一种稀土氧化物酸溶分组的方法与流程

1.本发明涉及稀土湿法冶金技术领域，尤其涉及一种稀土氧化物酸溶分组的方法。


背景技术：

2.稀土是17种稀土元素的总称。稀土因为具有独特的性质和用途，在石油化工、玻璃、陶瓷、钢铁、发光材料、储氢材料、磁性材料等领域有着广泛的应用。我国用于生产稀土的矿产资源丰富，稀土矿物品种繁多，包括独居石、氟碳铈矿、磷钇矿、南方离子型稀土矿等。这些稀土矿物中的稀土元素多以类质同晶及离子吸附的形式存在，因此，想要充分利用其中的稀土元素，需要先进行预处理，破坏其晶格，将稀土元素以游离的稀土离子形式分离出来，并以稀土化合物的形式送到稀土分离厂，经过萃取分离，生产出纯度较高的单一稀土氯化物。
3.稀土原料中主要含稀土氧化物、铁、硅、钙等元素。一般稀土原料的常用的处理流程为：酸溶-萃取-沉淀-焙烧。其中酸溶是分解稀土原料，将稀土元素转化为游离的稀土离子；萃取是通过稀土元素在有机相和水相中分配比的差异性将稀土元素进行分组，得到各稀土料液；沉淀是通过加入草酸、碳酸盐等沉淀剂，使稀土从水溶液中沉淀，得到稀土草酸盐或碳酸盐；焙烧是将稀土沉淀物装入焙烧窑内焙烧，最终得到稀土氧化物产品。
4.由于稀土元素种类多，且分离系数接近，在萃取的时候用溶剂萃取法分离稀土元素需要萃取槽级数非常大，为分离出各种稀土元素，萃取槽级数大，占用空间多，同时酸碱耗量和萃取剂耗量大，增加了生产成本。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种稀土氧化物酸溶分组的方法。本发明通过控制酸溶条件，将稀土元素在酸溶过程中进行分组，减轻后续萃取工艺的压力，减少萃取级数，节约空间资源，减少生产成本。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种稀土氧化物酸溶分组的方法，包括以下步骤：
8.将稀土氧化物原料、水和第一无机酸混合进行第一酸溶，得到第一滤渣，所述第一无机酸中氢离子的浓度为1mol/l；
9.将所述第一滤渣和第二无机酸混合进行第二酸溶，得到第二滤渣，所述第二无机酸中氢离子的浓度为3mol/l；
10.将所述第二滤渣和第三无机酸混合进行第三酸溶，得到第三滤渣，所述第三无机酸中氢离子的浓度为5mol/l。
11.优选地，所述稀土氧化物原料中含有的稀土元素包括la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、y、er、tm、yb和lu。
12.优选地，所述第一酸溶、第二酸溶和第三酸溶的液固比独立地为3～6：1。
13.优选地，所述第一无机酸、第二无机酸和第三无机酸独立地为盐酸、硝酸或硫酸。
14.优选地，所述第一酸溶的温度为0～20℃。
15.优选地，所述第二酸溶的温度为20～50℃。
16.优选地，所述第三酸溶的温度为60～80℃。
17.优选地，所述第一酸溶还得到第一滤液，所述第一滤液中的稀土元素包括la、pr和nd。
18.优选地，所述第二酸溶还得到第二滤液，所述第二滤液中的稀土元素包括sm、eu、gd和dy。
19.优选地，所述第三酸溶还得到第三滤液，所述第三滤液中的稀土元素包括ho、y、er、tm、yb和lu。
20.本发明提供了一种稀土氧化物酸溶分组的方法，包括以下步骤：将稀土氧化物原料、水和第一无机酸混合进行第一酸溶，得到第一滤渣，所述第一无机酸中氢离子的浓度为1mol/l；将所述第一滤渣和第二无机酸混合进行第二酸溶，得到第二滤渣，所述第二无机酸中氢离子的浓度为3mol/l；将所述第二滤渣和第三无机酸混合进行第三酸溶，得到第三滤渣，所述第三无机酸中氢离子的浓度为5mol/l。
21.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
22.本发明通过控制酸溶使用不同浓度的无机酸，将稀土元素在酸溶过程中进行分组，将各个稀土元素按照溶出无机酸的浓度不同进行不同分组，对后续的萃取分离起到减轻萃取压力，减少萃取级数的作用，且节约空间资源，减少生产成本，同时分离后的料液进行萃取后，单一产品的纯度得到保障，对减少生产成本有一定的积极作用。实际生产中直接酸浸处理的稀土氧化物需要60级萃取槽，本发明仅需的60级萃取槽。
具体实施方式
23.本发明提供了一种稀土氧化物酸溶分组的方法，包括以下步骤：
24.将稀土氧化物原料、水和第一无机酸混合进行第一酸溶，得到第一滤渣，所述第一无机酸中氢离子的浓度为1mol/l；
25.将所述第一滤渣和第二无机酸混合进行第二酸溶，得到第二滤渣，所述第二无机酸中氢离子的浓度为3mol/l；
26.将所述第二滤渣和第三无机酸混合进行第三酸溶，得到第三滤渣，所述第三无机酸中氢离子的浓度为5mol/l。
27.若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
