一种从煤矸石中分离提取稀土元素的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及稀土元素的分离提取领域，具体而言，涉及一种从煤矸石中分离提取稀土元素的方法及其应用。所述从煤矸石中分离提取稀土元素的方法包括：将煤矸石依次进行焙烧活化、酸浸、萃取、洗涤和反萃取；所述焙烧活化的温度为600~650℃；所述萃取的萃取剂的制备方法包括以下步骤：将甲基三丁基铵盐在混床阴离子树脂中进行阴离子置换反应，得到甲基三丁基氢氧化铵；所述甲基三丁基氢氧化铵与2

A method for separating and extracting rare earth elements from coal gangue and its application

【技术实现步骤摘要】
一种从煤矸石中分离提取稀土元素的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及稀土元素的分离提取领域，具体而言，涉及一种从煤矸石中分离提取稀土元素的方法及其应用。

技术介绍

[0002]稀土元素（REE）包括镧系元素、钇和钪共17种元素，稀土因其独特而优异的磁、光、电、催化等物理化学特性，是公认的未来科技发展必须依赖的关键战略金属，被誉为“现代工业维生素”和“21世纪新材料宝库”，在新能源汽车、风力发电、新型显示与照明、工业机器人、电子信息、航空航天、节能环保及高端装备制造等战略性新兴产业中均发挥着不可或缺的核心关键作用。稀土的绿色高效提取、分离提纯是稀土高新材料及应用发展的重要物质保障。
[0003]目前稀土储量仅为36.7%，却供应60%以上的稀土市场，随着传统稀有金属矿床的开采利用，再过20年左右，稀土、锗、铟等战略资源面临枯竭危机，而煤和含煤岩系将成为分离提取稀有金属元素最具有希望的来源，需要对煤及煤系物中稀土的提取进行重点布局研究。
[0004]煤中含有稀土元素是煤矸石中富集稀土元素的前提，煤炭资源中富集稀土元素，个别地区煤中稀土元素接近或达到传统稀土矿的工业品位，煤炭资源的总量约5.9万亿吨，其中2021年煤炭开采量40.7亿吨，排放煤矸石约6亿吨，很多煤层中富含稀土元素。目前煤系物中稀土的分离富集是稀土提取研究的关键，湿法冶金联合萃取法是从矿物中分离富集稀土的有效方法，但存在煤矸石浸出活性低导致浸出效率低、碳排放高以及酸浓度高等问题制约，以及溶剂萃取工艺流程长、萃取体系易乳化及挥发性有机物的环境污染等问题。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个方面，涉及一种从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，包括以下步骤：将煤矸石依次进行焙烧活化、酸浸、萃取、洗涤和反萃取；其中，所述焙烧活化的温度为600~650℃；所述萃取的萃取剂的制备方法包括以下步骤：将甲基三丁基铵盐在混床阴离子树脂中进行阴离子置换反应，得到甲基三丁基氢氧化铵；所述甲基三丁基氢氧化铵与2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯进行氢离子置换反应。
[0007]所述的从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，方法简单，易操作，成本低，对环境友好，分离提取稀土元素的效率高。
[0008]本专利技术的另一个方面，还涉及一种煤系矿产的利用方法，包括所述的从煤矸石中分离提取稀土元素的方法。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
（1）本专利技术所提供的从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，采用除杂、预富集、焙烧活化等特定的分离提取步骤，有助于降低后续浸出药剂成本，提高浸出效率，同时减少对环境的损害。
[0010]（2）本专利技术采用特定方法得到的萃取剂，与传统萃取剂相比，本专利技术采用的萃取剂可以选择性的萃取稀土元素，萃取煤矸石中稀土元素的效率更高，本专利技术采用的萃取剂不受控于体系pH，因此在分离提取稀土元素时，无需皂化或者酸洗，简化分离提取工艺，降低成本；同时在萃取过程中无离子液体的损失，达到了绿色环保的要求。
具体实施方式
