【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于粉煤灰中稀土元素回收领域，特别涉及一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法。
技术介绍
1、稀土元素由于其独特的物理和化学性质被广泛的应用于制备特种合金、电子设备、电池、磁铁、显示器、陶瓷、激光和催化剂，在现代科技发展中起着不可替代的作用。全球稀土需求量迅速增长，但是稀土矿产资源紧缺，因此从其它二次资源中回收宝贵稀土元素具有重要意义。粉煤灰作为一种典型工业固体废弃物，不仅产量大，而且其中含有多种稀土元素，部分地区粉煤灰中稀土金属元素可以达到稀土矿产开采边界品位。因此从粉煤灰中回收稀土元素可以缓解稀土矿产紧缺和避免稀土矿产开采冶炼环境污染大的难题。
2、粉煤灰主要矿物组成包括铁质微珠，莫来石-刚玉-石英相以及玻璃相，其中稀土元素主要富集在玻璃相中，氧化铝则主要富集在莫来石中。如果要高效提取粉煤灰中稀土元素，首先需要破坏粉煤灰中玻璃相，再用浸提剂提取其中稀土元素。但玻璃相化学性质稳定，需要在高温条件下消耗大量强酸（hf）或强碱（na2co3、 naoh）才能去除玻璃相，这一过程也称之为脱硅工艺。但粉煤灰中稀土含量有限，单纯从粉煤灰中回收稀土元素所获得的经济效益远低于脱硅工艺成本，极大限制了相关技术推广应用。另外粉煤灰经脱硅处理后，常采用强酸浸提脱硅残渣中的稀土元素，这就造成在稀土提取过程中会产生大量的废酸和酸渣，这些废酸和废渣难以回收利用，会对周边生态环境带来严重威胁。此外粉煤灰中的氧化铝和其他碱金属元素也会与强酸反应，进一步增加酸液消耗量，提高生产成本。因此急需一种环保、经济的粉煤灰中稀土提取方
3、在中国内蒙古中西部和山西北部产生的高铝粉煤灰中al2o3含量超过40%，同时这些粉煤灰中也含有大量稀土元素。选用合适环保工艺从高铝粉煤灰中有选择性的浸出回收稀土元素，同时抑制高铝粉煤灰中氧化铝的溶出，进而获得氧化铝含量超过60%的富铝残渣。这些富铝残渣可替代铝土矿，可以通过现有工业碱法炼铝工艺实现铝回收。因此从高铝粉煤灰中选择性高效回收稀土元素，同步获得富铝残渣可带来可观经济效益与环境效益。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服传统粉煤灰稀土浸提工艺成本高以及采用强酸作为浸提剂环境污染大的难题而提供一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法。主要通过混合碱溶脱硅工艺，在温和条件下实现高铝粉煤灰中玻璃相的快速溶解去除，促使玻璃相中的稀土元素释放到环境中；再利用环保可回收的金属络合剂在机械化学作用下有选择性的高效浸提脱硅残渣中的多种稀土元素，各稀土回收率最高可达85~90%左右。浸提液中的金属络合剂可通过沉淀法循环回收利用。所得浸提残渣氧化铝含量超过60%，铝硅比大于2.50，可替代铝土矿进行工业提铝。因此该专利技术成本低、经济效益显著、环境污染小，产业化应用前景广阔。
2、为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案。
3、一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法，包括如下步骤：首先对高铝粉煤灰进行除杂和活化处理，然后将处理后高铝粉煤灰与混合碱溶液加热进行碱溶脱硅处理。将富集在玻璃相中的稀土元素释放到环境中，接着将碱溶脱硅后的固相残渣与金属络合剂按照一定的液固比混合放入球磨机中进行机械化学浸提反应。之后通过络合剂再生利用工序和浸出液中稀土回收工序实现络合剂回收以及粉煤灰中稀土元素高效回收。
4、进一步，所述碱溶脱硅过程，混合碱溶液为naoh与koh，其中naoh与koh的浓度分别为10~200 g/l和10~100 g/l，反应温度范围50~120 ℃，混合碱溶液与高铝粉煤灰液固比1~20:1，反应时长0.5~4 h。
