工业应用的关键因素：一是除油和回收有机相成本高，二是设备配置复杂及投资过大。现有技术的一种处理方案，结合图1，包括以下步骤：(1)母液除杂。利用地形高度差，母液被引流到水冶车间母液中转池，中转池的母液再经引流到除杂池。再将高位槽的5％碳铵水溶液引流到母液除杂池，并不断用气泵搅拌均匀，控制碳铵水溶液用量至池中母液pH值为5.4左右即可，除杂后的母液经自然沉降后，通过调节引流管道与水面的角度，将澄清液引流到沉淀池；下部的浓密通过调节管道与水面的角度，引流到车间废渣池中存放处理。在温度为常温，搅拌时间1h条件下，铝、铁等杂质去除率大于90％，稀土的损失率3～5％。除杂池的使用周期是12小时。(2)除杂液沉淀。高位槽的饱和碳铵水溶液引流到沉淀池，并不断用气泵搅拌均匀，控制碳铵水溶液用量至池中母液pH值为6.7左右即可，经自然澄清后，下部的浓密为碳酸稀土结晶，经调节引流管道与水面的角度引流到产品池；上清液引流到配液池处理后重新配液或作为顶水使用。在温度为常温，搅拌时间30～60min的条件下，稀土沉淀率约为96～98％。沉淀池的使用周期是12h。(3)上清液回调及配液。开动气泵搅拌，再缓慢打开浓硫酸槽阀，采用pH在线监测仪控制硫酸的加入量。配液池的使用周期7.5h(加硫酸和空气搅拌除杂时间为2h，泵输送进出时间5.5h)。(4)陈化、压滤及包装。稀土碳酸盐浓密部分颗粒微细，直接压滤易导致稀土微细颗粒穿透滤布，造成稀土损失。稀土碳酸盐在沉淀过程中，经过晶核长大成型过程，长大成型时间平均为7天，再进入板框压滤机压滤装包入库。产品池使用周期为8天(陈化平均时间7天，过滤时间1天)。(5)废渣处理。采用稀硫酸淋洗废渣，再用清水淋洗，淋洗液通过地沟自流到集液池，集液池再通过泵送到除杂池循环回收稀土金属，处理后的废渣经过滤，滤渣存放定期出售。渣头池使用周期为360天。该方案主要存在以下缺陷：(1)设备设施配置过于简单，操作粗放，工艺参数控制随性，不可避免造成试剂消耗过高、除杂效率低和产品质量差；(2)渣头及产品均为絮状沉淀物、沉降速度慢，上清液清澈度视觉误差与清液排放掌控因人而异，易造成除杂不彻底和回收度低；(3)除杂和沉淀均在池中进行，并采用空气搅拌，工人劳动环境差；(4)固液分离周期长，单位体积池子处理能力小，需要的池子多，占地面积大；(5)除杂、沉淀均采用人工手动操作，不能实现工厂化作业，难以实现自动化操作。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理方法，通过合理配置设备及优化流程，实现集约化、大规模、连续性的离子型稀土矿浸出母液处理。为达到上述目的，本专利技术提供了一种集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，包括母液储池、碳酸氢铵供应模块、絮凝剂供应模块、多级串联除杂搅拌模块、除杂浓密机、浸出槽、第一压滤机、多级串联沉淀搅拌模块、产品浓密机、第二压滤机以及浸矿剂配制模块；所述母液储池存储离子型稀土矿浸出母液，供应至所述多级串联除杂搅拌模块；所述碳酸氢铵供应模块供应的第一浓度的碳酸氢铵溶液和第二浓度的碳酸氢铵溶液；所述絮凝剂供应模块供应絮凝剂溶液；所述多级串联除杂搅拌模块搅拌母液，混入第一浓度碳酸氢铵溶液，调整pH值至第一设定值后供应至所述除杂浓密机；所述除杂浓密机混入絮凝剂溶液，搅拌均匀，进行浓密和澄清，溢流排出含稀土的除杂清液至所述多级串联沉淀搅拌模块；底流在除杂浓密机的浓密池陈化后，排出至浸出槽，浸出后，注入第一压滤机过滤形成渣头沉淀物和过滤液，过滤液返回所述母液储池；所述多级串联沉淀搅拌模块向除杂清液中混入第二浓度碳酸氢铵溶液，搅拌均匀，调整pH值至第二设定值后供应至所述产品浓密机；所述产品浓密机混入絮凝剂溶液，搅拌均匀，进行浓密和澄清，底流在产品浓密机的浓密池陈化后，注入所述第二压滤机过滤获得产品，溢流排出上清液；所述浸矿剂配制模块采用上清液配置不同浓度的浸矿剂，供应至山上开采矿块。进一步地，所述多级串联除杂搅拌模块包括6级串联除杂搅拌槽、第一PI控制单元、第一pH值检测单元、第二PI控制单元以及第二pH值检测单元；第一级除杂搅拌槽中加入母液和第一浓度碳酸氢铵溶液，第一pH值检测单元检测第二级除杂搅拌槽内的pH值并反馈给所述第一PI控制单元；所述第一PI控制单元，在第二级除杂搅拌槽内的pH值低于4.8时，调高第一级除杂搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量，在高于5.2时，调低第一级除杂搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量；第三级除杂搅拌槽中加入第一浓度碳酸氢铵溶液，第二pH值检测单元检测第六级除杂搅拌槽内的pH值并反馈给所述第二PI控制单元；所述第二PI控制单元，在第六级除杂搅拌槽内的pH值低于5.2时，调高第三级除杂搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量，在高于5.4时，调低第三级除杂搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量。进一步地，所述多级串联沉淀搅拌模块包括6级串联沉淀搅拌槽、第三PI控制单元、第三pH值检测单元、第四PI控制单元以及第四pH值检测单元；第一级沉淀搅拌槽中加入除杂清液和第二浓度碳酸氢铵溶液，第三pH值检测单元检测第二级沉淀搅拌槽内的pH值并反馈给所述第三PI控制单元；所述第三PI控制单元，在第二级沉淀搅拌槽内的pH值低于6.1时，调高第一级沉淀搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量，在高于6.5时，调低第一级沉淀搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量；第三级沉淀搅拌槽中加入第二浓度碳酸氢铵溶液，第四pH值检测单元检测第六级沉淀搅拌槽内的pH值并反馈给所述第四PI控制单元；所述第四PI控制单元，在第二级搅拌槽内的pH值低于6.5时，调高第三级沉淀搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量，在高于6.7时，调低第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，其特征在于，包括母液储池、碳酸氢铵供应模块、絮凝剂供应模块、多级串联除杂搅拌模块、除杂浓密机、浸出槽、第一压滤机、多级串联沉淀搅拌模块、产品浓密机、第二压滤机以及浸矿剂配制模块；/n所述母液储池存储离子型稀土矿浸出母液，供应至所述多级串联除杂搅拌模块；/n所述碳酸氢铵供应模块供应的第一浓度的碳酸氢铵溶液和第二浓度的碳酸氢铵溶液；/n所述絮凝剂供应模块供应絮凝剂溶液；/n所述多级串联除杂搅拌模块搅拌母液，混入第一浓度碳酸氢铵溶液，调整pH值至第一设定值后供应至所述除杂浓密机；/n所述除杂浓密机混入絮凝剂溶液，搅拌均匀，进行浓密和澄清，溢流排出含稀土的除杂清液至所述多级串联沉淀搅拌模块；底流在除杂浓密机的浓密池陈化后，排出至浸出槽，浸出后，注入第一压滤机过滤形成渣头沉淀物和过滤液，过滤液返回所述母液储池；/n所述多级串联沉淀搅拌模块向除杂清液中混入第二浓度碳酸氢铵溶液，搅拌均匀，调整pH值至第二设定值后供应至所述产品浓密机；/n所述产品浓密机混入絮凝剂溶液，搅拌均匀，进行浓密和澄清，底流在产品浓密机的浓密池陈化后，注入所述第二压滤机过滤获得产品，溢流排出上清液，供应至浸矿剂配制模块；/n所述浸矿剂配制模块采用上清液配置不同浓度的浸矿剂。/n...