28.本发明将稀土氧化物原料、水和第一无机酸混合进行第一酸溶，得到第一滤渣，所述第一无机酸中氢离子的浓度为1mol/l。本发明对所述稀土氧化物原料的来源没有特殊的限定。
29.在本发明中，所述稀土氧化物原料中含有的稀土元素优选包括la(镧、ce(铈)、pr(镨)、nd(钕)、sm(钐)、eu(铕)、gd(钆)、tb(铽)、dy(镝)、ho(钬)、y(钇)、er(铒)、tm(铥)、yb(镱)和lu(镥)。
30.在本发明中，所述第一酸溶的液固比优选为3～6：1，更优选为4～5：1。
31.在本发明中，所述第一无机酸优选为盐酸、硝酸或硫酸。
32.在本发明中，所述第一酸溶的温度优选为0～20℃，更优选为10℃。
33.在本发明中，所述稀土氧化物酸溶分组的方法应用于实际生产中，所述第一酸溶的搅拌速度优选为20～30r/min，所述稀土氧化物酸溶分组的方法应用于实验室中，所述第一酸溶的搅拌速度优选为200～300r/min，更优选地为250r/min。
34.所述第一酸溶完成后，本发明优选进行过滤，得到所述第一滤渣。
35.在本发明中，所述第一酸溶优选还得到第一滤液，所述第一滤液中的稀土元素优选包括la、pr和nd。
36.得到所述第一滤渣后，本发明优选利用弱酸水洗涤所述第一滤渣，后固液分离，再与所述第二无机酸混合。
37.在本发明中，所述第一滤渣与弱酸水的质量比优选为3～5：1。
38.在本发明中，所述弱酸水中氢离子的浓度优选为0.001～0.01mol/l，所述洗涤的作用是彻底液固分离，不让固相夹杂带走液相。
39.在本发明中，所述洗涤的温度优选为室温。
40.在本发明中，所述洗涤的次数优选为3～5次。
41.在本发明中，所述固液分离得到的液相优选作为所述第一酸溶时加入的水，实现循环利用。
42.得到第一滤渣后，本发明将所述第一滤渣和第二无机酸混合进行第二酸溶，得到第二滤渣，所述第二无机酸中氢离子的浓度为3mol/l。
43.在本发明中，所述第二酸溶的液固比优选为3～6：1，更优选为4～5：1。
44.在本发明中，所述第二无机酸优选为盐酸、硝酸或硫酸。
45.在本发明中，所述第二酸溶的温度优选为20～50℃，更优选为40℃。
46.在本发明中，所述稀土氧化物酸溶分组的方法应用于实际生产中，所述第二酸溶的搅拌速度优选为40～50r/min，所述稀土氧化物酸溶分组的方法应用于实验室中，所述第二酸溶的搅拌速度优选为400～500r/min，更优选地为450r/min。
47.所述第二酸溶完成后，本发明优选进行过滤，得到所述第二滤渣。
48.在本发明中，所述第二酸溶优选还得到第二滤液，所述第二滤液中的稀土元素优选包括sm、eu、gd和dy。
49.得到所述第二滤渣后，本发明优选利用弱酸水洗涤所述第二滤渣，后固液分离，再与所述第三无机酸混合。
50.在本发明中，所述第二滤渣与弱酸水的质量比优选为3～5：1。
51.在本发明中，所述弱酸水中氢离子的浓度优选为0.001～0.01mol/l，所述洗涤的作用是彻底液固分离，不让固相夹杂带走液相。
52.在本发明中，所述洗涤的温度优选为室温。
53.在本发明中，所述洗涤的次数优选为3～5次。
54.在本发明中，所述固液分离得到的液相优选作为所述第一酸溶时加入的水，实现循环利用。
55.得到第二滤渣后，本发明将所述第二滤渣和第三无机酸混合进行第三酸溶，得到第三滤渣，所述第三无机酸中氢离子的浓度为5mol/l。
56.在本发明中，所述第三酸溶的液固比优选为3～6：1，更优选为4～5：1。
57.在本发明中，所述第三无机酸优选为盐酸、硝酸或硫酸。
58.在本发明中，所述第三酸溶的温度优选为60～80℃，更优选为65～75℃。
59.在本发明中，所述稀土氧化物酸溶分组的方法应用于实际生产中，所述第三酸溶的搅拌速度优选为70～80r/min，所述稀土氧化物酸溶分组的方法应用于实验室中，所述第三酸溶的搅拌速度优选为600～700r/min，更优选地为650r/min。
60.所述第三酸溶完成后，本发明优选进行过滤，得到所述第三滤渣。
61.在本发明中，所述第三滤渣中的稀土元素优选包括ce和tb。
62.在本发明中，所述第三酸溶优选还得到第三滤液，所述第三滤液中的稀土元素优选包括ho、y、er、tm、yb和lu。
63.为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的稀土氧化物酸溶分组的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
64.实施例1
65.步骤1：称取混合稀土原料100g：
66.步骤2：加入1mol/l hcl 400ml；
67.步骤3：控制温度为10℃，开始搅拌，搅拌速度为250r/min，浸出时间：30min；
68.步骤4：过滤，第一滤液取样分析，其中稀土元素如表1所示。第一滤渣加入0.2mol/l 50ml弱酸水重复洗涤3次；
