从独居石冶炼酸不溶渣中回收钍、铀和稀土的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种从独居石冶炼酸不熔渣中回收钍、铀和稀土的分离工艺方法。具体为将酸不溶渣与浓硫酸混合均匀后恒温焙烧，焙烧渣加水室温浸出后用叔胺类萃取剂提取铀，提取铀以后的溶液用伯胺类萃取剂提取钍，提取铀和钍以后的溶液用碱沉淀得到稀土混合物产品。该工艺流程简单，易于大规模生产；化工材料常见且消耗低；能有效地从独居石冶炼过程中剩下的酸不溶渣中提取稀土，并获得单一的钍和铀产品，总回收率可达到90%以上，消减渣量50%以上，实现环境友好，具有明显的社会效益与经济效益。
【专利说明】从独居石冶炼酸不溶渣中回收钍、铀和稀土
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种从独居石冶炼酸不熔渣中回收钍、铀和稀土的分离工艺方法。具体来说是将烘干后的酸不溶渣与浓硫酸拌和均匀恒温焙烧，焙烧渣加水室温浸出后用叔胺类萃取剂提取铀，用碳铵反萃获得重铀酸铵产品，提取铀以后的溶液继续用伯胺类萃取剂提取钍，提取铀和钍以后的溶液用碱沉淀得到稀土混合物产品。
【背景技术】
[0002]在独居石、离子型稀土矿等冶炼过程中，有大量的酸不溶渣被堆放或废弃。因其中含钍、铀等放射性元素，对环境造成极大地危害或隐患。目前尚无好的解决办法。
[0003]目前，工业上处理酸不溶渣的主要方法有碱熔溶法、碱加压法、酸低温焙烧法、酸加压浸出法等，但都存在回收率不高或设备投资过大的缺点，难以体现其社会效益和经济效益。而采用硫酸焙烧浸出法能够保证钍、铀和稀土的回收率，明显优于国内外以前采用的方法。
[0004]本方法采用硫酸焙烧浸出法从独居石冶炼酸不溶渣中回收钍、铀和稀土，并用胺类萃取剂提取钍和铀，总回收率达到84%以上。以独居石碱法冶炼过程中产生的优溶渣为例，在生产厂家利用该优溶渣采用普通酸浸法提取钍、铀后，剩下的酸不溶渣中:稀土(REO):12%，钍:2.5%，铀:0.3%，一般方法很难再进行提炼。采用本方法对稀土冶炼过程中剩下的酸不溶渣进行提炼，总回收率可达到90%以上，并用胺类萃取剂提取单一的钍和铀。通过对本方法提炼以后的剩余渣进行分析:稀土(REO):1%，钍:0.1%，铀:0.005%，且渣量减少一半，具有明显的社会效益与经济效益。
[0005]CN1348997报道了一种独居石稀土精矿、独居石与氟碳铈混合型稀土精矿的焙烧分解方法，其特征在于采用氧化钙加氯化钠助溶剂，焙烧分解独居石稀土精矿，独居石与氟碳铈混合型稀土精矿，焙烧过程在空气下进行，助剂加入量为5?30 % W t，焙烧温度为600°C?950°C，焙烧时间为10?90分钟，可以实现焙烧尾气中大大减少二氧化硫和氟化氢排放，达到环保标准，并大量节约喷淋用水和硫酸。
[0006]CN102051477A报道了一种混合型稀土精矿的氟碳铈矿与独居石矿的化学分离方法，属于稀土湿法冶金【技术领域】。其特征在于采用络合方法使氟离子生成络合物进入溶液，破坏氟碳铈矿。该方法简单，生产成本低，污染少，氟碳铈矿和独居石矿分离后，为进一步从氟碳铈矿和独居石矿中提取稀土元素开辟新的途径。可以作为单一氟碳铈矿或其它氟碳铈矿与独居石矿混合型稀土矿物提取稀土元素的方法。
[0007]CN1721559报道了一种稀土矿的冶炼分离工艺方法。将混合型稀土精矿(氟碳铈矿和独居石的混合物)或独居石稀土矿与浓硫酸、含铁助剂混合后控制适当条件进行焙烧，使稀土、钍和部分铁、磷等有价元素形成可溶于水或稀酸溶液的物质；焙烧矿用水或稀酸浸出后直接过滤，得到低放射性渣和水浸液；水浸液再经过中和、过滤，使钍、铁、磷等富集在渣中；得到的硫酸稀土溶液，直接采用非皂化的Ρ204Φ2ΕΗΡΑ)或含P204的混合萃取剂萃取分离稀土 ；铁磷钍渣经过酸溶后萃取回收钍，萃余液中和回收磷酸铁，含少量稀土的母液返回浸矿。该工艺流程简单灵活，易实现大规模生产；化工材料消耗低；能高效回收稀土、钍及铁、磷有价元素，环境友好。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种从独居石冶炼酸不熔渣中回收钍、铀和稀土的分离工艺方法。本发明的工艺方法流程简单，易于大规模生产；化工材料常见且消耗低；能有效地从独居石冶炼过程中剩下的酸不溶渣中提取稀土，并获得单一的钍和铀产品，总回收率可达到90%以上，消减渣量50%以上，实现环境友好，具有明显的社会效益与经济效益。
[0009]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
