低浓度硫酸稀土浸液无氨沉淀富集技术及过程控制

目前,我国离子吸附型稀土矿的工业开采普遍采用硫酸铵浸取工艺和碳酸氢铵沉淀富集稀土技术,以制备离子型稀土精矿,由于生产过程大量氨氮流入土壤、地表水、地下水,导致矿区水体富营养化,生态环境遭到严重破坏。为此,本论文在采用硫酸镁替代传统的铵盐浸取剂浸矿的基础上,对低浓度稀土浸出液的沉淀富集工艺进行系统研究,以期开发新的工艺消除或者降低氨氮污染。本文以广西离子吸附型稀土矿硫酸镁浸取得到的低浓度硫酸稀土浸出液为研究对象,研究了不同沉淀剂对稀土沉淀富集回收率、沉淀产物稀土品位及杂质含量的影响规律。主要研究内容和结果如下:1、采用碳酸铵、碳酸钠作为沉淀剂,制备碳酸稀土时,沉淀产物经XRF与ICP分析可得:稀土氧化物含量可以达到92%以上,稀土沉淀率在95%以上,基本不含有硫酸根;采用氧化钙、氧化镁非铵沉淀剂沉淀富集稀土,制备氢氧化稀土时,经以上分析方法分析可得:稀土沉淀率可达95%以上,但是,沉淀产物中稀土氧化物含量达到81%左右,研究发现,其主要原因是沉淀产物中硫酸根的含量过高,并且对沉淀产物进行洗涤也难以将硫酸根除去。2、为了探究氧化钙或氧化镁沉淀硫酸稀土过程中,硫酸根存在形态和去除方式。对比研究了氧化钙、碳酸钠分别沉淀硫酸钕溶液及产物成分和形态。结果表明:氧化钙作为沉淀剂所得滤饼焙烧后产物为Nd2O2SO4,碳酸钠作为沉淀剂所得滤饼焙烧后产物为Nd2O3,将氧化钙沉淀产物采用热重及红外分析,综合分析确定:硫酸根以碱式硫酸钕(Nd2(OH)4SO4·1.4H20)的形态存在于沉淀产物中。为了降低沉淀滤饼中硫酸根含量,本文研究了不同条件陈化、水热结晶的方式处理沉淀滤饼,试验结果显示:沉淀滤饼中的硫酸根含量并无明显降低。3、提出并研究了低浓度硫酸稀土溶液氧化钙-碳酸钠复合沉淀工艺,沉淀产物经XRF与ICP分析可得:随着碳酸钠添加量的增加,滤饼中硫酸根含量不断降低,稀土纯度不断提高;当氧化钙添加量为理论量的40%,碳酸钠添加量为为理论量的70%时,稀土沉淀率在95%以上,稀土纯度达到92%以上,达到了稀土分离企业对稀土精矿品位的要求。