[发明专利]从含锆固体废料中分离锆和稀土的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从含锆固体废料中分离锆和稀土的方法。

背景技术

二氧化锆(ZrO₂)具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、导热系数小等诸多特性，是理想的耐火材料、研磨材料和隔热材料。稀土氧化物与氧化锆陶瓷材料有着密切的联系。向二氧化锆中掺入一定量的稀土氧化物作为稳定剂和改性剂，使之与二氧化锆形成固溶体，可以极大地提高和改善二氧化锆的各项性能。因此，稀土掺杂的二氧化锆基材料在氧传感器、汽车尾气净化用催化剂、固体燃料电池电解质、高温涂层材料、新型陶瓷材料等领域扮演着重要的角色。然而，在生产、加工和使用上述稀土掺杂的二氧化锆基材料时势必产生大量的废弃物，这些废弃物中富含大量的锆和稀土金属，若不进行有效回收，将造成极大地浪费。

二氧化锆基材料的生产过程通常需要经过高温煅烧（>1000℃），这导致该类废料具有极高的耐腐蚀性，采用常规的技术手段难以有效浸出。

目前，从含锆固体中回收锆和稀土的方法有很多。其中关于浸出，主要有两种方法，一种是采用碱浸焙烧后酸溶。专利CN102628104A公开在碱性条件下800~1200℃焙烧废料，焙烧物经酸洗、酸溶后得到含稀土及锆的溶液，该方法反应条件苛刻，步骤繁琐，能耗高。另一种是酸化焙烧后水浸，即将原料和硫酸及其盐混合焙烧后加入水中浸出。如专利CN101244843公开了一种方法，将固溶体废弃物粉末和硫酸及其盐混合，在200~320℃范围内焙烧后，酸化物用水或母液在自热条件下浸出。该方法加入硫酸盐促进溶解，增加溶液中杂质含量和种类，对于该专利中对硫酸铵进行循环回收，适用范围较窄，不适用于含有多种稀土元素的废料分离回收的情况。当然还有采用其他混酸如盐酸和硝酸、氢氟酸和硫酸等进行溶解含锆固体，大部分混酸均采用强氧化性的酸如硝酸、氢氟酸，在工业生产上会产生含氮废物或腐蚀设备，成本高。

对此，本发明提供了一种从含锆固体废料中分离锆和稀土的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种适用范围广，安全环保，资源回收率高的从含锆固体废料中分离锆和稀土的方法。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种从含锆固体废料中分离锆和稀土的方法，其步骤依次包括粉碎筛分、混合酸化、水浸、萃取与反萃，所述混合酸化是将废料粉末与质量分数为98%的浓硫酸混合反应；

所述萃取与反萃取是指通过有机溶剂从水浸的浸出液中萃取锆，再采用浓度为2~5mol/L的盐酸反萃，得到二氯氧化锆溶液。

作为本发明的进一步改进，所述混合酸化的初始固液比为1：(4~6)，反应过程中温度为 150~250℃。

作为本发明的进一步改进，所述废料为氧化锆和稀土氧化物的混合物；所述稀土为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂包括萃取剂和稀释剂煤油；所述萃取剂为N1932、N235、TOA中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂包括体积百分比为10~40%的萃取剂和60~90%稀释剂煤油。

作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂还包括改性剂；所述改性剂为TBP、正癸醇、正辛醇、正丁醇中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂包括体积比为8~20%的萃取剂、5~15%的改性剂以及65~77%的稀释剂煤油。

作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂萃取锆的油水比为(5~15):1；所述盐酸反萃锆的油水比为(8~12):1。

作为本发明的进一步改进，所述溶剂萃取前，需将水浸的浸出液中硫酸的浓度调至150~250g/L。

作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂采用浓度为120~180g/L的碱金属碳酸盐或碱金属氢氧化物溶液进行再生。

本发明通过采用硫酸与含锆废料粉末进行酸化反应后，再溶于水中，废料中锆和稀土元素的浸出率分别达95%、99%以上，在不使用助化剂的情况下，浸出率高，安全环保，对设备的要求相对较低。本发明采用有机溶剂萃取锆，盐酸反萃得到二氯氧锆，以分离锆和稀土元素，分离率高，且同时减少了稀土元素的损失。本发明提供的方法，适用可于含有一种或多种稀土元素的固体废料，应用范围广，操作简单，萃取剂选择性强，盐酸反萃彻底，使含量较高的锆离子分离较易，且有机溶剂可再生循环使用，回收率高，成本低。

具体实施方式