一种硫酸稀土溶液中磷的去除方法技术

本发明专利技术属于稀土湿法冶金领域，涉及一种清洁高效的硫酸稀土溶液中磷的去除方法。首先向硫酸稀土溶液中加入亚铁盐，调节铁磷比，得到含亚铁溶液；之后再向含亚铁溶液中加入氧化剂，得到含铁溶液；最后向含铁溶液中加入pH调节剂调节溶液pH值，待反应一段时间后，经冷却、过滤即得低磷硫酸稀土溶液和除磷渣；其中，低磷硫酸稀土溶液可作为萃取原料，而除磷渣可作为回收Fe、P的二次原料。本发明专利技术主要是利用在一定pH值范围下，硫酸稀土溶液中的铁离子会与磷酸根结合生成磷酸铁沉淀的特性，从而实现磷酸根的去除。在不引入Mg

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸稀土溶液中磷的去除方法


[0001]本专利技术属于稀土湿法治金领域，涉及一种除去硫酸稀土溶液中磷酸根的新方法，具体公开一种清洁高效的硫酸稀土溶液中磷的去除方法。

技术介绍

[0002]稀土元素被广泛的应用于各行各业，所以高效回收高纯度的稀土元素至关重要。白云鄂博矿是典型的多金属共伴生混合型轻稀土矿，其主要由化学性质差异十分巨大的氟碳铈矿和独居石组成。目前，浓硫酸焙烧法因工艺简单、适应性强、操作方便等优点，已成为处理白云鄂博稀土精矿的主流工艺，该工艺为我国稀土工业的发展做出了巨大的贡献。然而，由于独居石的存在，经浓硫酸焙烧法制得的硫酸稀土溶液中不可避免的含有磷酸根杂质，如磷酸根长时间留转在体系内，磷酸根将会与稀土元素再次形成难溶的磷酸盐沉淀，从而影响稀土元素的回收率。因此，研究和开发高效的硫酸稀土溶液中磷酸根的去除方法对于我国稀土冶金工业的发展具有重要意义。
[0003]传统硫酸稀土溶液中的除磷工艺大体可以分为如下两种：
[0004]第一种是提前向混合稀土精矿中加入一定量的含铁矿物(CN201910424015.3)，在浓H2SO4焙烧过程中含铁矿物会被分解生成Fe2(SO4)3，之后在水浸过程Fe
3+
与结合生成FePO4沉淀，从而实现PO
34
‑
与稀土离子的分离，但含铁矿物会消耗浓H2SO4用量，从而增加废气处理成本；同时由于Fe
3+
与PO
34
‑
反应不充分，为了实现磷的去除，往往Fe
3+
要高于理论值，所以多余的Fe
3+
仍需要使用氧化镁、氧化钙等碱性氧化物来调节溶液pH，使多余的Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀下来，这不仅增大了废渣量，引入了杂质，增加了成本，而且将Mg
2+
、Ca
2+
引入到废水中，增加了废水的处理难度。
[0005]另一种方法是直接向硫酸稀土溶液加入聚合硫酸铁等含Fe
3+
的化学试剂(CN202111614293.9)，通过反应条件的调控，从而促使Fe
3+
与结合生成FePO4沉淀，以达到除磷的目的，但由于Fe
3+
与PO
43
‑
反应不充分，之后残留的Fe
3+
依然需要借助氧化镁、氧化钙等碱性氧化物来调节溶液pH，使多余的Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀下来，该过程虽然不增加浓H2SO4用量，但废渣量依然较大，而且Mg
2+
、Ca
2+
不可避免被引入到硫酸稀土溶液和废水中，增加废水处理难度，以致增加生产成本。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种清洁高效的硫酸稀土溶液中磷的去除方法，其在不引入Mg
2+
、Ca
2+
等杂质的同时能够对磷进行高效回收，且该去除方法废渣少，工艺简单、成本低，适于推广与应用。
[0007]需要说明的是，本专利技术的一个关键点是通过利用刚刚被氧化的Fe
3+
的化学性质活泼，Fe
3+
与反应更加彻底，在除磷的过程中也实现了Fe
3+
的去除，这样便减少了后续需要氧化镁、氧化钙等碱性氧化物来调节溶液pH值的工序，缩减了三废污染排放量，降低了成
本，并且也为白云鄂博混合型稀土矿物的处理及其他含磷矿物的处理提供了一种新的思路。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种清洁高效的硫酸稀土溶液中磷的去除方法，具体包括如下步骤：
[0010](1)调整铁磷比：向硫酸稀土溶液中加入亚铁盐，调节铁磷比，得到含亚铁溶液，备用；
