一种从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法

专利名称：一种从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法
技术领域：
本发明涉及材料制备技术，进一步是指一种从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈 的方法。
背景技术：
稀土抛光粉以其独特的物理、化学特性和优良的抛光性能，已广泛用于显 示屏玻璃、光学玻璃、饰品及精密仪器等玻璃器件的精密抛光。随着稀土抛光粉用量的增加 及国家对稀土矿产资源的保护性开采，一方面稀土抛光粉的供应日趋紧张；另一方面，在稀 土抛光粉使用过程中形成的稀土抛光粉废渣也在不断增加。稀土抛光粉废渣主要是粘附于抛光设备各部位逐步凝结的块状废料和循环使用 中过滤出的筛上物，以及从稀土抛光粉废液中沉淀分离的产物。稀土抛光粉废渣中的主要 成分为含铈和镧的轻稀土氧化物和磨抛下来的玻璃微粒，此外，还会混杂有一些玻璃碎屑、 抛光机上的磨皮(有机聚合物)、金属或金属氧化物等，从抛光粉废液中沉淀分离的废渣还 含有人工混入的沉淀剂氯化铝等，这些废渣无法用简单的方法再生利用，不仅造成稀土资 源的浪费，还成为抛光粉使用企业固体废渣的一个主要来源。目前国内外均有一些对稀土抛光粉再生利用的报道，如日本专利JP11319F55提 出采用氢氟酸除去抛光粉中玻璃成分的方法，此法虽能有效去除玻璃中的硅等成分，但对 油脂和其他杂质难以去除，且处理后的稀土氧化物的抛光性能仍不理想。国内专利“失效 稀土抛光粉的再生方法”(ZL03119524. 5)也是在稀土抛光粉的浆液中加入一定浓度的水 溶性碱和/或水溶性氟化物进行化学处理，经一定时间的加热搅拌后，通过沉降、清洗和过 滤工序，回收固体。以上对稀土抛光粉废渣的处理均是采用氟化物溶解玻璃成分来清除杂 质，不仅工艺过程复杂，而且还会带来氟化物的后期处理和污染环境的问题。发明人曾公开 了 一种稀土抛光粉废渣和废液的回收和再利用方法(专利申请号201110053793. X)，此法 虽然能从稀土抛光粉废渣和废液中回收部分可重复利用的稀土抛光粉，但不能从根本上解 决稀土抛光粉废渣的回收与综合利用问题。最近有人公开了一种从水晶废渣中制稀土组分 的方法(专利申请号=201110164888. 9)，也是通过研磨细化后利用重力分选等物理方法来 获得稀土组分。以上处理稀土抛光粉的化学方法和物理方法均存在一定的局限性，所以推 广应用有限。大多数企业目前仍是将稀土抛光粉废渣作为普通废渣处理，不仅造成宝贵稀 土资源的浪费，而且还造成一定的环境污染。近年因国家对稀土矿资源的控制，部分稀土冶 炼企业开始回收稀土抛光粉废渣掺入到稀土矿中，经重新冶炼来回收稀土成分。这种方法 虽然能有效回收稀土成分，但采用传统的冶炼工艺过程复杂，回收成本高，对环境的污染较 大。因此，发明一种针对稀土抛光粉废渣的低成本、环境友好的回收与综合利用技术，对我 国稀土抛光粉废渣的科学利用和宝贵稀土资源的可循环使用具有重要意义。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有物理方法和化学法回收处理稀土抛光粉废渣技术存在的不足，发明一种不需要使用氟化氢等氟化物，用较温和的化学方法来浸溃分 离稀土抛光粉废渣中稀土成分的方法，实现稀土抛光粉废渣的综合利用。本发明具有投资 少、回收成本低、工艺流程简单、回收利用率高、对环境友好等特点。本发明的技术方案为，
一种从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法，具体步骤为
(1)将稀土抛光粉废渣进行物理分选，去杂，并将废渣颗粒破碎至粒径10mm以下，得破 碎后的废渣；
(2)在破碎后的废渣中加入浓硫酸，控制反应温度在120°C 180°C，反应3小时 10小 时后使物料冷却至100°C以下时出料，得硫酸镧铈浸出物；浓硫酸的加入量由废渣中的稀 土氧化物含量确定，按稀土氧化物全部形成硫酸稀土盐的理论需要摩尔量的1. 1倍 1. 5倍 加入浓硫酸；
