硝酸分解含稀土磷矿提取稀土实验研究

发布时间：2020-04-01 16:58

【摘要】：稀土被誉为21世纪高新技术及新材料的宝库,它是科技发展的战略性元素。我国是稀土资源大国,稀土储量占世界稀土资源量的46.78%。虽然我国的稀土资源非常丰富,但近年来高新技术领域对稀土的需求较大,加之稀土行业对稀土矿产的不合理利用,导致我国的稀土储量直线下降。为此,我国在“十一五”和“十二五”中提出了保护稀土资源、提高资源综合利用率的指导意见。自然状态下的稀土元素主要赋存在各种稀土矿中。此外,还有很大一部分与磷矿共生。我国拥有丰富的磷矿资源,大部分磷矿都伴生有稀土。伴生稀土磷矿有可能成为未来重要的稀土来源。因此,进行磷矿中伴生稀土资源的开发研究有着重要的意义:其一,可以有效保护我国的稀土矿产;其二,可提高磷矿的使用价值,实现资源和环境的可持续发展。本论文以云南磷铁矿浮选磷精矿为原料,通过硝酸分解磷精矿,采用溶剂萃取法从酸解液中提取稀土。研究结果如下:(1)硝酸分解磷矿的较优工艺条件为:硝酸浓度(质量分数)45%、反应温度60 ℃、反应时间2.5 h、硝酸用量为理论用量的110%,采用两步法分解磷矿,第一步分解反应硝酸用量为理论用量的85%,磷矿中稀土总分解率达94.20%。(2)从硝酸分解液中萃取稀土最适宜的萃取剂是TBP,较适宜的稀释剂是磺化煤油。最佳萃取工艺条件为:萃取级数2级,萃取相比(O/A)第1级为2.5、第2级为1.5,酸解液P205浓度(质量分数)为8.2%、TBP浓度为50%(体积分数)、萃取温度15 ℃、萃取时间10min。试验得到萃取过程的稀土萃取率达91.52%,Ca损失率为13.4%,P损失率为13%。(3)采用氨水作为稀土反萃取剂,较优的反萃工艺条件为:氨浓度(质量分数)为8%、反萃相比(A/O)为1.2、反萃温度50 ℃、反萃时间20 min。试验得到的稀土反萃率达98.70%。反萃后萃取剂可循环使用。(4)反萃得到的稀土富集物,采用硝酸溶解、硫酸脱钙、草酸沉淀的工艺进行提纯,所得氧化稀土产品的稀土纯度(以REO计)达80.91%,稀土提纯收率为90.85%。(5)通过开展磷矿中提取稀土的全流程实验,从1000g磷精矿中可提取出氧化稀土产品9.15 g,氧化稀土纯度为85%(以REO计),全流程稀土总收率为 73.2%。(6)对溶剂萃取法提取磷矿中稀土的技术进行初步经济评价。年处理10万t含稀土磷矿,提取稀土的收益为2.7亿元。
【图文】：

萃余水相,稀土萃取,正交实验,萃取过程

萃取相比为２，第２级萃取相比为１，其他工艺条件不变的条件下，稀土萃取率逡逑达９０．２２邋％，，且萃取过程Ｃａ和Ｐ的损失减少，萃余水相清澈透明，非常稳定，逡逑如图４．９所示。因此，采用逐级降低萃取相比的方法进行萃取可以提高稀土萃取逡逑率并降低萃取过程Ｃａ和Ｐ的损失，同时保证萃余水相的稳定性。逡逑４．３．３．２正交实验逡逑（１）实验因素和水平的确定逡逑通过上述实验可知，采用逐级降低萃取相比的方法萃取稀土的过程中，影响逡逑稀土萃取率的主要因素是第１级萃取相比0／Ａｌ、第２级萃取相比０／Ａ２、酸解液逡逑中Ｐ２０５浓度。将这３个因素作为正交实验因素，开展３因素３水平的正交实验。逡逑５２逡逑

反萃,三相体系,草酸,氨水

．．．逡逑图４．１３氨水反萃后的三相体系逦图４．１４草酸反萃后的三相体系逡逑Ｆｉｇ．邋４．１３邋Ｔｈｅ邋Ｔｈｒｅｅ邋Ｐｈａｓｅ邋Ｓｙｓｔｅｍ逦Ｆｉｇ．邋４．１４邋Ｔｈｅ邋Ｔｈｒｅｅ邋Ｐｈａｓｅ邋Ｓｙｓｔｅｍ逡逑ｂｙ邋Ａｍｍｏｎｉａ邋Ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ逦ｂｙ邋Ｏｘａｌｉｃ邋Ａｃｉｄ邋Ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ逡逑通过分析反萃水相中的稀土含量，如表４．２２所示，不论是氨水反萃，还是逡逑草酸反萃，反萃水相中稀土含量都在未检出的范围内，说明稀土己完全沉淀析出。逡逑表４．２２反萃水相稀土含量逡逑Ｔａｂｌｅ邋４．２２邋Ｒａｒｅ邋Ｅａｒｔｈ邋Ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｉｎ邋Ｒａｆｆｉｎａｔｅ逡逑样品逦Ｃｅ／％逦Ｌａ／％逦Ｎｄ／％逡逑Ｍ水反萃水相逦未检出逦未检出逦ｏ．ｏｏｏｉ逡逑草酸反萃水相逦０邋０００１逦未检出逦０邋０００２逡逑根据沉淀的颜色可知，草酸的反萃得到的沉淀主要为稀土草酸盐，氨水反萃逡逑得到的沉淀主要为稀土磷酸盐和淲酸钙盐。逡逑从沉淀的质量可以看出，氨水的反萃生成的沉淀更多。这主要是因为萃取相逡逑中含有硝酸钙和磷酸，加入氨水后，体系ｐＨ值增大，钙离子与磷酸根结合生成逡逑磷酸氢钙，与稀土磷酸盐一同沉淀析出。碱性条件下稀土沉淀非常彻底，且稀土逡逑磷酸盐不会溶解。逡逑草酸反萃过程主要是草酸根与稀土离子结合生成草酸稀土沉淀，同时也会与逡逑钙离子结合生成草酸钙沉淀。反萃过程萃取相中的磷酸和硝酸进入水相
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF845

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