一种从独居石冶炼酸不熔渣中回收钍、铀和稀土的分离工艺方法，其特征在于:该工艺包括下述步骤:
(I)、将独居石冶炼酸不溶渣与浓硫酸混合均匀后恒温焙烧，使稀土、钍、铀等有价元素形成可溶性盐，即形成焙烧渣；(2)、焙烧渣加水室温浸出后过滤，滤液用叔胺类萃取剂提取铀，用碳酸氢铵反萃取获得重铀酸铵产品。重铀酸铵产品中钍和稀土均小于0.01%，钍和稀土几乎不被萃取，留在溶液中。(3)、提取铀以后的溶液用伯胺类萃取剂提取钍，用碳酸氢铵反萃取获得纯度大于99%的钍产品，稀土几乎不被萃取，留在溶液中。(4)、提取钍和铀以后的溶液用碱沉淀得到稀土混合物产品，分析提炼后的剩余渣。
[0010]在本发明的工艺方法中，提炼前的独居石冶炼酸不熔渣中稀土(REO)含量为12°/Γ15%，钍:2.59Γ3.5%，铀:0.3°/Γ?%，一般方法很难再进行提炼。
[0011]在本发明的工艺方法中，提炼后的剩余渣中稀土(REO)含量为1°/Γ?.5%，钍:0.1%?0.12%，铀:0.003%?0.005%，总回收率可达到90%以上，有效消减渣量50%以上。
[0012]在本发明的工艺方法中，将步骤(2)中的滤液提取重铀酸铵产品后，母液返回浸渣，重铀酸铵可作为核燃料和玻璃添加剂原料。
[0013]在本发明的工艺方法中，将步骤(3)中的提取铀以后的溶液提取钍产品后，母液返回浸渣，钍可作为高级透镜原料和制作高强度合金与紫外线光电管。
[0014]在本发明的工艺方法中，所述步骤(I)中恒温焙烧温度为200° C?300° C ;焙烧时间为3?4小时；焙烧气氛为氧气或空气气氛；酸不溶渣与浓硫酸的重量比为1:0.3?1.0，硫酸的加入量与酸不溶渣的组成成分有关。
[0015]在本发明的工艺方法中，步骤(2)中所述滤液酸度为I?2.5mol/L ;所述叔胺类萃取剂为N，N- 二丙基-1-丙胺、N, N- 二甲基苯胺、三辛烷基叔胺中的一种或几种；叔胺类萃取剂与滤液的重量百分比为18?25% ;碳酸氢铵与滤液的重量比为5(Γ55%。
[0016]在本发明的工艺方法中，步骤(3)中所述伯胺类萃取剂为十二烷基伯胺、异丙胺、二乙胺中的一种或几种；伯胺类萃取剂与滤液的重量百分比为12?15% ;碳酸氢铵与滤液的重量比为45?50%。
[0017]在本发明的工艺方法中，步骤(4)中所述碱为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的一种，浓度为I?2mol/L。
[0018]本发明所用的浓硫酸为98体积％。
[0019]本发明所用的独居石冶炼酸不熔渣为独居石碱法冶炼过程中产生的优溶渣用普通酸浸法提取钍、铀后剩下的酸不溶渣，钍铀含量很低，一般方法很难再进行提炼。
[0020]本发明将独居石冶炼酸不溶渣与浓硫酸混合均匀后恒温焙烧，焙烧渣加水室温浸出后用叔胺类萃取剂提取铀，提取铀以后的溶液用伯胺类萃取剂提取钍，提取铀和钍以后的溶液用碱沉淀得到稀土混合物产品。
[0021]本发明的有益效果是:该工艺方法流程简单，易于大规模生产；化工材料常见且消耗低；能有效地从独居石冶炼过程中剩下的酸不溶渣中提取稀土，并获得单一的钍和铀产品，总回收率可达到90%以上，消减渣量50%以上，实现环境友好，具有明显的社会效益与经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的硫酸焙烧浸出法从稀土冶炼酸不溶渣中回收钍、铀和稀土工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
(I)、将100g独居石冶炼酸不溶渣(其中稀土(RE0):12%，钍:2.5%，铀:0.3%)与1200g(98体积％)浓硫酸混合均匀后于250°C空气气氛中恒温焙烧3h，使稀土、钍、铀等有价元素形成可溶性盐，即形成焙烧渣；(2)、焙烧渣加水室温浸出后，控制溶液酸度为lmol/L，过滤，滤液用N，N- 二丙基-1-丙胺萃取剂提取铀，所用N，N- 二丙基-1-丙胺与滤液的重量百分比为18%;再用碳酸氢铵反萃取获得重铀酸铵产品，所用碳酸氢铵与滤液的重量比为50%，分析发现重铀酸铵产品中钍和稀土均小于0.01%，钍和稀土几乎不被萃取，留在溶液中；(3)、提取铀以后的溶液用十二烷基伯胺萃取剂提取钍，所用十二烷基伯胺与滤液的重量百分比为12% ;再用碳酸氢铵反萃取获得纯度大于99%的钍产品，所用碳酸氢铵与滤液的重量比为45%，分析发现稀土几乎不被萃取，留在溶液中；(4)、提取钍和铀以后的溶液用氢氧化钠(浓度为lmol/L)沉淀得到稀土混合物产品，分析提炼后的剩余渣，其中稀土(REO):1%，钍:0.1%，铀:0.005%。
[0024]实施例2