(3)将硫酸镧铈浸出物加水稀释并搅拌均匀，然后用离心或压滤的方法将硫酸镧铈浸 出物与固体残洛分离；
(4)在分离获得的硫酸镧铈浸出物中加入草酸，得到草酸镧铈沉淀，草酸的加入量以不 再出现草酸镧铈的白色沉淀为终点；
(5)用离心或压滤方法将草酸镧铈沉淀物分离并洗涤至中性，得分离出的废液和草酸 镧铈沉淀物，将草酸镧铈沉淀物在100°C 120°C干燥，即得到草酸镧铈成品。以下对本发明做进一步说明
在步骤(5)中分离出的废液中加入石灰进行沉淀，得到石膏和清水，石灰的加入量应根 据酸性废液的pH值来确定，以最终废液中的pH值达到6 7为终点。步骤(1)中稀土抛光粉废渣是指用于液晶显示屏、光学玻璃抛光后的氧化铈和氧 化镧质量总含量在15%以上的抛光粉废洛，其中铈和镧的原子比为1 :0. ro. 5。步骤(2)中所述浓硫酸优选质量浓度为98%的浓硫酸。适当过量的浓硫酸有利于 提高稀土的浸出率。步骤(3)中的固体残渣用去离子水洗涤3次1次，以充分回收浸出的硫酸稀土盐。步骤(4)中草酸可以是草酸粉体也可以是草酸水溶液，优选质量浓度为20%_30% 的草酸水溶液。步骤(5)中草酸镧铈成品中铈和镧的原子比为1 :0. ro. 5。用本发明方法可回收稀土抛光粉废渣中859^98%的稀土成分，上述步骤(3)中分 离的固体残渣可用作生产建筑陶瓷的原料，最后沉淀得到的石膏可用于制备石膏建筑材 料，清水可回收循环利用，因此，回收过程不对环境产生污染。与现有技术相比，本发明的优势在于
从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法不需要使用氟化氢等氟化物，回收工艺简 单，稀土成分的回收率达85%-98%，回收后的固体废渣可作为建筑陶瓷的生产原料，酸性废 水中和后的副产物石膏可用于制作建筑装饰材料，清水可循环利用，不仅使抛光粉废渣得 到科学合理的综合利用，而且整个回收过程对环境友好，无污染。
具体实施例方式实施例1 :(1)取1000千克稀士抛光粉废渣，经物理分选出显见杂质后，将其颗粒破碎至粒径 10mm以下，得破碎后的废洛；
(2)将破碎后的废渣中投入到2500升的搪玻璃反应釜中，加入900千克98%的浓硫酸， 用导热油加热反应釜，在150°C下浸溃反应8小时，然后在反应釜中自然冷却至100°C以下 时出料，得硫酸镧铈浸出物；
(3)将硫酸镧铈浸出物加水稀释至总量为3000升，搅拌均匀，然后用压滤机将硫酸镧 铈浸出物与固体残渣分离并用去离子水洗涤固体残渣6次；
(4)在分离获得的硫酸镧铈浸出溶液中加入质量浓度为20%的草酸水溶液，得到白色 的草酸镧铈沉淀，直至加入草酸溶液不再出现明显沉淀时结束；
(5)用压滤机将草酸镧铈沉淀物分离，并用去离子水洗涤至中性，经10(Tl2(rC干燥后 即得到草酸镧铈成品，其中铈和镧的原子比为1 :0. 2 ;
(6)将步骤(5)中分离的酸性废液加入石灰进行沉淀，直到溶液的pH值达到6.5时停 止加入石灰，得到副产物石膏和清水。实施例2:
(1)取1000千克稀士抛光粉废渣，经物理分选出显见杂质后，将其颗粒破碎至粒径 10mm以下，得破碎后的废洛；
(2)将破碎后的废渣中投入到2500升的搪玻璃反应釜中，加入1000千克98%的浓硫 酸，用导热油加热反应釜，在180°C下浸溃反应5小时，然后在反应釜中自然冷却至100°C以 下时出料，得硫酸镧铈浸出物；
(3)将硫酸镧铈浸出物加水稀释至总量为3000升，搅拌均匀，然后用压滤机将硫酸镧 铈浸出物与固体残渣分离并用去离子水洗涤固体残渣8次；
(4)在分离获得的硫酸镧铈浸出溶液中缓慢均匀地加入25%的草酸水溶液，得到白色 的草酸镧铈沉淀，直至加入草酸溶液不再出现明显沉淀时为止；
(5)用压滤机将草酸镧铈沉淀物分离，并用去离子水洗涤至中性，经10(Tl2(rC干燥后 即得到草酸镧铈成品，其中铈和镧的原子比为1 :0. 3 ;
(6)将步骤(5)中分离的酸性废液加入石灰进行沉淀，直到溶液的pH值达到6.5时为 止，得到副产物石膏和清水。实施例3:
(1)取1000千克稀士抛光粉废渣，经物理分选出显见杂质后，将其颗粒破碎至粒径 10mm以下，得破碎后的废洛；
