一种制备纯净硫酸稀土溶液的方法技术

本发明专利技术涉及一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法，本发明专利技术经两相分步回收稀土，提高稀土回收率。利用稀土硫酸焙烧矿浸出过程稀土溶解的动力学特性及温度对硫酸稀土溶解度影响规律，通过低液固比快速浸出再升温重结晶，使得50％以上的稀土以纯度较高的硫酸稀土重结晶相析出实现稀土与杂质初步分离。剩余稀土通过中和除杂的方式实现与杂质再次分离：(1)可采用碳酸氢镁溶液替代传统工艺的氧化镁一步除杂，使得固体氧化镁总消耗量减少90％，实现镁循环利用且氧化镁引入的杂质及未反应完全产生的渣量也会减少；(2)采用氧化镁两步除杂，较传统工艺固体氧化镁总消耗量减少10％左右。本发明专利技术的制备方法使得稀土的总回收率提高1～3％。收率提高1～3％。收率提高1～3％。

【技术实现步骤摘要】
一种制备纯净硫酸稀土溶液的方法


[0001]本专利技术涉及稀土湿法冶金提取分离领域，尤其涉及一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液方法。

技术介绍

[0002]稀土元素是指包括15种镧系元素及钇和钪在内的17种金属元素。由于稀土资源在发展清洁能源经济和高新技术产业中具有重要的作用，是国家的战略资源。我国典型的稀土矿物资源有内蒙古包头混合型稀土矿(以下简称“包头矿”)、四川和山东的氟碳铈矿及南方七省离子吸附型稀土矿，其中包头稀土矿储量最高，也是我国目前最重要的轻稀土资源。
[0003]当前我国工业上约90％的包头矿采用“第三代酸法”冶炼分离：浓硫酸高温强化焙烧-水浸-氧化镁中和除杂得到较纯净的硫酸稀土溶液(如图1所示)，再进行后续转型分离等工序得到不同的稀土产品。其中水浸过程得到的硫酸稀土浸出液，以稀土氧化物计30～40g/L，在使用固体氧化镁一次性中和除杂时，由于固体氧化镁中含有大量杂质且固液反应效率相对低，产生大量含水率较高的磷铁渣，造成稀土的夹带及吸附损失量相对较高，中和渣需进一步加酸洗涤，增加了酸碱的消耗。因此，稀土湿法冶金提取分离过程中，需针对该过程进一步优化，提出新的优化工艺，以提高稀土收率，降低酸碱消耗。