(I)、将1200g独居石冶炼酸不溶渣(其中稀土(RE0):13%，钍:2.8%，铀:0.4%)与1600g(98体积％)浓硫酸混合均匀后于300°C空气气氛中恒温焙烧4h，使稀土、钍、铀等有价元素形成可溶性盐，即形成焙烧渣；(2)、焙烧渣加水室温浸出后，控制溶液酸度为1.5mol/L，过滤，滤液用三辛烷基叔胺萃取剂提取铀，所用三辛烷基叔胺与滤液的重量百分比为20% ;再用碳酸氢铵反萃取获得重铀酸铵产品，所用碳酸氢铵与滤液的重量比为52%，分析发现重铀酸铵产品中钍和稀土均小于0.01%，钍和稀土几乎不被萃取，留在溶液中；(3)、提取铀以后的溶液用二乙胺萃取剂提取钍，所用二乙胺与滤液的重量百分比为15%;再用碳酸氢铵反萃取获得纯度大于99%的钍产品，所用碳酸氢铵与滤液的重量比为50%，分析发现稀土几乎不被萃取，留在溶液中；(4)、提取钍和铀以后的溶液用氢氧化钾(浓度为1.5mol/L)沉淀得到稀土混合物产品，分析提炼后的剩余渣，其中稀土(REO):1.2%，钍:0.15%，铀:0.005%。
【权利要求】
1.一种从独居石冶炼酸不熔渣中回收钍、铀和稀土的分离工艺方法，其特征在于:该工艺包括下述步骤: (1)、将独居石冶炼酸不溶渣与浓硫酸混合均匀后恒温焙烧，使稀土、钍、铀等有价元素形成可溶性盐，即形成焙烧渣； (2)、焙烧渣加水室温浸出后过滤，滤液用叔胺类萃取剂提取铀，用碳酸氢铵反萃取获得重铀酸铵产品。
2.重铀酸铵产品中钍和稀土均小于0.01%，钍和稀土几乎不被萃取，留在溶液中。
3.(3)、提取铀以后的溶液用伯胺类萃取剂提取钍，用碳酸氢铵反萃取获得纯度大于99%的钍产品，稀土几乎不被萃取，留在溶液中。
4.(4)、提取钍和铀以后的溶液用碱沉淀得到稀土混合物产品，分析提炼后的剩余渣。
5.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于独居石冶炼酸不熔渣中稀土(REO)含量为12°/Γ15%，钍:2.59Γ3.5%，铀:0.3°/Γ?%，一般方法很难再进行提炼。
6.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于提炼后的剩余渣中稀土(REO)含量为1%?1.5%，钍:0.1%?0.12%，铀:0.003%?0.005%，总回收率可达到90%以上，有效消减渣量50%以上。
7.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于将步骤(2)中的滤液提取重铀酸铵产品后，母液返回浸渣，重铀酸铵可作为核燃料和玻璃添加剂原料。
8.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于将步骤(3)中的提取铀以后的溶液提取钍产品后，母液返回浸渣，钍可作为高级透镜原料和制作高强度合金与紫外线光电管。
9.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述步骤(I)中恒温焙烧温度为200° C?300° C ;焙烧时间为3?4小时；焙烧气氛为氧气或空气气氛；酸不溶渣与浓硫酸的重量比为1:0.3?1.0，硫酸的加入量与酸不溶渣的组成成分有关。
10.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤(2)中所述滤液酸度为I?2.5mol/L ;所述叔胺类萃取剂为N，N- 二丙基-1-丙胺、N, N- 二甲基苯胺、三辛烷基叔胺中的一种或几种；叔胺类萃取剂与滤液的重量百分比为If 25% ;碳酸氢铵与滤液的重量比为50?55%。
11.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤(3)中所述伯胺类萃取剂为十二烷基伯胺、异丙胺、二乙胺中的一种或几种；伯胺类萃取剂与滤液的重量百分比为12?15% ；碳酸氢铵与滤液的重量比为45、0%。
12.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤(4)中所述碱为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的一种，浓度为f2mol/L。
【文档编号】C22B59/00GK104278165SQ201310285220
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2013年7月9日
【发明者】罗宏, 王志坚, 翁国庆, 兰石琨 申请人:湖南稀土金属材料研究院