69.表1第一滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0070][0071]
步骤5：第一滤渣加入3mol/l hcl 400ml，控制温度为35℃，搅拌速度设为450r/min，浸出时间：60min；
[0072]
步骤6：过滤，第二滤液取样分析，其中稀土元素如表2所示。第二滤渣加入0.2mol/l 50ml弱酸水重复洗涤3次；
[0073]
表2第二滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0074][0075]
步骤7：第二滤渣加入5mol/l hcl 500ml，控制温度为65℃，搅拌速度设为650r/min，浸出时间：90min；
[0076]
步骤8：过滤，第三滤液取样分析，其中稀土元素如表3所示。第三滤渣取样分析，其中主要为ce和tb，如稀土元素表4所示。
[0077]
表3第三滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0078][0079]
表4第三滤渣中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0080]
[0081]
实施例2
[0082]
步骤1：称取混合稀土原料100g：
[0083]
步骤2：加入0.5mol/l h2so4300ml；
[0084]
步骤3：控制温度为10℃，开始搅拌，搅拌速度为250r/min，浸出时间：30min；
[0085]
步骤4：过滤，第一滤液取样分析，其中稀土元素如表5所示。第一滤渣加入0.2mol/l 50ml弱酸水重复洗涤3次；
[0086]
表5第一滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0087][0088]
步骤5：第一滤渣加入1.5mol/l h2so4400ml，控制温度为35℃，搅拌速度设为450r/min，浸出时间：60min；
[0089]
步骤6：过滤，第二滤液取样分析，其中稀土元素如表6所示。第二滤渣加入0.2mol/l 50ml弱酸水重复洗涤3次；
[0090]
表6第二滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0091][0092]
步骤7：第二滤渣加入2.5mol/l h2so4500ml，控制温度为65℃，搅拌速度设为650r/min，浸出时间：90min；
[0093]
步骤8：过滤，第三滤液取样分析，其中稀土元素如表7所示。第三滤渣取样分析，其中主要为ce和tb，如稀土元素表8所示。
[0094]
表7第三滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0095][0096]
表8第三滤渣中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0097][0098][0099]
实施例3
[0100]
步骤1：称取混合稀土原料100g：
[0101]
步骤2：加入1mol/l hcl 300ml；
[0102]
步骤3：控制温度为15℃，开始搅拌，搅拌速度为250r/min，浸出时间：30min；
[0103]
步骤4：过滤，第一滤液取样分析，其中稀土元素如表9所示。第一滤渣加入0.2mol/l 50ml弱酸水重复洗涤3次；
[0104]
表9第一滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0105][0106]
步骤5：第一滤渣加入3mol/l hcl 400ml，控制温度为40℃，搅拌速度设为450r/min，浸出时间：60min；
[0107]
步骤6：过滤，第二滤液取样分析，其中稀土元素如表10所示。第二滤渣加入0.2mol/l 50ml弱酸水重复洗涤3次；
[0108]
表10第二滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0109][0110]
步骤7：第二滤渣加入5mol/l hcl 500ml，控制温度为65℃，搅拌速度设为650r/min，浸出时间：90min；
[0111]
步骤8：过滤，第三滤液取样分析，其中稀土元素如表11所示。第三滤渣取样分析，其中主要为ce和tb，如稀土元素表12所示。
[0112]
表11第三滤液中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0113][0114]
表12第三滤渣中稀土元素的含量占混合稀土原料中稀土元素的质量百分比
[0115][0116][0117]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。