[0011]下面将结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0012]本专利技术的一个方面，涉及一种从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，包括以下步骤：将煤矸石依次进行焙烧活化、酸浸、萃取、洗涤和反萃取；其中，所述焙烧活化的温度为600~650℃；所述萃取的萃取剂的制备方法包括以下步骤：将甲基三丁基铵盐在混床阴离子树脂中进行阴离子置换反应，得到甲基三丁基氢氧化铵；所述甲基三丁基氢氧化铵与2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯进行氢离子置换反应。
[0013]在一些具体的实施方式中，所述焙烧活化的温度例如可以为，但不限于600℃、610℃、620℃、630℃、640℃或650℃。
[0014]所述的从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，方法简单，成本低，对环境友好，分离提取稀土元素的效率高。
[0015]煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。煤矸石含碳质，并且具有低发热量的特性。
[0016]本专利技术采用焙烧对煤矸石进行活化，能够有效降低后续浸出药剂的成本，提高浸出效率。本专利技术采用焙烧活化的方法能够将煤矸石中稀土形态转化为可溶形态，以高岭石为代表的粘土矿物在焙烧过程中发生了剧烈的脱羟基反应，偏高岭土化程度加深，铝硅酸盐矿物晶格遭到破坏，稀土元素受到活化，从矿物中逸出，浸出率增加。
[0017]本专利技术的萃取剂是采用特定的合成方法制备得到，相对于传统的萃取剂，与传统萃取剂相比，本专利技术采用的萃取剂可以选择性的萃取稀土元素，萃取煤矸石中稀土元素的效率更高，本专利技术采用的萃取剂不受控于体系pH，因此在分离提取稀土元素时，无需皂化或者酸洗，简化分离提取工艺，降低成本；同时在萃取过程中无离子液体的损失，达到了绿色环保的要求。
[0018]优选地，所述煤矸石的粒径≥200目。
[0019]在一些具体的实施方式中，所述煤矸石的粒径例如可以为，但不限于200目、250目、300目、325目或400目。
[0020]优选地，所述煤矸石中稀土元素的含量为80.72~578.66μg/g。
[0021]在一些具体的实施方式中，所述煤矸石中稀土元素的含量例如可以为，但不限于80.72μg/g、90μg/g、150μg/g、200μg/g、250μg/g、300μg/g、350μg/g、400μg/g、450μg/g、500μg/g或578.66μg/g。
[0022]煤矸石中稀土元素的含量达到一定范围时，有利于提高稀土元素的萃取率。
[0023]优选地，所述焙烧活化的时间为1~3h。
[0024]在一些具体的实施方式中，所述焙烧活化的时间例如可以为，但不限于1h、1.5h、2h、2.5h或3h。
[0025]优选地，所述焙烧活化过程产生的废气经尾气处理系统处理后排放。
[0026]优选地，所述酸浸的酸液包括盐酸。
[0027]优选地，柠檬酸可作为辅助浸出剂，提高浸出率。
[0028]优选地，所述酸浸的酸液浓度为2~4mol/L。
[0029]在一些具体的实施方式中，所述酸浸的酸液浓度例如可以为，但不限于2mol/L、2.5mol/L、3mol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：将煤矸石依次进行焙烧活化、酸浸、萃取、洗涤和反萃取；其中，所述焙烧活化的温度为600~650℃；所述萃取的萃取剂的制备方法包括以下步骤：将甲基三丁基铵盐在混床阴离子树脂中进行阴离子置换反应，得到甲基三丁基氢氧化铵；所述甲基三丁基氢氧化铵与2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯进行氢离子置换反应。2.根据权利要求1所述的从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，其特征在于，所述煤矸石中稀土元素的含量为80.72~578.66μg/g。3.根据权利要求1所述的从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，其特征在于，所述焙烧活化的时间为1~3h。4.根据权利要求1所述的从煤矸石中分离提取稀土元素的方法，其特征在于，所述酸浸的酸液包括盐酸；所述酸浸的酸液浓度为2~4mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏祥，洪梦婷，汪竞争，宁可佳，施颖，邓久帅，黄根，崔家画，
申请(专利权)人：北京矿山智选科技有限公司，
类型：发明
国别省市：