[发明专利]P204萃取法从南方稀土矿中提取稀土的工艺

说明书

本发明公开P204萃取法从南方稀土矿中提取稀土的工艺，具体以南方离子吸附型稀土原矿为原料，以硫酸铵、氯化钠或氯化铵为浸取剂，P204为萃取剂，TBP为破乳剂，氨水或氢氧化钠为中和剂，萃取剂P204促进浸取剂浸出原料中的稀土离子。首先，以浸取剂溶液润湿稀土原矿且浸取其中部分稀土离子。其次，搅拌下加入P204与TBP的煤油溶液，促进稀土离子的浸出。采用间歇式搅拌，最后一次搅拌开始加入氨水溶液或氢氧化钠溶液。最后，静置分层，上层为负载稀土的P204有机相，直接用于稀土的分馏萃取分离。本发明工艺流程短，稀土提取率高达94%～97%，无废水排放，绿色化程度高。

技术领域

本发明P204萃取法从南方稀土矿中提取稀土的工艺，涉及以南方离子吸附型稀土原矿为原料，P204为萃取剂，TBP为破乳剂，氨水或氢氧化钠为中和剂，萃取剂和中和剂共同促进浸取剂浸出南方离子吸附型稀土原矿中的稀土离子，从而实现稀土元素的高效提取。本发明属于稀土提取技术领域。

背景技术

南方稀土矿是主要分布在我国南方诸省而世界稀缺的离子吸附型稀土原矿，其中的稀土元素以阳离子状态吸附于具有交换吸附阳离子性能的高岭石等铝硅酸盐矿物上。原生的南方稀土矿中稀土含量以稀土氧化物(REO)计为0.05％～0.3％，品位较低，对提取带来不利影响。提取方法均属于浸取法，工艺技术的实施方式有池浸、堆浸和原地浸。池浸工艺基本上被淘汰，目前主要采用堆浸和原地浸。浸取剂主要有氯化钠、氯化铵、硫酸铵等。由于硫酸铵对环境的影响最小，目前的浸取剂水溶液(浸取剂溶液)普遍选用质量百分浓度为2％～5％的硫酸铵溶液。工业化生产中，未浸出等因素会降低堆浸的提取率(回收率)，而渗漏等因素则会降低原地浸的稀土提取率，实际生产中的稀土提取率约为70％。

硫酸铵浸出南方稀土矿中稀土离子的反应原理为：

反应式(1)中，m和n为整数；下标“s”表示固相；下标“aq”表示液相中的水合离子。

由于南方稀土矿中的稀土品位较低，因此浸出液(浸取后获得的溶液)中稀土浓度较低，仅为0.5g/L～2g/L；而且浸取剂水溶液的用量必须大大过量，因此浸出液中含有大量浸取剂硫酸铵。最终导致浸出液不能直接作为萃取分离的料液，需通过净化和沉淀等将稀土转化为氧化稀土精矿。含有稀土离子和过量硫酸铵的浸出液，通常加入沉淀剂碳酸氢铵来沉淀稀土。碳酸氢铵沉淀稀土离子的反应为：

反应(2)中，沉淀剂碳酸氢铵通常需要过量100％左右。因此，沉淀母液成为含有硫酸铵和碳酸氢铵的氨氮废液，不能循环使用。碳酸稀土沉淀物经过过滤、洗涤和灼烧获得氧化稀土精矿。碳酸稀土的灼烧分解反应为：

氧化稀土精矿经盐酸溶解，获得氯化稀土料液：

在获得氯化稀土料液之后，通常采用P507或P204进行萃取分离。P507或P204萃取时，需要预先对萃取剂进行钠皂化或钙皂化。以钠皂化为例，萃取分离反应为：

反应式(5)中，NaA表示钠皂化P507或P204萃取剂；下标“o”表示有机相；下标“a”表示水相。

不难看出，现有的离子吸附型稀土原矿从浸出到进入萃取分离主要存在以下缺点：1)工业化生产中，浸取工艺的稀土提取率约为70％，稀土的收率低；2)需要经历浸出、沉淀、过滤、洗涤、灼烧、酸溶和萃取等工艺步骤，工艺流程长，进一步降低了稀土提取率；3)水和浸取剂硫酸铵的消耗量均大；4)浸取剂硫酸铵不能循环使用，氨氮废水排放量大，污染环境。顺便在此说明一下，上述工艺步骤沉淀、过滤、洗涤、灼烧和酸溶，每一步均会导致1％～2％的稀土损失。

发明内容