从粉煤灰工业废水中分离铈的方法、高纯氧化铈的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种从粉煤灰工业废水中分离铈的方法、高纯氧化铈的制备方法。该分离铈的方法包括以下步骤：使用稀释萃取剂对粉煤灰工业废水进行萃取，得到稀土有机相使用反萃剂进行反萃，得到稀土反萃液，调节稀土反萃液的pH至0.5～1.5，然后使用氧化剂进行氧化，得到含铈沉淀。本发明专利技术首次提出从粉煤灰酸法提铝的工业废水中分离铈并制备高纯氧化铈的方法，可以在分离得到含铈物料的同时，有效降低后续其他稀土的萃取负担，降低生产成本；该方法简单易操作，铈的回收率可以达到95％以上，方便后续利用，且分离得到的铈能够进行纯度大于99.9％的高纯氧化铈的制备，更适合工业大生产，为粉煤灰的高价值化利用提供了新的途径。为粉煤灰的高价值化利用提供了新的途径。

【技术实现步骤摘要】
从粉煤灰工业废水中分离铈的方法、高纯氧化铈的制备方法


[0001]本专利技术涉及痕量稀土回收
，具体而言，涉及一种从粉煤灰工业废水中分离铈的方法、高纯氧化铈的制备方法。

技术介绍

[0002]准格尔矿区煤的无机组分中有价元素含量较高，含有丰富的铝、镓、锂和稀土，均为国民经济重要资源，其中Al2O3含量50～60％，稀土总量0.09～0.12％，稀土中轻稀土占90％以上，其中铈占稀土总量的70％。在酸法生产氧化铝的过程中，这些有价元素会在提铝废水中富集。通常在进行稀土分离之前可以通过化学工艺法去除其中的铈，进而简化其他稀土资源的分离，这样可以减除工厂进料消耗资源的50％，从而降低了工厂的投资成本和运营成本，分离得到的氧化铈产物可以用于工业中生产玻璃抛光材料。
[0003]然而，由于准格尔矿区产出的粉煤灰的化学组成和物相组成均与现有的稀土矿床不同，因此，现有的稀土元素提取方法并不适用于该矿区粉煤灰稀土的提取，迄今为止，从粉煤灰中提取稀土元素的研究报导也很少，有关铈元素的分离文献更少，而且试验过程中用的原料多为实验室配置的溶液，料浆中的元素相对单一，回收难度较小，并不能应用于工业大生产中进行铈的分离和高纯氧化铈的制备。而且，粉煤灰酸法生产氧化铝的工业废水组成相对于其他已有技术所采用的原料更加复杂，因此，需要研究新的针对粉煤灰酸法生产氧化铝工业废水中的稀土元素，尤其是铈的分离富集方法，并进行高纯氧化铈的制备。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种从粉煤灰工业废水中分离铈的方法、高纯氧化铈的制备方法，以解决现有技术中难以从粉煤灰酸法提铝的工业废水中分离铈，且由此制备得到的氧化铈纯度较低的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种从粉煤灰工业废水中分离铈的方法，方法包括以下步骤：步骤S1，使用稀释萃取剂对粉煤灰工业废水进行萃取，得到稀土有机相；步骤S2，使用反萃剂对稀土有机相进行反萃，得到稀土反萃液；步骤S3，调节稀土反萃液的pH至0.5～1.5，然后使用氧化剂进行氧化，得到含铈沉淀；其中，粉煤灰工业废水中的溶质包含氯化铝、氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化锂和稀土氯化物，稀土氯化物至少包括氯化铈；氧化剂为臭氧、双氧水和次氯酸钠的一种或多种。
[0006]进一步地，步骤S3中，氧化剂与粉煤灰工业废水中铈的摩尔比为(1.0～1.5):1；优选地，氧化过程中，控制氧化温度为40～60℃，氧化时间为0.5～2h。
[0007]进一步地，步骤S1中，稀释萃取剂中，萃取剂为P204、P507、P350、TBP、N1923和N263的一种或多种，稀释剂为异辛醇、煤油和正己烷的一种或多种；优选地，萃取剂与稀释剂的体积比为1:1～1:5；更优选地，萃取剂为N1923和/或TBP；步骤S2中，反萃剂为氯化铵、硫酸、硝酸和盐酸的一种或多种，优选地，反萃剂的浓度为1～5mol/L，更优选为2～4mol/L。
[0008]进一步地，步骤S1中，萃取方式为错流萃取，且稀释萃取剂与粉煤灰工业废水的体
积比为1:1～1:20，萃取体系pH值为1～7，萃取级数为1～6级，萃取温度为25～60℃；优选地，稀释萃取剂与粉煤灰工业废水的体积比为1:3～1:10，萃取体系pH值为1.5～5，萃取级数为3～4级，萃取温度为25～40℃；步骤S2中，反萃方式为错流反萃，且反萃剂与稀土有机相的体积比为1:1～1:10，反萃体系pH值为0.5～7，反萃级数为1～4级，反萃温度为25～60℃；优选地，反萃剂与稀土有机相的体积比为1:3～1:8，反萃体系pH值为0.5～5，反萃级数为1～3级，反萃温度为25～40℃。
[0009]进一步地，步骤S3中还包括将含铈沉淀使用2～8倍体积的pH为1～3的水进行洗涤的步骤，洗涤时间为10～40min。
[0010]进一步地，粉煤灰工业废水各成分含量如下：氯化铝5～7g/L、氯化钙22～26g/L、氯化镁2.0～2.4g/L、氯化钾2.2～2.3g/L、氯化钠2.8～3.2g/L、氯化锂0.4～0.6g/L、稀土氯化物1.5～2.1g/L。
