[發(fā)明專利]從包含高嶺石的顆粒物質(zhì)獲得的稀土元素組合物和從包含高嶺石的顆粒物質(zhì)獲得稀土元素組合物的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380036666.6
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104540595B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.戴維斯;R.J.普呂特
• 申請（專利權(quán)）人: 英默里斯顏料公司
• 主分類號: B03D3/06
• 分類號: B03D3/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周李軍,楊思捷

要求優(yōu)先權(quán)/通過引用結(jié)合

本PCT國際申請要求2012年5月10日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/645,237的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，且該申請通過引用以其全文結(jié)合到本文中。

領(lǐng)域描述

本說明書涉及從包含高嶺石的顆粒組合物獲得的稀土元素組合物和從包含高嶺石的顆粒物質(zhì)獲得稀土元素組合物的方法。

背景

高嶺土或高嶺石粘土是一種粘土，其包含含有為白色或近白色的，或可被選礦處理為白色或近白色的高嶺土礦物的巖石。這樣的粘土由長石巖例如花崗巖和片麻巖中包含的長石和云母礦物成分的風(fēng)化和熱液蝕變而形成。原高嶺土為在它們形成的地點的沉積物中發(fā)現(xiàn)的那些高嶺土，且它們通常含有高嶺土礦物、一些不變的云母和可能的長石，和穩(wěn)定的礦物質(zhì)例如石英，其必須在對粘土產(chǎn)品的精煉過程中從粘土中分離。例如，原高嶺土礦床在諸如英格蘭西南部、法國、德國、西班牙和捷克共和國的地方開采和加工。沉積的高嶺土(其或者稱為二次高嶺土)是含有由長石類源巖侵蝕的和河流或邊緣海洋環(huán)境例如與三角洲有關(guān)的那些環(huán)境中沉積的沉積物的那些高嶺土。例如，從美國喬治亞州、南卡羅來納州和阿拉巴馬州的礦床，和從巴西帕拉州的礦床開采和加工的高嶺土通常是沉積型。也可以使用在不同地質(zhì)紀(jì)元沉積的沉積粘土，例如第三紀(jì)粘土或白堊粘土。

稀土元素包括包括十五個鑭系元素、鈧和釔(即，分別對應(yīng)于與原子數(shù)57-71、21和39相關(guān)聯(lián)的元素)。稀土元素，雖然在地殼中是相對豐富的，但通常在大多數(shù)地殼巖石中是分散的且未發(fā)現(xiàn)富集的量或經(jīng)濟上可開發(fā)的形式。例外的情況包括火成巖，例如位于加利福尼亞Pass山脈的碳酸鹽巖；位于新墨西哥的帕哈利托山的過堿性正長巖和花崗巖；和存在于內(nèi)華達(dá)新月峰附近的花崗巖的獨居石-磷灰石礦脈。世界上最大的稀土礦藏是在中國內(nèi)蒙古的白云鄂博。白云鄂博的稀土作為從各種含磁鐵礦巖類型的鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品被回收。稀土元素富集在與礦石有關(guān)的特定副礦物中。可含有稀土元素的一些礦物是磷灰石、氟碳鈰礦、磷鋁鈰礦、獨居石，磷釔礦。氟碳鈰礦是一種鑭系元素碳酸鹽。獨居石、磷灰石和磷釔礦是磷酸鹽。磷鋁鈰礦和多種較少知曉的含有稀土的礦物質(zhì)是水合磷酸鋁。含磷酸鹽礦物抵抗風(fēng)化的化學(xué)攻擊，且它們可以在沉積礦床中發(fā)現(xiàn)。一些含有獨居石和磷釔礦(其可經(jīng)濟地分離)的海洋重礦物砂礦床位于澳大利亞的埃尼亞巴(Eneabba)；和在巴西、印度、馬來西亞、泰國、中國、臺灣、美國、新西蘭、斯里蘭卡、印度尼西亞、扎伊爾和韓國作為副產(chǎn)品開采和加工的其它重礦物海灘砂礦床。一些高嶺石粘土巖(沉積的高嶺土)礦藏含有微量濃度的水合磷酸鋁，但已知沒有商業(yè)開發(fā)的沉積的高嶺土礦用于生產(chǎn)稀土精礦。

用于從礦床分離含有稀土元素的礦物的方法對于每一種情況都是特定的。從堅硬的巖石例如碳酸鹽巖或花崗巖進(jìn)行稀土礦的地面或地下開采通常需要通過破碎、磨礦使礦物解離，然后選礦。浮選用于加利福尼亞Pass山脈，以從含有約5重量% REO (稀土氧化物)的礦石濃集解離的氟碳鈰礦顆粒，以形成含有約60重量% REO的精礦。含有獨居石和磷釔礦顆粒的沖積礦砂礦床可利用重力分離設(shè)備例如選篩、螺旋分級機和水力旋流器，以基于它們的不同的比重將離散的重礦物砂粒與輕礦物分離。然后使從重力分離的重礦物進(jìn)入移出磁性礦物的磁選機、移出氧化鈦礦物的靜電分離器和最后的分離鋯石的磁分離階段。然后使從各種地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的稀土礦物精礦進(jìn)料至通過溶解在熱濃酸或堿浸來提取REE (稀土元素)的工藝過程中。分離特定稀土元素的進(jìn)一步化學(xué)分餾發(fā)生在浸出階段之后。

稀土元素由于其在現(xiàn)代裝置和工藝過程中的很多應(yīng)用而為一種有價值的商品。例如，稀土元素通常用于電池、緊湊型熒光燈、航空航天部件、平板顯示器、高溫超導(dǎo)體、激光器、拋光化合物、催化劑、水凈化裝置、緊湊型揚聲器和電子設(shè)備，以及其它裝置和方法。因此，雖然稀土元素的富礦床是罕見的，對稀土元素的需求卻不斷增加。結(jié)果，識別從礦源濃集有用量的稀土元素的新的、經(jīng)濟可行的方法將是期望的，其中稀土元素分散在礦石中的具有低體積濃度的含REO礦物中。例如，因為可發(fā)現(xiàn)稀土元素為以低體積濃度分散在具有高濃度高嶺石的礦石內(nèi)的礦物中的成分，所以期望開發(fā)經(jīng)濟可行的方法以將稀土元素組合物從含有高嶺石(例如高嶺土)的物質(zhì)分離。