[发明专利]抑铝浸出风化壳淋积型稀土矿的方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土湿法冶金领域，具体涉及一种在风化壳淋积型稀土矿浸取过程中抑制铝的浸出的抑杂浸出法。

背景技术

风化壳淋积型稀土矿是我国特有的稀土矿，中重稀土含量高并且主要以离子形式吸附在粘土类矿物上，用物理方法无法使稀土富集为相应的稀土精矿，只能用化学方法，用强电解质中的阳离子（Na⁺、K⁺、NH₄⁺等）与稀土离子发生交换以提取稀土得到富集。风化壳淋积型稀土矿中不但含有离子相稀土，而且还含有离子相金属杂质，也能随稀土一起被浸出。铝是地壳和土壤中最丰富的金属元素，而且铝的化学性质极其复杂。风化壳淋积型稀土矿中含有10%左右的铝，并以多种形态存在于矿物中，有水溶态铝、交换态铝、吸附态无机羟基铝、氧化铁结合态铝、层间铝、非晶态铝硅酸盐铝和矿物态铝等五种赋存形式。当用电解质离子从风化壳淋积型稀土矿中交换浸取稀土时，铝也能被浸取剂浸出而进入稀土母液，它是主要的杂质离子。浸出液中铝离子含量一般在每升几十到几百毫克，对后续工艺和产品质量影响很大。若采用草酸沉淀稀土，浸取液中的铝会与草酸产生络合作用消耗大量草酸，增加生产成本并且铝会与稀土共沉淀，使产品中杂质含量升高；若采用碳酸铵沉淀工艺，浸取液中铝杂质含量高将导致碳酸稀土晶态差，难以过滤洗涤，相当数量的铝、钙等杂质与稀土共沉淀也将影响产品质量。

目前消除稀土中铝影响的方法主要有两种，一是对浸取母液进行除杂净化处理，二是在浸矿过程中抑制铝的浸出。前一方法一般是在稀土母液中加入某一沉淀剂或调节pH并加絮凝剂选择性沉淀铝离子，然后进行分离从而达到除铝的目的。但这一方法增加了一道作业工序，增加了经济投入，除杂过程中也会损失一部分稀土。第二种方法是通过在浸取剂中刚添加一种抑铝剂，抑制稀土矿中铝离子的浸出，从而得到铝含量较低的浸取母液，有利于后续稀土母液处理，并获得纯度较高的稀土产品。

能与铝离子发生反应生成配合物或是在一定环境中电离或是产生OH^-的物质都有可能作为抑铝剂。目前研究较多是在浸取剂中加入添加剂以提高浸取过程的pH，使铝不被浸出或浸出的铝完全水解，被尾矿所滤阻滞留在尾矿中（李斯加，南方某类稀土矿的抑杂浸出[J].1996）。这类抑铝剂对铝离子的抑制效果较好，因稀土氢氧化物的溶度积比铝氢氧化物溶度积大，理论上控制好浸取剂的pH在4.8～5.0时，能控制稀土损失率小于5%，同时达到除去铝离子的效果。然而实际操作中pH的控制有很大难度，在抑制铝的同时对稀土也有一定抑制作用。另一种抑铝添加剂主要是指一种能与铝离子生成配合物或不溶物而不与稀土离子络合的有机物，从而阻止铝离子随稀土离子一起进入到稀土浸出液中。目前对这一抑铝剂的研究极少。

抑铝剂的加入对于稀土矿膨胀性能的影响也是至关重要的，在风化壳淋积型稀土矿原地浸取过程中常常因注液不当造成山体滑坡，破坏植被，毁坏农田，造成水土流失，同时滑坡矿物无法再次回收稀土，降低了稀土回收率。现有的工艺或多或少都存在一些不足之处，引起这些地质灾害发生的原因主要是风化壳淋积型稀土矿中含有的粘土矿物在加入浸取剂后会发生遇水膨胀、分散等物理和化学作用，其层面间的胶结物被水溶解，内聚力下降，由于体积因素或氢离子解离，粘土层间表面因带负电引起的同电相斥效应，使其体积增加而导致膨胀，从而引起山体滑坡等地质灾害现象发生，尤以粘土矿物中蒙脱石、伊利石或伊利石与蒙脱石组成的混层发生膨胀产生的危害最大。粘土的膨胀分为表面水化膨胀和渗透水化膨胀两个阶段，表面水化阶段粘土表面上的H+和OH-通过氢键吸附水分子，所吸附的可交换性阳离子间接吸附水分子，这是短距离范围内的粘土与水的相互作用，这个作用进行到粘土层间其厚度约为（1nm）。在粘土的层面上，此时作用的力有层间分子的范德华引力、层面带负电和层间阳离子之间的静电引力、水分子与层面的吸附能量（水化能），其中以水化能最大。当粘土层面间的距离超过时，表面吸附能量已经不是主要的了，此后粘土的继续膨胀是由渗透压力和双电层斥力所引起的。随着水分子进入粘土晶层间，粘土表面吸附的阳离子便水化而扩散到水中，形成扩散双电层，由此，层间的双电层斥力便逐渐起主导作用而引起粘土层间距进一步扩大。其次粘土层间吸附有众多的阳离子，层间的离子浓度远大于溶液内部的浓度。由于浓度差的存在，粘土层可看成是一个渗透膜，在渗透压力作用下水分子便继续进入粘土层间，引起粘土的进一步膨胀。由渗透水化而引起的膨胀可使粘土层间距达到120。