技术实现思路

[0004]针对稀土精矿经过硫酸焙烧得到的焙烧矿，在水浸和氧化镁中和除杂时，存在液相稀土随渣夹带损失的问题，为了进一步提高了稀土回收率，降低了工艺过程氧化镁及酸消耗，本专利技术提供了一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法，包括：
[0005](1)将硫酸化焙烧稀土矿进行一次浸出，得到过饱和硫酸稀土溶液和一次浸出渣；
[0006](2)将一次浸出得到的过饱和硫酸稀土溶液进行升温结晶得到纯净硫酸稀土晶体和结晶母液；
[0007](3)将所述升温结晶得到的结晶母液经补水或碳酸氢镁溶液后与所述一次浸出得到的浸出渣进行二次浸出及除杂得到二次浸出液和二次浸出渣；
[0008](4)采用所述二次浸出得到的浸出液溶解步骤(2)得到的纯净硫酸稀土晶体得到硫酸稀土溶液。
[0009]进一步的，还包括步骤(5)将硫酸稀土溶液深度除杂，得到纯净硫酸稀土溶液及中和渣。
[0010]进一步的，所述硫酸化焙烧稀土矿为氟碳铈矿、独居石矿、氟碳铈矿与独居石矿、磷钇矿中的至少一种的混合矿经硫酸化焙烧后所得。
[0011]进一步的，所述步骤(1)中一次浸出温度为10～50℃，优选30～45℃，浸出液固比为0.5∶1～4∶1mL/g或m3/t，优选1.0∶1～2.5∶1mL/g或m3/t，浸出时间为1～30min，优选5～15min。
[0012]进一步的，所述步骤(2)中结晶方式包含诱导析晶、升温结晶法中的至少一种，优
选升温结晶法，其中升温结晶法的温度为50～90℃，优选55～70℃，结晶时间为20～120min，优选30～90min。
[0013]进一步的，所述步骤(3)中结晶母液与所述一次浸出得到的浸出渣进行二次浸出包括：二次浸出10～60min后再加入碳酸氢镁溶液除杂并继续浸出，结晶母液与碳酸氢镁溶液总体积∶所述一次浸出的浸出渣质量＝7∶1～15∶1mL/g，浸出温度20～60℃，优选30～40℃，总浸出时间30～180min，优选60～120min，碳酸氢镁浓度以MgO计为2～12g/L，优选6～10g/L。
[0014]进一步的，还包括步骤(6)，将所述二次浸出得到的浸出渣和所述中和渣混合后进行洗涤，所得洗液作为所述步骤(1)制备过饱和硫酸稀土溶液的浸取剂。
[0015]进一步的，所述步骤(3)中结晶母液与所述一次浸出得到的浸出渣进行二次浸出包括：结晶母液补水后与一次浸出得到的浸出渣混合进行二次浸出，结晶母液补水后的总体积∶一次浸出渣质量＝7∶1～15∶1mL/g，浸出温度20～50℃，浸出时间30～180min，优选60～120min。
[0016]进一步的，所述步骤(3)中除杂包括二次浸出液加入含镁碱性物质进行中和至pH＝1.0～2.5，再经固液分离得到一次中和液及一次中和渣，中和温度25～50℃，中和时间30～180min。
[0017]进一步的，还包括步骤(6)，将步骤(3)中所述二次浸出得到的浸出渣、一次中和渣和步骤(5)中深度除杂得到的所述中和渣混合后进行洗涤，洗液作为所述步骤(1)制备过饱和硫酸稀土溶液的浸取剂。
[0018]进一步的，所述步骤(4)中溶解中所述二次浸出得到的浸出液与所述纯净硫酸稀土晶体液固比15∶1～30∶1mL/g，温度25～45℃。
[0019]进一步的，所述步骤(5)中和时加入含镁碱性物质，中和温度25～40℃，中和时间30～180min，中和pH＝3.0～4.0。
[0020]本专利技术另一方面提供一种纯净硫酸稀土溶液，采用所述的从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法制备，其特征在于，所述纯净硫酸稀土溶液稀土氧化物总浓度为30～40g/L，铁的氧化物含量＜30mg/L，磷的氧化物含量＜1mg/L。
[0021]本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0022](1)本专利技术两相分步回收稀土，提高稀土回收率，降低氧化镁消耗：利用稀土的硫酸焙烧矿浸出过程稀土与铁溶解的动力学特性(能够快速浸出达到超过饱和状态)及硫酸稀土溶解度随温度升高而降低的特性，采用低液固比快速浸出再升温重结晶，使得50％以上的稀土以纯度较高的硫酸稀土重结晶相析出实现稀土与主要杂质元素铁、磷的初步分离。通过中和除杂使液相中主要杂质铁、磷优先形成磷酸铁及氢氧化物沉淀实现与剩余部分存在于浸出液中的稀土分离，中和除杂过程：(1)可采用碳酸氢镁溶液替代传统工艺的氧化镁一步除杂，使得固体氧化镁总消耗量减少90％，实现镁循环利用且氧化镁引入的杂质及未反应完全产生的渣量也会减少；(2)采用氧化镁两步中和除杂(低pH条件下粗除杂，高pH条件深度除杂)，相对于传统氧化镁一步除杂工艺，大大降低了操作难度、提高了反应稳定性及氧化镁的中和效率，固体氧化镁总消耗量减少10％左右。两相分步回收稀土使得参与中和除杂过程液相稀土浓度较传统一步降低约50％，因此减少了原工艺外排湿渣中稀土的夹带损失及中和过程水解损失，使得稀土的总回收率提高1～3％。
[0023](2)降低酸耗：由于稀土由固、液两相分步回收，因此在中和除杂过程中浸出液中稀土浓度大幅降低，减少了原工艺外排湿渣中稀土的夹带损失及中和过程水解损失，因而也降低了原工艺中和渣洗涤过程为溶解回收水解损失的稀土而加入的酸量。
附图说明
[0024]图1为传统的硫酸化焙烧稀土矿水浸及氧化镁一步中和除杂工艺流程示意图。
[0025]图2为本专利技术采用碳酸氢镁二次浸出制备纯净硫酸稀土溶液的流程示意图。
[0026]图3为本专利技术采用非碳酸氢镁二次浸出制备纯净硫酸稀土溶液的流程示意图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法，其特征在于，包括：(1)将稀土精矿经过硫酸焙烧得到的焙烧矿进行一次浸出，得到过饱和硫酸稀土溶液和一次浸出渣；(2)将一次浸出得到的过饱和硫酸稀土溶液进行结晶得到纯净硫酸稀土晶体和结晶母液；(3)将所述结晶得到的结晶母液经补水或碳酸氢镁溶液后与所述一次浸出得到的浸出渣进行二次浸出及除杂得到二次浸出液和二次浸出渣；(4)采用所述二次浸出得到的浸出液溶解步骤(2)得到的纯净硫酸稀土晶体得到硫酸稀土溶液。2.根据权利要求1所述的一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法，其特征在于，还包括步骤(5)将硫酸稀土溶液深度除杂，得到纯净硫酸稀土溶液及中和渣。3.根据权利要求1或2所述的一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法，其特征在于，所述硫酸化焙烧稀土矿为氟碳铈矿与独居石矿、磷钇矿中的至少一种的混合矿经硫酸化焙烧后所得。4.根据权利要求1或2所述的一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法，其特征在于，所述步骤(1)中一次浸出温度为10～50℃，优选30～45℃，浸出液固比为0.5～4：1mL/g或m3/t，优选1～2.5：1mL/g或m3/t，浸出时间为1～30min，优选5～15min。5.根据权利要求1或2所述的一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法，其特征在于，所述步骤(2)中结晶方式包含诱导析晶、升温结晶法中的至少一种，优选升温结晶法，结晶温度为50～90℃，优选55～70℃，结晶时间为20～120min，优选30～90min。6.根据权利要求2所述的一种从硫酸化焙烧稀土矿制备纯净硫酸稀土溶液的方法，其特征在于，所述步骤(3)中结晶母液与所述一次浸出得到的浸出渣进行二次浸出包括：二次浸出10～60min后再加入碳酸氢镁溶液除杂并继续浸出，结晶母液与碳酸氢镁溶液总体积：所述一次浸出的浸出渣质量＝7:1～15:1mL/g或m3/t，浸出温度20～60℃，优选30～40℃，总浸出时间30～180min，优选90～120min，碳酸氢镁浓度以MgO计为2～12g/L，优选6～10g/L。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宗玉，陈世梁，黄小卫，徐旸，王猛，赵岩岩，崔大立，夏超，魏煜青，
申请(专利权)人：河北雄安稀土功能材料创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：