一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法.pdf

本发明公开了一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法，方法的步骤包括：(1)活性炭吸附材料的制备、(2)装柱、(3)柱皂化、(4)柱富集、(5)柱洗涤和(6)柱循环。本发明用活性炭吸附材料富集稀土浸出母液，解决了沉淀法所带来的环境污染问题；活性炭具有吸油特性，不存在皂化废水和萃取废水产生的COD污染问题；用活性炭吸附材料富集稀土浸出母液，去除了传统的溶剂萃取带来的分相困难问题，为稀土浸出母液的富集提供了一种新方法。

权利要求书
1.  一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法，其特征在于：所述方法 的具体步骤如下：
(1)活性炭吸附材料的制备：
将磷类萃取剂与磺化煤油按体积比为1:0～4的比例混合形成有 机相，将有机相与粒度为5～500目的活性炭按质量比为0.1～5:1的比 例混合均匀形成活性炭吸附材料；
(2)装柱：
将步骤(1)所得到的活性炭吸附材料用湿法装柱法装入柱径为 1～300cm、高径比为1～80:1的离子交换柱；
(3)柱皂化：
往分离柱中加入浓度为0.1～14.8mol/L的氨水或氢氧化钠溶液对 活性炭吸附材料进行皂化，再用蒸馏水洗涤分离柱至洗出液无浑浊；
(4)柱富集：
步骤(3)装柱得到的离子交换柱进行多柱串联得到分离柱，串 联方式如图2；分离柱按照柱子连接区段分为萃取柱(F)和反萃柱 (H)，柱走向是沿萃取柱(F)和反萃柱(H)方向；用pH值为2～5 的稀土浸出母液以0.1～20cm·min-1的流速从第一萃取柱(F1)处流经分 离柱，用浓度为0.1～6mol/L的盐酸以0.1～20cm·min-1的流速从第一反 萃柱(H1)处流经分离柱，待第一萃取柱(F1)吸附饱和后，第一萃取柱(F1) 进入反萃段，在第n反萃柱(Hn)处得到稀土富集物；
(5)柱洗涤：
使用后的含酸分离柱用蒸馏水洗涤至洗出液pH值大于2，得到 空白柱；
(6)柱循环：
洗涤后的空白柱再循环步骤(3)～(5)实现稀土进出母液的富 集。

2.  如权利要求1所述的一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法，其 特征在于：步骤(1)中，所述的磷类萃取剂包括二(2-乙基己基磷酸)、 2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯。

3.  如权利要求1所述的一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法，其 特征在于：步骤(1)中，所述的有机相为磷类萃取剂与磺化煤油按 体积比为1:0～4的比例混合形成的有机相，所述活性炭的粒度为 5～500目，有机相与活性炭质量比为0.1～5:1。

4.  如权利要求1所述的一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法，其 特征在于：步骤(2)中，所述的离子交换柱柱径为1～300cm、高径 比为1～80:1。

5.  如权利要求1所述的一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法，其 特征在于：步骤(3)中，所述的皂化剂为氨水或氢氧化钠，皂化剂 浓度为0.1～14.8mol/L。

6.  如权利要求1所述的一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法，其 特征在于：步骤(4)中，所述的稀土浸出母液pH值为2～5。

