[發明專利]一種去除含釹、鐠、鏑和鐵溶液中鐵離子的方法

有效

• 申請號: 201811319845.1
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109593977B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 朱遂一;林雪;董鴿;邊德軍;霍明昕;張蘭河;張海豐
• 申請（專利權）人: 東北師范大學;東北電力大學
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B3/44
• 代理公司: 北京喆翙知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 梁永昌

本發明公開了一種去除含釹、鐠、鏑和鐵溶液中鐵離子的方法，通過向含釹、鐠、鏑和鐵的酸性溶液中，按照鐵/葡萄糖摩爾比為0.2?2，加入葡萄糖并混合均勻，經過水熱處理后，底部形成含鐵沉淀，上清液中鐵殘留濃度低于20mg/L，稀土元素保留率高于97％。本發明可以從含釹、鐠、鏑和鐵的溶液中高效分離鐵，解決了稀土溶液純化中鐵對萃取劑污染的問題，提高了溶液中稀土元素的純度和利用價值；本發明適用于處理含高濃度鐵的稀土溶液或廢料的酸溶液，稀土保留效率高，溶液中鐵殘留濃度低，操作簡單，費用低。

技術領域

本發明涉及廢物資源化利用領域，尤其涉及一種去除含釹、鐠、鏑和鐵溶液中鐵離子的方法。

背景技術

鐵是含釹稀土廢料中普遍存在的一種金屬，其含量高、化學價態與稀土相似，難以從稀土中分離。尋求高效穩定的鐵分離方法，是回收稀土廢料中的貴重稀土元素、獲得高純度稀土產品的關鍵。目前，已報道的稀土廢料中鐵分離方法中，濕法分離包括鹽酸優溶法、硫酸復鹽沉淀法、全萃取法、磷酸鹽沉淀法、硫化物沉淀法等。

(1)鹽酸優溶法的主要步驟包括氧化焙燒(使稀土元素和鐵為最高價)和分離除雜(控制pH為4-4.5，焙燒產物中稀土優先溶解)。但pH控制步驟復雜，且稀土溶解過程中，也會有鐵氧化物的溶解，使最終溶液含有鐵，在萃取前需要進一步去除。否則，含鐵的稀土溶液進行萃取時，容易降低萃取劑的使用壽命。

(2)硫酸復鹽沉淀法的主要步驟為：焙燒(與前同)、溶解(硫酸溶解，得到含稀土和硫酸亞鐵的溶液)、復鹽沉淀(加入硫酸鈉，生成硫酸鈉和硫酸釹復合鹽)。此方法在加入硫酸溶解時會產生硫酸亞鐵，在稀土回收過程中會產生Fe元素的浪費，而且硫酸亞鐵溶液排除后更會對環境產生污染，工業化生產困難。

(3)全萃取法的關鍵步驟，包括：溶解浸出(鹽酸溶解廢料，并加雙氧水氧化亞鐵離子)、萃取除鐵(利用N₅₀₃萃取劑將鐵萃取到有機相)和稀土萃取分離(利用P₅₀₇萃取劑分離單一稀土元素)。在應對高濃度含鐵溶液時，萃取劑N₅₀₃消耗量大，損耗高，費用昂貴。

(4)已報道的磷酸鹽沉淀法，是先將含鐵的稀土廢料溶解后，加入還原劑使溶液中三價鐵還原為二價鐵，再加入磷酸鹽，產生磷酸稀土沉淀。該方法得到的磷酸稀土沉淀，既不溶于酸，也不溶于堿，很難加工成高附加值產品。

(5)硫化物沉淀法的主要步驟，也是加酸溶解含鐵的稀土廢料，然后加入雙氧水或空氣曝氣，使亞鐵氧化，再加入Na₂S，生成稀土硫化物沉淀。在稀土沉淀中也會產生鐵的硫化物沉淀，獲得高純度稀土的控制條件復雜，且實施難度大。

(6)氫氧化物沉淀法的主要步驟，包括溶解浸出、亞鐵氧化和pH調節控制。其關鍵步驟在于氧化酸浸提液中的二價鐵并將溶液pH嚴格控制在4-4.5范圍內，由此上清液中98％的鐵被去除。但其缺陷是氫氧化鐵沉淀中，表面具有大量的配位點，可以吸附水中的稀土離子，導致大約30％-50％的稀土離子與鐵發生共沉淀，而降低稀土的回收率。

(7)草酸沉淀法，其基本步驟與氫氧化物沉淀法相同，也需要嚴格控制pH值，生成草酸-稀土的絡合物，但若存在高濃度的鐵時，需要預先除鐵。

在上述的各種方法中，回收含鐵的稀土廢料時，優先步驟是將廢料加酸溶解，生成含有鐵和稀土元素的溶液，接著使用萃取劑回收稀土。利用萃取技術分離不同元素稀土的工藝十分成熟，但萃取效率容易受到溶液中鐵離子的影響，鐵與萃取劑結合后導致萃取劑中毒，降低稀土萃取的效率。針對鐵在萃取中的危害，一些專用鐵萃取劑被開發，但其價格昂貴，且應對溶液中高濃度鐵時，萃取劑使用量大，損耗高。

因此，現有技術有待于更進一步的改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種去除含釹、鐠、鏑和鐵溶液中鐵離子的方法，無需控制反應終點的pH值范圍，使稀土保留效率高，度低溶液中鐵殘留濃度。