(2)将破碎后的废渣中投入到2500升的搪玻璃反应釜中，加入800千克98%的浓硫酸， 用导热油加热反应釜，在120°C下浸溃反应10小时，然后在反应釜中自然冷却至100°C以下 时出料，得硫酸镧铈浸出物；
(3)将硫酸镧铈浸出物加水稀释至总量为3000升，搅拌均匀，然后用压滤机将硫酸镧 铈浸出物与固体残渣分离并用去离子水洗涤固体残渣5次；
(4)在分离获得的硫酸镧铈浸出溶液中缓慢均匀地加入草酸粉体，得到白色的草酸镧 铈沉淀，直至加入草酸粉体不再出现明显沉淀时为止；
(5)用压滤机将草酸镧铈沉淀物分离，并用去离子水洗涤至中性，经10(Tl2(rC干燥后 即得到草酸镧铈成品，其中铈和镧的原子比为1 :0. 5 ;(6)将步骤(5)中分离的酸性废液加入石灰进行沉淀，直到溶液的pH值达到6.5时为止，得到副产物石膏和清水。
权利要求
1.一种从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法，具体步骤为 (1)将稀土抛光粉废渣进行物理分选，去杂，并将废渣颗粒破碎至粒径IOmm以下，得破碎后的废渣； (2)在破碎后的废渣中加入浓硫酸，控制反应温度在120°C 180°C，反应3小时 10小时后使物料冷却至100°C以下时出料，得硫酸镧铈浸出物；浓硫酸的加入量由废渣中的稀土氧化物含量确定，按稀土氧化物全部形成硫酸稀土盐的理论需要摩尔量的I. I倍I. 5倍加入浓硫酸； (3)将硫酸镧铈浸出物加水稀释并搅拌均匀，然后用离心或压滤的方法将硫酸镧铈浸出物与固体残洛分离； (4)在分离获得的硫酸镧铈浸出物中加入草酸，得到草酸镧铈沉淀，草酸的加入量以不再出现草酸镧铈的白色沉淀为終点； (5)用离心或压滤方法将草酸镧铈沉淀物分离并洗涤至中性，得分离出的废液和草酸镧铈沉淀物，将草酸镧铈沉淀物在100°C 120°C干燥，即得到草酸镧铈成品。
2.根据权利要求I所述的从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法，其特征是，在步骤(5)中分离出的废液中加入石灰进行沉淀，得到石膏和清水，石灰的加入量以废液中的pH值达到6 7为终点。
3.根据权利要求I所述的从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法，其特征是，步骤(1)中稀土抛光粉废渣是指用于液晶显示屏、光学玻璃抛光后的氧化铈和氧化镧质量总含量在15%以上的抛光粉废洛，其中铈和镧的原子比为I :0. Γ0. 5。
4.根据权利要求I所述的从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法，其特征是，步骤(2)中所述浓硫酸为质量浓度为98%的浓硫酸。
5.根据权利要求I所述的从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法，其特征是，步骤(3)中的固体残渣用去离子水洗涤3次I次，以充分回收浸出的硫酸稀土盐。
6.根据权利要求I所述的从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法，其特征是，步骤(5)中草酸镧铈成品中铈和镧的原子比为I :0. Γ0. 5。
全文摘要
本发明涉及材料制备技术领域，具体提供了一种从稀土抛光粉废渣中制取草酸镧铈的方法。它是将回收的稀土抛光粉废渣在浓硫酸中反应浸出，得到硫酸镧铈溶液，将硫酸镧铈溶液从固体残渣中分离后，加入草酸，得到草酸镧铈沉淀，再将草酸镧铈沉淀过滤分离、洗涤至中性后烘干，得草酸镧铈成品。本发明不需要使用氟化氢等氟化物，不仅使抛光粉废渣得到科学合理的综合利用，而且整个回收过程对环境友好，无污染。本发明具有投资少、回收成本低、工艺流程简单、回收利用率高、对环境友好等特点。
文档编号C07C55/07GK102659559SQ20121015503
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者周筱桐, 张海峰, 祝宝军, 肖汉宁 申请人:湖南翰林新材料股份有限公司