[发明专利]浓硫酸低温焙烧含磷稀土精矿分步提取磷和稀土的方法

说明书

本发明公开了一种浓硫酸低温焙烧含磷稀土精矿分步提取磷和稀土的方法，包括：含磷稀土精矿与浓硫酸按比例混合均匀，在200‑350℃条件下焙烧分解，得到焙烧矿；将焙烧矿与水混合调浆进行一次浸出，浸出结束过滤洗涤后得到磷酸提取液及一次浸渣；一次浸渣再与稀硫酸溶液进行二次浸出，浸出结束过滤洗涤后得到稀土提取液及酸浸渣。本发明利用酸性条件下，磷酸铁、磷酸稀土、磷酸钍等溶解性及硫酸稀土与磷酸的扩散速率差异的原理，分步提取磷酸，实现与稀土初步分离的方法，克服现有技术存在的难题。

技术领域

本发明涉及一种湿法冶金技术，具体是，涉及一种浓硫酸低温焙烧含磷稀土精矿分步提取磷和稀土的方法。

背景技术

全球的稀土矿物主要分为氟碳铈矿、独居石和风化壳淋积型稀土矿等三种。其中独居石矿物(REPO₄)即为含磷稀土矿物，其中除了含有稀土资源外，还包括丰富的磷资源。目前，主要采用浓硫酸分解工艺从含磷稀土精矿中提取稀土，浓硫酸分解工艺又分为高温和低温两种。在浓硫酸高温焙烧工艺中，精矿中的铁与独居石中的磷在高温焙烧过程中形成难溶性的磷酸铁，后续水浸(弱酸性)、中和过程中，少量溶出的磷酸根继续与溶解的铁形成磷酸铁沉入水浸渣中。由于水浸渣中还有放射性核素钍和硫酸钙等成分，导致这部分磷资源难以回收利用。为解决工艺中硫酸分解、尾气酸酸量大、焙烧能耗高等问题，曾采用低温分解工艺处理，由于分解温度较低，焙烧矿中硫酸夹带量大，导致磷酸与硫酸铁并没有形成稳定的磷酸铁沉淀物，所以用水浸出后，稀土、磷、铁、钍等资源进入水浸液。又因为硫酸稀土溶解度较低，为保证稀土溶出，采用大量的水进行浸出，因此出现了磷浓度很低的水浸液，同时，水浸液中的稀土离子严重影响到磷的回收，导致磷资源回收难度大，成本高。为进一步获得纯净的稀土溶液，需要通过增加水浸液中铁含量来控制铁/磷比，并利用碱中和得到磷铁钍中和渣和硫酸稀土浸出液。由此可知，无论高温工艺还是低温工艺，均没有实现混合型稀土矿物中磷资源的回收问题。但从工艺过程可以了解到，低温焙烧过程中，精矿中的磷实际上是得到了活化而进入水浸液，这就为磷资源的回收提供了条件。但水浸液中磷酸浓度较低，高浓度的RE³⁺、Fe³⁺以及微量的放射性Th⁴⁺等进一步导致回收难度增大。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种浓硫酸低温焙烧含磷稀土精矿分步提取磷和稀土的方法，利用酸性条件下，磷酸铁、磷酸稀土、磷酸钍等溶解性及硫酸稀土与磷酸的扩散速率差异的原理，分步提取磷酸，实现与稀土初步分离的方法，克服现有技术存在的难题。

技术方案如下：

一种浓硫酸低温焙烧含磷稀土精矿分步提取磷和稀土的方法，包括：

含磷稀土精矿与浓硫酸按比例混合均匀，在200-350℃条件下焙烧分解，得到焙烧矿；

将焙烧矿与水混合调浆进行一次浸出，浸出结束过滤洗涤后得到磷酸提取液及一次浸渣；一次浸渣再与稀硫酸溶液进行二次浸出，浸出结束过滤洗涤后得到稀土提取液及酸浸渣。

进一步：稀土提取液的成分为硫酸稀土，酸浸渣的成分为硫酸钙。

进一步：含磷稀土精矿采用氟碳铈矿与独居石形成的混合型含磷稀土精矿或单一独居石精矿。

进一步：含磷稀土精矿与浓硫酸按照重量比为1:1.2-1.8混合。

进一步：焙烧矿包括硫酸钙、硫酸稀土晶体、磷酸与未分解的硫酸。

进一步：一次浸出过程中，焙烧矿与水的固液重量比为1:0.4-1:2，时间5-30min，浸出温度20-60℃。

进一步：磷酸提取液的成分包括磷酸、硫酸，一次浸渣主要成分包括硫酸钙与硫酸稀土晶体。

进一步：一次浸渣与pH值为0.5-2的稀硫酸溶液按照固液重量比1:6-1:10进行二次浸出，浸出时间1-3h，浸出温度为20-60℃。