5、进一步，所述机械化学浸提稀土工艺过程，金属络合剂主要有乙二胺四乙酸（edta）、乙二胺四乙酸盐( edta二钠或四钠) 、氨三乙酸钠(nta) 或者二乙烯三胺五羧酸盐(dtpa)。
6、进一步，所述机械化学浸提稀土工艺过程，碱溶脱硅残渣与金属络合剂的质量比为0.5~4:1；液固比为0.4~1.2:1；机械化学浸提的反应时长为0.25~6 h；反应转速为100~500转/分钟。
7、进一步，所述络合剂再生利用过程，向浸提液中添加盐酸或硝酸，通过控制酸液添加量使浸出液ph调整到2.5~3.5之间。
8、进一步，所述浸出液中稀土回收过程，通过草酸沉淀法或者有机溶剂萃取法回收浸出液中稀土元素。
9、本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果。
10、1、选用高铝粉煤灰作为稀土来源，通过碱溶脱硅强化机械化学浸提工艺，在高效选择性回收高铝粉煤灰中多种稀土元素的同时，获得经济价值较高的富铝残渣。所得富铝残渣中al2o3含量超过60%，铝硅比大于2.50，可以替代铝土矿，通过现有工业碱法炼铝工艺进行铝回收。故该方法可显著提高粉煤灰稀土回收经济效益，克服传统方法单纯从粉煤灰中回收稀土元素经济效益低、回收成本高的难题。
11、2、该方法选用环保、可回收的金属络合剂替代传统强酸，在机械化学作用下有选择性的高效浸提粉煤灰中多种稀土元素，同时避免粉煤灰中氧化铝的大量溶出，从而促使氧化铝在固相残渣中大量富集。对于使用过的金属络合剂，可以通过调节浸出液ph值，使可溶态的络合剂发生沉淀回收利用。因此该方法可以克服传统强酸浸提粉煤灰中稀土元素会产生大量废酸和酸渣的难题，也可促进氧化铝在固相残渣中的富集，提高稀土回收工艺经济效益。
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1.一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法，其特征在于，所述步骤三中混合碱液是由NaOH与KOH构成，混合碱溶液中NaOH与KOH的浓度分别为10~200 g/L和10~100 g/L。
3.如权利要求1所述的一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法，其特征在于，所述步骤五中采用的金属络合剂主要为乙二胺四乙酸（EDTA）、乙二胺四乙酸盐( EDTA二钠或四钠) 、氨三乙酸钠(NTA) 或者二乙烯三胺五羧酸盐(DTPA)，络合剂可以根据需要选用其中的一种或者将多种络合剂按照一定配比组合使用。
4.如权利要求1所述的一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法，其特征在于，所述步骤五中碱溶脱硅残渣与金属络合剂的质量比为0.5~4:1；调节加水量，使液固比为0.4~1.2:1；机械化学浸提的反应时长为0.25~6 h；球磨转速为100-500转/分钟。
5.如权利要求1所述的一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀
...【技术特征摘要】
1.一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法，其特征在于，所述步骤三中混合碱液是由naoh与koh构成，混合碱溶液中naoh与koh的浓度分别为10~200 g/l和10~100 g/l。
3.如权利要求1所述的一种机械化学法选择性回收高铝粉煤灰中稀土元素的方法，其特征在于，所述步骤五中采用的金属络合剂主要为乙二胺四乙酸（edta）、乙二胺四乙酸盐( edta二钠或四钠) 、氨三乙酸钠(nta) 或者二乙烯三胺五羧酸盐...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢明飞，王雅萍，赵丽，杨英，李成杰，吴小芳，郑鹏勇，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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