[發明專利]一種從含氟稀土渣中回收稀土元素和氟元素的方法

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• 申請號: 202210040691.2
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN116479240A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 劉柯佳;張繪;黃夢玲;張旭霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院贛江創新研究院
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B59/00;C22B1/02;C01F7/50
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳小龍

本發明涉及一種從含氟稀土渣中回收稀土元素和氟元素的方法，所述方法包括以下步驟：(1)混合含氟稀土渣和酸液，然后固液分離，得到第一濾渣和含稀土元素的第一濾液；(2)混合步驟(1)得到的所述第一濾渣和含氯化鋁熔鹽，然后依次經過焙燒、洗滌和固液分離，得到含稀土元素的第二濾液和含氟元素的第二濾渣。本發明提供的從含氟稀土渣中回收稀土元素和氟元素的方法可以實現稀土元素和氟元素的高效回收，操作簡單，成本低廉，工藝清潔環保，具有較高的資源綜合利用率和綜合回收價值。

技術領域

本發明涉及有色金屬冶金和資源回收技術領域，具體涉及一種從含氟稀土渣中回收稀土元素和氟元素的方法。

背景技術

熔鹽電解和鈣熱還原是制備稀土金屬和合金的主要方法。熔鹽電解法主要用于生產鑭、鈰、鐠、釹等純金屬以及鑭鎳、釓鐵、鏑鐵、鈥鐵、釤鈷等合金，所用電解質主要為稀土氟化物和氟化鋰。在電解生產過程中，由于加料、出爐、電極更換、電解槽維護和更換等操作，不可避免地產生大量的稀土熔鹽渣，其主要成分為稀土氟化物、氟化鋰、石墨、氟化鈣、氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅等，其中稀土的含量(以稀土金屬計)為5-60％。鈣熱還原法是生產中重稀土鈧、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩和镥等純金屬的主要方法。該方法是以金屬鈣為還原劑，以純的單一稀土氟化物為原料，在1400-1600℃的真空或惰性氣氛下進行還原反應，得到純稀土金屬和還原渣。因此，在稀土金屬的生產過程中，不可避免地產生大量的還原渣，主要成分為氟化鈣、少量稀土氟化物、稀土金屬、金屬鈣和稀土氧化物，其中稀土的含量(以稀土金屬計)為2-15％。由于稀土元素種類較多，生產不同稀土金屬和合金所產生的廢渣中稀土種類和含量差異較大，又因為稀土氟化物、氟化鈣等具有較高的穩定性，所以含氟稀土渣處理難度大，處理成本高。

目前，含氟稀土渣的處理方法主要有酸法和堿法。酸法工藝一般采用濃硫酸焙燒法，利用濃硫酸與氟化物反應生成HF的原理，該方法生產工藝長，產生大量的HF劇毒氣體，對設備要求較高。

CN104843761A公開了一種環保低成本從稀土氟化物熔鹽電解廢料中回收稀土的方法，該方法以稀土氟化物熔鹽電解廢料為原料，經破碎磨粉、攪拌混料、焙燒堿轉、球磨、洗滌、優溶浸出、萃取分離、沉淀、洗滌、灼燒等工藝制得單一或混合稀土氧化物。

CN101956078A公開了一種從稀土熔鹽電解廢料中分離回收稀土元素的方法，該方法以稀土金屬熔鹽電解廢料為原料，經原料粉碎、氫氧化鈣配料、氟置換、鹽酸溶解、P507煤油鹽酸體系萃取分離、碳酸沉淀、灼燒等工藝步驟，制得單一稀土氧化物。

CN105369042A公開了一種從氟鹽體系稀土熔鹽電解渣中提取稀土的方法，該方法通過將硅酸鹽與氟化物體系的稀土熔鹽電解渣混合，然后焙燒、洗滌、過濾、酸浸，得到稀土料液。

以上方法主要利用堿性物質在高溫下與稀土氟化物作用，將稀土元素轉變可溶于酸的稀土氧化物，從而進行酸浸提取回收。因此，酸液和堿液的用量大，設備條件和處理成本要求較高，并且未考慮氟元素的回收利用。

CN111534701A公開了一種從稀土熔鹽電解渣中高效回收有價元素的方法，該方法將稀土熔鹽電解渣和鋰源混合均勻得混合物；所得混合物依次進行一段真空焙燒、二段真空蒸餾，得到高純氟化鋰。

CN111961872A公開了一種提取鈣熱真空還原稀土渣中有價元素的方法，該方法采用真空置換和真空蒸餾法，利用鋰鹽直接置換鈣熱還原稀土渣中的氟制取氟化鋰，蒸餾渣經酸浸—萃取分離工藝制取稀土氟化物或氧化物。

以上方法中采用碳酸鋰或氫氧化鋰分解稀土熔鹽渣和還原渣，并回收稀土元素，以氟化鋰的形式回收氟元素，但是碳酸鋰和氫氧化鋰的價格昂貴，生產成本比較高。

因此，開發一種高效、節能并且環保的含氟稀土渣綜合回收利用的方法具有重要意義。

發明內容