【技术特征摘要】
1.一种集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，其特征在于，包括母液储池、碳酸氢铵供应模块、絮凝剂供应模块、多级串联除杂搅拌模块、除杂浓密机、浸出槽、第一压滤机、多级串联沉淀搅拌模块、产品浓密机、第二压滤机以及浸矿剂配制模块；
所述母液储池存储离子型稀土矿浸出母液，供应至所述多级串联除杂搅拌模块；
所述碳酸氢铵供应模块供应的第一浓度的碳酸氢铵溶液和第二浓度的碳酸氢铵溶液；
所述絮凝剂供应模块供应絮凝剂溶液；
所述多级串联除杂搅拌模块搅拌母液，混入第一浓度碳酸氢铵溶液，调整pH值至第一设定值后供应至所述除杂浓密机；
所述除杂浓密机混入絮凝剂溶液，搅拌均匀，进行浓密和澄清，溢流排出含稀土的除杂清液至所述多级串联沉淀搅拌模块；底流在除杂浓密机的浓密池陈化后，排出至浸出槽，浸出后，注入第一压滤机过滤形成渣头沉淀物和过滤液，过滤液返回所述母液储池；
所述多级串联沉淀搅拌模块向除杂清液中混入第二浓度碳酸氢铵溶液，搅拌均匀，调整pH值至第二设定值后供应至所述产品浓密机；
所述产品浓密机混入絮凝剂溶液，搅拌均匀，进行浓密和澄清，底流在产品浓密机的浓密池陈化后，注入所述第二压滤机过滤获得产品，溢流排出上清液，供应至浸矿剂配制模块；
所述浸矿剂配制模块采用上清液配置不同浓度的浸矿剂。


