[發(fā)明專利]抑鋁浸出風(fēng)化殼淋積型稀土礦的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310516223.9
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103526014A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 池汝安;李瓊;徐志高;張臻悅;何正艷;鐘誠斌
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C22B3/04
• 分類號: C22B3/04;C22B59/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于稀土濕法冶金領(lǐng)域，具體涉及一種在風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸取過程中抑制鋁的浸出的抑雜浸出法。

背景技術(shù)

風(fēng)化殼淋積型稀土礦是我國特有的稀土礦，中重稀土含量高并且主要以離子形式吸附在粘土類礦物上，用物理方法無法使稀土富集為相應(yīng)的稀土精礦，只能用化學(xué)方法，用強電解質(zhì)中的陽離子（Na⁺、K⁺、NH₄⁺等）與稀土離子發(fā)生交換以提取稀土得到富集。風(fēng)化殼淋積型稀土礦中不但含有離子相稀土，而且還含有離子相金屬雜質(zhì)，也能隨稀土一起被浸出。鋁是地殼和土壤中最豐富的金屬元素，而且鋁的化學(xué)性質(zhì)極其復(fù)雜。風(fēng)化殼淋積型稀土礦中含有10%左右的鋁，并以多種形態(tài)存在于礦物中，有水溶態(tài)鋁、交換態(tài)鋁、吸附態(tài)無機羥基鋁、氧化鐵結(jié)合態(tài)鋁、層間鋁、非晶態(tài)鋁硅酸鹽鋁和礦物態(tài)鋁等五種賦存形式。當(dāng)用電解質(zhì)離子從風(fēng)化殼淋積型稀土礦中交換浸取稀土?xí)r，鋁也能被浸取劑浸出而進(jìn)入稀土母液，它是主要的雜質(zhì)離子。浸出液中鋁離子含量一般在每升幾十到幾百毫克，對后續(xù)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。若采用草酸沉淀稀土，浸取液中的鋁會與草酸產(chǎn)生絡(luò)合作用消耗大量草酸，增加生產(chǎn)成本并且鋁會與稀土共沉淀，使產(chǎn)品中雜質(zhì)含量升高；若采用碳酸銨沉淀工藝，浸取液中鋁雜質(zhì)含量高將導(dǎo)致碳酸稀土晶態(tài)差，難以過濾洗滌，相當(dāng)數(shù)量的鋁、鈣等雜質(zhì)與稀土共沉淀也將影響產(chǎn)品質(zhì)量。

目前消除稀土中鋁影響的方法主要有兩種，一是對浸取母液進(jìn)行除雜凈化處理，二是在浸礦過程中抑制鋁的浸出。前一方法一般是在稀土母液中加入某一沉淀劑或調(diào)節(jié)pH并加絮凝劑選擇性沉淀鋁離子，然后進(jìn)行分離從而達(dá)到除鋁的目的。但這一方法增加了一道作業(yè)工序，增加了經(jīng)濟(jì)投入，除雜過程中也會損失一部分稀土。第二種方法是通過在浸取劑中剛添加一種抑鋁劑，抑制稀土礦中鋁離子的浸出，從而得到鋁含量較低的浸取母液，有利于后續(xù)稀土母液處理，并獲得純度較高的稀土產(chǎn)品。

能與鋁離子發(fā)生反應(yīng)生成配合物或是在一定環(huán)境中電離或是產(chǎn)生OH^-的物質(zhì)都有可能作為抑鋁劑。目前研究較多是在浸取劑中加入添加劑以提高浸取過程的pH，使鋁不被浸出或浸出的鋁完全水解，被尾礦所濾阻滯留在尾礦中（李斯加，南方某類稀土礦的抑雜浸出[J].1996）。這類抑鋁劑對鋁離子的抑制效果較好，因稀土氫氧化物的溶度積比鋁氫氧化物溶度積大，理論上控制好浸取劑的pH在4.8～5.0時，能控制稀土損失率小于5%，同時達(dá)到除去鋁離子的效果。然而實際操作中pH的控制有很大難度，在抑制鋁的同時對稀土也有一定抑制作用。另一種抑鋁添加劑主要是指一種能與鋁離子生成配合物或不溶物而不與稀土離子絡(luò)合的有機物，從而阻止鋁離子隨稀土離子一起進(jìn)入到稀土浸出液中。目前對這一抑鋁劑的研究極少。

抑鋁劑的加入對于稀土礦膨脹性能的影響也是至關(guān)重要的，在風(fēng)化殼淋積型稀土礦原地浸取過程中常常因注液不當(dāng)造成山體滑坡，破壞植被，毀壞農(nóng)田，造成水土流失，同時滑坡礦物無法再次回收稀土，降低了稀土回收率。現(xiàn)有的工藝或多或少都存在一些不足之處，引起這些地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因主要是風(fēng)化殼淋積型稀土礦中含有的粘土礦物在加入浸取劑后會發(fā)生遇水膨脹、分散等物理和化學(xué)作用，其層面間的膠結(jié)物被水溶解，內(nèi)聚力下降，由于體積因素或氫離子解離，粘土層間表面因帶負(fù)電引起的同電相斥效應(yīng)，使其體積增加而導(dǎo)致膨脹，從而引起山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生，尤以粘土礦物中蒙脫石、伊利石或伊利石與蒙脫石組成的混層發(fā)生膨脹產(chǎn)生的危害最大。粘土的膨脹分為表面水化膨脹和滲透水化膨脹兩個階段，表面水化階段粘土表面上的H+和OH-通過氫鍵吸附水分子，所吸附的可交換性陽離子間接吸附水分子，這是短距離范圍內(nèi)的粘土與水的相互作用，這個作用進(jìn)行到粘土層間其厚度約為（1nm）。在粘土的層面上，此時作用的力有層間分子的范德華引力、層面帶負(fù)電和層間陽離子之間的靜電引力、水分子與層面的吸附能量（水化能），其中以水化能最大。當(dāng)粘土層面間的距離超過時，表面吸附能量已經(jīng)不是主要的了，此后粘土的繼續(xù)膨脹是由滲透壓力和雙電層斥力所引起的。隨著水分子進(jìn)入粘土晶層間，粘土表面吸附的陽離子便水化而擴散到水中，形成擴散雙電層，由此，層間的雙電層斥力便逐漸起主導(dǎo)作用而引起粘土層間距進(jìn)一步擴大。其次粘土層間吸附有眾多的陽離子，層間的離子濃度遠(yuǎn)大于溶液內(nèi)部的濃度。由于濃度差的存在，粘土層可看成是一個滲透膜，在滲透壓力作用下水分子便繼續(xù)進(jìn)入粘土層間，引起粘土的進(jìn)一步膨脹。由滲透水化而引起的膨脹可使粘土層間距達(dá)到120。