[0011]该步骤主要是向溶液中加入适量的Fe
2+
，调整溶液铁磷比，以便后期调节pH值后，Fe
3+
与全部的磷酸根结合生成磷酸铁沉淀，达到除磷酸根的目的。
[0012](2)氧化：向步骤(1)得到的含亚铁溶液中加入氧化剂，搅拌、反应后得到含铁溶液；
[0013]由于刚氧化的Fe
3+
比溶液中的原有的Fe
3+
具有更高的活性，所以该步骤主要目的是将经步骤(1)所得的含亚铁溶液中的Fe
2+
全部氧化成活性更强的Fe
3+
(式1)，从而增强其与磷酸根结合能力。
[0014]2Fe
2+
+H2O2+2H
+
→
2Fe
3+
+2H2O (式1)
[0015](3)除磷：向步骤(2)得到的含铁溶液中加入pH调节剂，调节pH至2～2.5，加热、搅拌、充分反应后，得到反应液；
[0016]该步骤主要利用了新生成的铁离子与磷酸根结合能力较强的特点，以及磷酸根在pH为2左右时易与Fe
3+
结合生成磷酸盐沉淀的特性(式2)，从而达到去除硫酸稀土溶液中的磷酸根，且不引入新杂质的目的。
[0017][0018](4)冷却：将步骤(3)得到反应液置于20℃～25℃的环境下进行冷却，得到冷却液；
[0019]该步骤主要是为了减少稀土损失，其原理是，硫酸稀土随着温度的升高而溶解度降低，所以硫酸稀土溶液在20℃～25℃时溶解度最大。
[0020](5)过滤：将步骤(4)得到的冷却液进行过滤，固液分离，得到除磷渣和低磷硫酸稀土溶液。
[0021]该步骤主要是为了将生成的磷酸铁沉淀与硫酸稀土溶液分离，从而使硫酸稀土溶液杂质含量更加纯净。
[0022]值得说明的是，本专利技术运用新的思路，先向硫酸稀土溶液加入Fe
2+
离子，将其铁磷摩尔比调至1:1～1.5:1，之后借助氧化剂的作用，将Fe
2+
氧化为Fe
3+
，利用原位形成的Fe
3+
对配体磷酸盐具有很强亲和力的特点，达到比传统方法更强的除磷效率。
[0023]之后，再利用碳酸稀土的碳酸根与氢离子结合的特性，将溶液pH值调节至2～2.5，这样不仅可以有效的除去磷酸根离子，而且经氧化剂氧化得到的Fe
3+
与磷酸根的反应更加彻底，同时可以不引入Mg
2+
、Ca
2+
等杂质，进而减轻后期的稀土提纯和废水处理负担，而且碳酸稀土可以提高硫酸稀土溶液的稀土浓度。
[0024]综合上述分析可知，本专利技术公开的去除工艺各环节成熟，设备简单，不仅可以实现硫酸稀土中磷酸根的清洁高效去除，还能有效减少各种杂质离子的引入；环保优势明显，工序简单，符合我国高质量可持续发展战略定位，更适于推广与应用。
[0025]可选地，步骤(1)中，硫酸稀土溶液中的稀土浓度为10g/L～25g/L，且亚铁盐的加入量取决于硫酸稀土溶液中磷的含量，调节铁磷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种清洁高效的硫酸稀土溶液中磷的去除方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)调整铁磷比：向硫酸稀土溶液中加入亚铁盐，调节铁磷比，得到含亚铁溶液，备用；(2)氧化：向步骤(1)得到的含亚铁溶液中加入氧化剂，搅拌、反应后得到含铁溶液；(3)除磷：向步骤(2)得到的含铁溶液中加入pH调节剂调节pH加热、搅拌，待充分反应后，得到反应液；(4)冷却：将步骤(3)得到反应液冷却后过滤，固液分离，得到除磷渣和低磷硫酸稀土溶液。2.根据权利要求1所述的一种清洁高效的硫酸稀土溶液中磷的去除方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫酸稀土溶液中的稀土浓度为10g/L～25g/L，且向所述硫酸稀土溶液中加入亚铁盐调节铁磷摩尔比至1～1.5:1。3.根据权利要求1或2所述的一种清洁高效的硫酸稀土溶液中磷的去除方法，其特征在于，步骤(1)中，所述亚铁盐至少为硫酸亚铁、氯化亚铁、碳酸亚铁、氯化亚铁中的一种。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健飞，马瑞峰，张宇嘉，柳召刚，张晓伟，吴锦绣，胡艳宏，冯福山，辛文彬，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：