2.根据权利要求1所述的集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，其特征在于，所述多级串联除杂搅拌模块包括6级串联除杂搅拌槽、第一PI控制单元、第一pH值检测单元、第二PI控制单元以及第二pH值检测单元；
第一级除杂搅拌槽中加入母液和第一浓度碳酸氢铵溶液，第一pH值检测单元检测第二级除杂搅拌槽内的pH值并反馈给所述第一PI控制单元；
所述第一PI控制单元，在第二级除杂搅拌槽内的pH值低于4.8时，调高第一级除杂搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量，在高于5.2时，调低第一级除杂搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量；
第三级除杂搅拌槽中加入第一浓度碳酸氢铵溶液，第二pH值检测单元检测第六级除杂搅拌槽内的pH值并反馈给所述第二PI控制单元；
所述第二PI控制单元，在第六级除杂搅拌槽内的pH值低于5.2时，调高第三级除杂搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量，在高于5.4时，调低第三级除杂搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量。


3.根据权利要求1或2所述的集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，其特征在于，所述多级串联沉淀搅拌模块包括6级串联沉淀搅拌槽、第三PI控制单元、第三pH值检测单元、第四PI控制单元以及第四pH值检测单元；
第一级沉淀搅拌槽中加入除杂清液和第二浓度碳酸氢铵溶液，第三pH值检测单元检测第二级沉淀搅拌槽内的pH值并反馈给所述第三PI控制单元；
所述第三PI控制单元，在第二级沉淀搅拌槽内的pH值低于6.1时，调高第一级沉淀搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量，在高于6.5时，调低第一级沉淀搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量；
第三级沉淀搅拌槽中加入第二浓度碳酸氢铵溶液，第四pH值检测单元检测第六级沉淀搅拌槽内的pH值并反馈给所述第四PI控制单元；
所述第四PI控制单元，在第二级搅拌槽内的pH值低于6.5时，调高第三级沉淀搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量，在高于6.7时，调低第三级沉淀搅拌槽中加入碳酸氢铵溶液的流量。


4.根据权利要求1或2所述的集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，其特征在于，还包括清水储槽提供清水，上清液储槽储存排出的上清液。


5.根据权利要求4所述的集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，其特征在于，所述碳酸氢铵供应模块包括碳酸氢铵储槽、第一浓度配置槽以及第二浓度配置槽；所述第二浓度配置槽中由碳酸氢铵储槽中注入高浓度碳酸氢铵溶液，加入上清液搅拌，形成第二浓度的碳酸氢铵溶液，当上清液不足时加入清水；所述第一浓度配置槽中注入第二浓度的碳酸氢铵溶液，加入上清液搅拌，形成第一浓度的碳酸氢铵溶液，当上清液不足时加入清水。
进一步地，第一浓度的碳酸氢铵溶液浓度为40～60g/L，第二浓度的碳酸氢铵溶液浓度为140～160g/L。


6.根据权利要求5所述的集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，其特征在于，还包括应急池，存储离子型稀土矿浸出母液，用于母液处理设备故障时应急使用。


7.根据权利要求4所述的集约化大规模离子型稀土矿浸出母液连续处理系统，其特征在于，絮凝剂供应模块包括螺旋给料机、絮凝剂配置槽、絮凝剂输送泵以及用量控制单元，絮凝剂加入螺旋给料机的料斗中，由螺旋给...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳救荣，曾小石，谢卫军，向秋林，刘康，
申请(专利权)人：五矿稀土江华有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43