[发明专利]一种络合分离稀土和铝的方法

说明书

本发明公开了一种络合分离稀土和铝的方法，具体为将乙酸、甲氧基乙酸、氨基乙酸、三氨基乙酸、甲基乙酸、羟基乙酸的一种或几种作为络合剂加入到含有稀土、铝的溶液中，并控制络合剂的加入量，通过调节络合溶液的pH值至5.6‑6.6，沉淀分离铝杂质，过滤洗涤获得纯净的稀土溶液和铝渣；然后往稀土溶液中加入氢氧化钠沉淀剂，控制沉淀终点pH为9.0‑12.0，获得氢氧化稀土沉淀物。络合物的加入能优先络合含有稀土、铝的溶液中的稀土，且不影响氢氧化稀土和氢氧化铝的沉淀，从而扩大了氢氧化铝与氢氧化稀土沉淀pH值的差异，实现了稀土和铝的高效分离。

技术领域

本发明涉及稀土湿法冶金领域，具体而言，涉及一种络合分离稀土和铝的方法。

背景技术

稀土元素因其独特的4f亚层电子结构、大的原子磁矩、强的自旋-轨道耦合、多变的配位数，使其形成的化合物具有十分丰富的磁、光、电、催化等功能性质，被誉为“现代工业的维生素”和“新材料宝库”。在稀土湿法冶炼的过程中，常常遇到稀土和铝的分离的问题；如在离子吸附型稀土矿的提取过程中，稀土浸出液中含有一定量的铝离子，铝离子的存在会增加沉淀剂的消耗、降低产品的纯度，因此在稀土沉淀前需先采用碳酸氢铵进行除杂。然而，由于氢氧化稀土和氢氧化铝的分离系数不够，在除铝的同时会造成6%左右的稀土损失。再如在稀土元素萃取分离的过程中，酸溶处理后需要调节pH除铝，以防止后续大量铝离子存在导致有机相乳化等现象。同时少量铝离子容易富集在镨钕料液中，沉淀镨钕料液之前需要将铝去除，以消除铝对沉淀过程和沉淀产品纯度的影响。可见，稀土和铝的分离，是一个共性的需要解决的难题。

目前已有的稀土和铝的分离方法主要有草酸盐沉淀法、碱法、中和法、环烷酸萃取法、优先络合法。(1)草酸盐沉淀法：该方法是向含稀土和铝的溶液中加入草酸，利用所生成的草酸铝在酸性溶液条件下溶解度较大而草酸稀土难溶于溶液从而实现铝与稀土元素的分离。该方法适用于铝离子含量较小的溶液，而对于铝离子含量较高的溶液，加入草酸后将生成大量的草酸铝，而过量的草酸铝无法完全溶解于溶液中，这些不能溶解的草酸铝将随草酸稀土形成沉淀混合在一起，不能很好的实现铝与稀土元素的分离。同时该方法需要消耗大量的草酸，由于目前市场上草酸的价格较为昂贵，采用该方法除铝将大大增加生产成本；并且过量的草酸直接排放将对环境造成较大的破坏，针对含大量草酸的废水处理也将极大增加生产成本。(2)碱法：该方法是向含稀土和铝的溶液中加入过量的强碱性溶液，将、溶液调节至强碱性，其目的是使溶液中的铝离子生成偏铝酸根离子保留在溶液中，而稀土元素则生成氢氧化稀土沉淀物从而实现分离。该方法将消耗大量的强碱性溶液，增加了生产成本；并且在操作过程中所生成的氢氧化稀土沉淀可能将氢氧化铝包裹，导致最后分离效果较差。(3)中和法：该方法是利用氢氧化铝与氢氧化稀土沉淀时pH值存在差异，通过对溶液pH值精确控制分别沉淀铝离子与稀土离子来实现分离。但沉淀所得到氢氧化铝为胶状沉淀，难以过滤。同时，铝离子与稀土离子沉淀pH值得差异较小，该方法对稀土离子与铝离子的分离效果并不理想，分离铝的同时稀土夹带较大。(4)环烷酸萃取法：该方法是利用环烷酸体系对含稀土和铝的溶液中的铝离子进行萃取，通过调节萃取过程中的pH改变稀土溶液中各离子的分配比实现分离。该方法在进行过程中需要对pH值精确控制并保持稳定，一旦pH值出现波动将出现乳化导致萃取过程无法顺利进行，因此该方法操作成本较高。（5）优先络合法：络合法中常用的络合剂如柠檬酸、羟基喹啉、乙酰丙酮、三乙醇胺、磺基水杨酸、酒石酸、氟化铵等。往含稀土和铝的溶液中加入一定量的络合剂，控制一定条件以实现铝的优先稳定络合，形成稳定性高的螯合物，然后对溶液中的稀土进行富集分离；如往含稀土和铝的溶液中加入一定量的氟化铵，使铝离子形成氟化铝络合物，而稀土以离子形成保留在溶液中，进而通过氢氧化沉淀、碳酸沉淀等方式实现稀土和铝的分离。但是此方法条件控制较苛刻，稀土也存在稳定络合的情况，导致后续稀土的富集分离困难；且络合物与铝的分离非常困难，不利于铝的回收利用。

综上所述，如何提供一种高效分离稀土和铝的方法，以降低成本、简化操作、提高稀土和铝的分离效率，已经成为目前亟待解决的共性技术问题。

发明内容