[0011]根据本专利技术的另一方面，提供了一种高纯氧化铈的制备方法，包括以下步骤：步骤L1，将本专利技术的制备方法制备得到的含铈沉淀进行第一焙烧，得到粗氧化铈；然后将粗氧化铈与无机酸混合并进行升温溶出，得到含铈溶液；步骤L2，向含铈溶液中加入草酸，得到草酸铈沉淀；步骤L3，将草酸铈沉淀进行第二焙烧，得到高纯氧化铈；其中，高纯氧化铈的纯度大于99.9％。
[0012]进一步地，步骤L1中，第一焙烧的温度为600～1000℃，优选为800～950℃；第一焙烧的时间1～3h，优选为2～2.5h；升温溶出过程中，将温度升至90～160℃并溶出2～5h；优选地，粗氧化铈与无机酸的重量比为1:(0.5～3)。
[0013]进一步地，步骤L2中，草酸与含铈溶液中铈的重量比为(1.0～2.2):1。
[0014]进一步地，步骤L3中，先将草酸铈沉淀用2～5倍体积的软化水洗涤，然后进行第二焙烧；优选地，第二焙烧的温度为600～1000℃，优选为800～950℃；第二焙烧的时间1～3h，优选为2～2.5h。
[0015]应用本专利技术首次提出的从粉煤灰酸法提铝的工业废水中分离铈并制备高纯氧化铈的方法，采用合适的氧化剂在酸性条件下对成分复杂的粉煤灰工业废水中的铈元素进行氧化，能够将三价铈离子氧化为四价，利用四价铈与三价稀土元素之间的化学性质差异，使得铈元素可以氢氧化铈的形式优先沉淀，从而可以在分离得到含铈物料的同时，有效降低后续其他稀土的萃取负担，降低生产成本。该方法简单易操作，铈的回收率可以达到95％以上，方便后续利用。且分离得到的铈能够进行纯度大于99.9％的高纯氧化铈的制备，更适合工业大生产，为粉煤灰的高价值化利用提供了新的途径。
具体实施方式
[0016]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0017]正如本专利技术
技术介绍
中所述，现有技术中难以从粉煤灰酸法提铝的工业废水中分离铈以及制备得到的氧化铈纯度较低的问题。为了解决上述问题，本专利技术在一种典型的实施方式中，提供了一种从粉煤灰工业废水中分离铈的方法，包括以下步骤：步骤S1，使用稀释萃取剂对粉煤灰工业废水进行萃取，得到稀土有机相；步骤S2，使用反萃剂对稀土有机相进行反萃，得到稀土反萃液；步骤S3，调节稀土反萃液的pH至0.5～1.5，然后使用氧化剂进
行氧化，得到含铈沉淀；其中，粉煤灰工业废水中的溶质包含氯化铝、氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化锂和稀土氯化物，稀土氯化物至少包括氯化铈；氧化剂为臭氧、双氧水和次氯酸钠的一种或多种。
[0018]粉煤灰酸法提铝的工业废水成分复杂，其溶质包含氯化铝、氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化锂和稀土氯化物等各种杂质，稀土氯化物至少包括氯化铈，常规萃取方法容易受到诸多杂质的影响导致铈难以彻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从粉煤灰工业废水中分离铈的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1，使用稀释萃取剂对所述粉煤灰工业废水进行萃取，得到稀土有机相；步骤S2，使用反萃剂对所述稀土有机相进行反萃，得到稀土反萃液；步骤S3，调节所述稀土反萃液的pH至0.5～1.5，然后使用氧化剂进行氧化，得到含铈沉淀；其中，所述粉煤灰工业废水中的溶质包含氯化铝、氯化钙、氯化镁、氯化钾、氯化钠、氯化锂和稀土氯化物，所述稀土氯化物至少包括氯化铈；所述氧化剂为臭氧、双氧水和次氯酸钠的一种或多种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述氧化剂与所述粉煤灰工业废水中铈的摩尔比为(1.0～1.5):1；优选地，所述氧化过程中，控制氧化温度为40～60℃，氧化时间为0.5～2h。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述稀释萃取剂中，萃取剂为P204、P507、P350、TBP、N1923和N263的一种或多种，稀释剂为异辛醇、煤油和正己烷的一种或多种；优选地，所述萃取剂与所述稀释剂的体积比为1:1～1:5；更优选地，所述萃取剂为N1923和/或TBP；所述步骤S2中，所述反萃剂为氯化铵、硫酸、硝酸和盐酸的一种或多种，优选地，所述反萃剂的浓度为1～5mol/L，更优选为2～4mol/L。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，萃取方式为错流萃取，且所述稀释萃取剂与所述粉煤灰工业废水的体积比为1:1～1:20，萃取体系pH值为1～7，萃取级数为1～6级，萃取温度为25～60℃；优选地，所述稀释萃取剂与所述粉煤灰工业废水的体积比为1:3～1:10，萃取体系pH值为1.5～5，萃取级数为3～4级，萃取温度为25～40℃；所述步骤S2中，反萃方式为错流反萃，且所述反萃剂与所述稀土有机相的体积比为1:1～1:10，反萃体系pH值为0.5～7，反萃级数为1～4级，反萃温度为25～60℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜善周，黄涌波，高桂梅，刘大锐，吕建伟，周永利，陈国辉，佟云飞，王宏宾，王思琦，徐靓，李雪，
申请(专利权)人：神华准能资源综合开发有限公司，
类型：发明
国别省市：