7.  如权利要求1-6任一项所述的一种从稀土浸出母液中富集稀土的 方法，其特征在于：富集工艺技术方案中所述离子交换柱用搅拌槽替 代。

说明书一种从稀土浸出母液中富集稀土的方法
技术领域
本发明涉及稀土元素回收技术领域，尤其涉及一种从稀土浸出母 液中富集稀土的方法。
背景技术
离子型稀土矿中稀土以“离子”形态赋存于花岗岩风化壳中，经硫 酸铵原地浸矿技术得到稀土浸出液，但所得浸出液中稀土浓度低、化 学成分复杂、杂质离子含量多。目前用于富集浸出母液中的稀土工艺 方法主要有碳铵沉淀法、草酸沉淀法和溶剂萃取法，碳铵沉淀法选择 性差，易与其他杂质离子形成共沉淀，给后续的稀土料液净化、萃取 分离工序增加困难；同时碳铵沉淀法所产生的沉淀母液含大量的氨氮 废水，污染环境。草酸沉淀法稀土回收率低，条件苛刻，同时草酸耗 量大、价格昂贵，是毒性物质。采用溶剂萃取法富集稀土浸出母液， 稀土浓度低、杂质含量高导致在萃取操作时易产生第三相、萃取剂易 “中毒”等问题，缩短了萃取剂的使用寿命；稀土浸出液母量大，采用 溶剂萃取法处理稀土浸出母液成本高，有机相在水中溶解损失大，废 水中COD含量高，对环境也会带来一定的污染。近年国家在稀土的绿 色提取方面又提出了新的要求，因此开发研究新的富集稀土浸出母液 方法成为关键。
发明内容
为实现稀土浸出母液的高效富集，本发明提供了一种从稀土浸出 母液中富集稀土的方法。活性炭属于一种无定型炭材料，它是由石墨 微晶及连接这些微晶的碳氢化合物组成。活性炭的化学性质稳定，可 以耐强酸、强碱、高温、高压作用，它具有发达的微孔结构和巨大的 比表面积，对有机物质和颗粒杂质有良好的吸附性能。发明利用活性 炭可吸附有机物的特性，采用浸渍法将萃取剂吸附在活性炭上，再用 活性炭吸附材料实现稀土浸出母液的富集。
本发明采用如下技术方案：
本发明的从稀土浸出母液中富集稀土的方法的具体步骤如下：
(1)活性炭吸附材料的制备：
将磷类萃取剂与磺化煤油按体积比为1:0～4的比例混合形成有 机相，将有机相与粒度为5～500目的活性炭按质量比为0.1～5:1的比 例混合均匀形成活性炭吸附材料；
(2)装柱：
将步骤(1)所得到的活性炭吸附材料用湿法装柱法装入柱径为 1～300cm、高径比为1～80:1的离子交换柱；
(3)柱皂化：
往分离柱中加入浓度为0.1～14.8mol/L的氨水或氢氧化钠溶液对 活性炭吸附材料进行皂化，再用蒸馏水洗涤分离柱至洗出液无浑浊；
(4)柱富集：
步骤(3)装柱得到的离子交换柱进行多柱串联得到分离柱，串 联方式如图2；分离柱按照柱子连接区段分为萃取柱和反萃柱，柱走 向是沿萃取柱和反萃柱方向；用pH值为2～5的稀土浸出母液以 0.1～20cm·min-1的流速从第一萃取柱处流经分离柱，用浓度为 0.1～6mol/L的盐酸以0.1～20cm·min-1的流速从第一反萃柱处流经分离 柱，待第一萃取柱吸附饱和后，第一萃取柱进入反萃段，在第n反萃 柱处得到稀土富集物；
(5)柱洗涤：
使用后的含酸分离柱用蒸馏水洗涤至洗出液pH值大于2，得到 空白柱；
(6)柱循环：
洗涤后的空白柱再循环步骤(3)～(5)实现稀土浸出母液的富 集。
步骤(1)中，所述的磷类萃取剂包括二(2-乙基己基磷酸)或2-乙 基己基磷酸单2-乙基己基酯。
步骤(1)中，所述的有机相为磷类萃取剂与磺化煤油按体积比 为1:0～4的比例混合形成的有机相，所述活性炭的粒度为5～500目，有 机相与活性炭质量比为0.1～5:1。
步骤(2)中，所述的离子交换柱柱径为1～300cm、高径比为1～80:1。
步骤(3)中，所述的皂化剂为氨水或氢氧化钠，皂化剂浓度为 0.1～14.8mol/L。
步骤(4)中，所述的稀土浸出母液pH值为3～5。
富集工艺技术方案中所述离子交换柱可用搅拌槽替代。
本发明的积极效果如下：
(1)用活性炭吸附材料富集稀土浸出母液，解决了沉淀法所带来的 环境污染问题；
(2)活性炭具有吸油特性，不存在皂化废水和萃取废水产生的COD 污染问题；
(3)用活性炭吸附材料富集稀土浸出母液，去除了传统的溶剂萃取 带来的分相困难问题；
(4)活性炭性质稳定，循环利用效果好，操作方便、无毒、无污染， 为稀土浸出母液的富集提供了一种新方法。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程图；
图2是本发明方法的离子交换柱的串联方式图；
图中，F-萃取柱、H-反萃柱、F1-第一萃取柱、Fn-第n萃取柱、 H1-第一反萃柱、Hn-第n反萃柱、VF-料液流速、VH-反萃酸流速。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
如附图1和2所示，本发明的从稀土浸出母液中富集分离稀土的 方法的具体步骤如下：
(1)活性炭吸附材料的制备：
将磷类萃取剂与磺化煤油按体积比为1:0～4的比例混合形成有 机相，将有机相与粒度为5～500目的活性炭按质量比为0.1～5:1的比 例混合均匀形成活性炭吸附材料；
(2)装柱：
将步骤(1)所得到的活性炭吸附材料用湿法装柱法装入柱径为 1～300cm、高径比为1～80:1的离子交换柱；
(3)柱皂化：
往分离柱中加入浓度为0.1～14.8mol/L的氨水或氢氧化钠溶液对 活性炭吸附材料进行皂化，再用蒸馏水洗涤分离柱至洗出液无浑浊；
(4)柱富集：
步骤(3)装柱得到的离子交换柱进行多柱串联得到分离柱，串 联方式如图2；分离柱按照柱子连接区段分为萃取柱F和反萃柱H， 柱走向是沿萃取柱F和反萃柱H方向；用pH值为3～5的稀土浸出母 液以0.1～20cm·min-1的流速从第一萃取柱F1处流经分离柱，用浓度为 0.1～6mol/L的盐酸以0.1～20cm·min-1的流速从第一反萃柱H1处流经 分离柱，待第一萃取柱F1吸附饱和后，第一萃取柱F1进入反萃段， 在第n反萃柱Hn处得到稀土富集物；
(5)柱洗涤：
使用后的含酸分离柱用蒸馏水洗涤至洗出液pH值大于2，得到 空白柱；
(6)柱循环：
洗涤后的空白柱再循环步骤(3)～(5)实现稀土浸出母液的富 集。
实施例1
将2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯(P507)与粒度为80～100目的活 性炭按质量比为1:1.5混合均匀形成活性炭吸附材料；将活性炭吸附材 料用湿法装柱法装入柱径为20mm、柱高为1000mm的离子交换柱，装 柱高度为850mm。
分离柱用2.5mol/L的氨水溶液对活性炭吸附材料的有机相进行皂 化，皂化完后再用蒸馏水洗涤分离柱至流出液为中性形成皂化柱。
富集工艺路线如图1，多柱串联如图2。工艺含分离柱8根，其中 萃取柱4根，反萃柱4根。用pH值为4.0的稀土浸出母液以1.5cm·min-1的流速从F1处流经分离柱，用浓度为5.0mol/L的盐酸以0.5cm·min-1的 流速从H1处流经分离柱，待F1柱吸附饱和后，F1柱移入反萃段。在H4处得到稀土富集溶液，测定稀土溶液的浓度为1.47mol/L。
含酸分离柱用蒸馏水洗涤至洗出液pH值大于2，再返回用氨水皂 化，如此循环使用分离柱。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术 人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这 些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权 利要求及其等同物限定。