[發明專利]一種硫酸自熱熟化池浸提取深海沉積物中稀土的方法

在審

• 申請號: 201710556314.3
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN109234548A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 范艷青;蔣訓雄;張登高;馮林永
• 申請（專利權）人: 北京礦冶研究總院
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B3/08
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 尹春雷

本發明公開了一種硫酸自熱熟化池浸提取深海沉積物中稀土的方法，屬于深海沉積物中稀土、鋁、鉀等金屬的綜合利用技術領域。將深海沉積物通過自然晾干或干燥至含水率5％以上，將含水率5％?50％的深海沉積物與一定量的98％硫酸混合，置于浸出池內。利用深海沉積物含一定水量、物相特征及化學成分，與硫酸混合過程中產生大量的硫酸稀釋熱和化學反應熱，實現硫酸自熱熟化低能耗提取稀土。浸出池內的熟化料保溫一定時間后，經噴淋水或攪拌浸出，使稀土進入溶液，再通過萃取法、離子交換吸附法、沉淀法、結晶法中的一種或多種方法回收稀土。該方法工藝過程簡單，利用熟化自身熱量降低了能耗，并使深海沉積物中的鋁、鉀等資源得到了綜合利用。

技術領域

本發明屬于深海沉積物中稀土、鋁、鉀等金屬的綜合利用技術領域，涉及一種硫酸自熱熟化池浸提取深海沉積物中稀土的方法。

背景技術

稀土元素不僅具有廣泛的科學研究價值，也是一種極其寶貴的礦產資源，是新型功能材料的研制和應用領域中不可或缺的原料，廣泛應用于原子能、冶金、石油、航空、航天、電子和電氣工業、化學紡織、照明、玻璃、陶瓷、醫藥、農業等領域，素有“工業味精”之稱。

隨著陸地稀土資源的儲量在逐漸下降，可開發利用的高品位稀土資源越來越瀕臨枯竭，許多國家都開始尋找其他出路。眾多研究者調查結果表明，深海沉積物中賦存著豐富的稀土元素，有望作為未來的稀土資源。

深海沉積物一般是指水深大于1000米的海底松散沉積物質，主要分布于大陸邊緣以外的深海盆地中。深海沉積物主要來源包括陸殼、火山噴發、生物和宇宙物質等，在海底礦產資源、古海洋學、古氣候學等研究領域一直受到高度重視。依據沉積物中主要成分的含量進行歸類，將沉積物分為沸石粘土、遠洋粘土、硅質粘土、硅質軟泥、鈣質粘土、鈣質軟泥和熱液沉積物等7種類型。

Fleet(1984)根據前人的資料，認為深海沉積物中50％的稀土元素可能是通過浮游生物的吸附作用、氫氧化物共沉淀作用等方式從溶液中遷移出來進入深海沉積物中，深海粘土中稀土元素大多是以吸附態存在的，并總結了水圈中稀土元素的分布狀況。深海沉積物還含有Al,P,K,Ca,Ti,Mn,Fe,V,Co,Ni，Cu，Mo等有價元素，部分含量較高的K、Al等具有綜合開發利用價值。

在太平洋深海沉積物中，稀土元素相對較富集。2011年日本科學家Kato et al.首次提出，太平洋深海沉積物中賦存有豐富的稀土元素，在沸石粘土、遠洋粘土等類型沉積物中高度富集，局部區域沉積物中稀土總含量可達2230×10^-6，重稀土元素含量是中國華南離子吸附型稀土礦產豐度的2倍，并且初步估算太平洋深海沉積物中稀土資源量可能超過目前陸地上的總儲量。

劉志強等針對大平洋中深海粘土進行了研究，太平洋中部REGC010柱狀樣的深海粘土樣品主要由粘土、沸石、磷灰石、石英、石鹽、錳礦物組成，有價礦物主要為磷灰石、水羥錳礦和獨居石，其中磷灰石最多，含量約2.39％；稀土元素幾乎全部賦存在磷灰石中，并且中重稀土元素含量高，其稀土配分與中國南方離子型稀土元素配分非常接近。稀土含量為778.13×10^-6，H₂SO₄溶液浸出深海粘土中Y的最佳工藝條件如下:H₂SO₄濃度為1mol·L^－1，浸出溫度為40℃，攪拌時間為60min，液固比為4∶1，大洋稀土中稀土Y的浸出率為84.38％。

日本學者YUTARO TAKAYA針對深海沉積物含稀土的軟泥進行了酸浸出研究，在低酸0.25-0.5mol/l，浸出時間2-5min,常溫，液固比15:1條件下，釔的浸出率都很高，最大值為硫酸時釔浸出率為81.3％，鹽酸時釔浸出率95.1％。硫酸浸出時鉀、鋁浸出率都很低，鉀浸出率10％左右，鋁浸出率為20％左右。