磷矿中伴生重稀土的提取.pdf

3 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l - b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i 籍n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 2 ．0 0 9 磷矿中伴生重稀土的提取 冯林永，蒋训雄，汪胜东，范艳青，蒋伟，张登高，刘巍 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要研究了磷矿中伴生重稀土的硝酸浸出与萃取。考察了温度、硝酸浓度、时间、液固比等因素对重 稀土浸出率的影响。重稀土浸出的适宜条件为4 5 ％H N 0 。、6 0 ℃、液固比2 ．5 、浸出时间9 0m i n ，此条 件下重稀土浸出率达9 9 ％、萃取率9 8 ．5 ％、总回收率可达9 7 ．5 ％，磷矿的分解率均大于9 8 ％。 关键词磷矿；重稀土；浸出；萃取；硝酸 中图分类号T F 8 4 5 ．3文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 z 0 2 一0 0 3 4 一0 3 R e c o V e r yo fH e a V yR a r eE a r t hE l e m e n t sf r o mP h o s p h o r i t e F E N GL i n y o n g ，儿A N GX u n x i o n g ，W A N GS h e n g d o n g ， F A NY a n q i n g ，儿A N GW e i ，Z H A N GD e n g g a o ，L I UW e i B e 巧i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e 幻i n g1 0 0 0 0 7 ，C h i n a A b s t r a c t L e a c h i n ga n ds o l v e n te x t r a c t i o no fh e a v yr a r ee a r t he l e m e n t s H R E E f r o mp h o s p h a t er o c kw i t h n i t r i ca c i dw e r es t u d i e d ．T h ee f f e c t so ft e m p e r a t u r e ，n i t r i ca c i dc o n c e n t r a t i o n ，t i m e ，a n dl i q u i d t o s o l i dr a t i oo nH R E El e a c h i n gr a t ew e r es t u d i e d ．T h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o rl e a c h i n gH R E Ei n c l u d e4 5 ％H N 0 3 ， 6 0 ℃，r a t i oo fl i q u i dt os o l i do f2 ．5 ，a n dl e a c h i n gt i m eo f9 0m i n ．U n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，H R E El e a c h i n g r a t ea n ds o l v e n te x t r a c t i o nr a t ea r e9 9 ％a n d9 8 ．5 ％r e s p e c t i v e l y ，a n dt h et o t a lr e c o v e r yo fH R E Ei su pt o 9 7 ．5 ％．T h ed e c o m p o s i t i o np e r c e n t a g eo fp h o s p h a t er o c ki sh i g h e rt h a n9 8 ％． K e yw o r d s p h o s p h a t e ；h e a v yr a r ee a r t he l e m e n t s H R E E ；l e a c h i n g ；s o l v e n te x t r a c t i o n ；n i t r i ca c i d 我国稀土资源分布具有北轻南重的特点。其 中，轻稀土资源较丰富，仅内蒙古白云鄂博矿区已探 明轻稀土超过1 亿t ，预测远景量大于2 ．1 亿t 。我 国重稀土资源储量相对较少，主要以南方离子吸附 型稀土矿为主，探明储量仅约1 5 0 万t 。我国磷矿中 伴生重稀土量巨大，仅贵州某矿区磷矿资源就伴生 约6 0 万t 重稀土资源，因此，提取磷矿中伴生重稀 土具有重大的经济社会效益与环境意义[ 1 。5 ] 。 本文采用硝酸法对磷矿中伴生重稀土进行了浸 出研究，详细研究了温度、硝酸浓度、时间、液固比等 因素对浸出率的影响，同时对浸出液中的重稀土用 中性萃取剂进行了萃取分离试验研究。 基金项目国家科技支撑计划项目 2 0 0 7 B A B 0 8 8 0 3 作者简介冯林永 1 9 8 0 - ．男．湖北仙执人，工程师． 1试验原料与方法 1 ．1 试验原料 试验原料来自贵州某地磷矿。化学分析表明矿 石含P 2 0 53 1 ．9 ％，C a o5 0 ．5 ％，S i o 5 ．2 ％，F e 0 1 ．0 ％，M g o1 ．4 ％，A l 。0 。O ．3 ％。物相分析表明胶 磷矿、磷灰石和白云石是矿物的主要成分，还含有少 量石英、玉髓、褐铁矿及有机质等。磷矿中重稀土含 量0 ．0 8 6 ％，主要与胶磷矿呈类质同象存在，其中各 稀土元素配分为 ％ T b 2 0 31 ．O 、D y o 。5 ．9 、 H 0 2 0 31 ．2 、E ‘2 0 33 ．4 、T m 2 0 30 ．4 、Y b 2 0 31 ．8 、 L u 2 0 3O ．2 、Y 2 0 38 6 ．1 。 1 ．2 试验方法 万方数据 2 0 1 2 年2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ；／／y s y l ．b g r i m m ．c n 3 5 称取一定粒度的磷矿，缓慢加入到一定浓度的 硝酸溶液中，反应后固液分离，渣经淋洗后烘干，用 I C P A E S 检测渣中重稀土含量计算提取率。试验 中硝酸为分析纯试剂、水为去离子水。 2 结果与讨论 2 ．1 浸出时间的影响 固定条件6 0 ℃、5 0 ％H N O 。、液固比2 1 、粒 度一o ．0 4 0m m 占8 2 ％。随浸出时间的增加重稀土 浸出率逐渐增加，浸出3 0m i n 时重稀土浸出率为 9 1 ．5 ％，6 0m i n 时浸出率9 4 ．3 ％，1 2 0m i n 时浸出率 达9 9 ．8 ％，此后再增加浸出时间，重稀土浸出率变 化不大。可见，合适的浸出时间为1 2 0m i n 。 2 ．2 硝酸浓度的影响 固定条件6 0 ℃、2 4 0m i n 、液固比2 ．5 t 1 、粒度 一O ．0 4 0m m 占8 2 ％。试验结果见图1 。由图1 可 见，适宜的硝酸浓度为4 5 ％，此时浸出率达9 9 ．9 ％， 磷矿分解率为9 8 ％。浸出过程中磷矿的分解率与 重稀土的浸出率呈正相关关系。 零 、 锝 壬 刺 硝酸浓度，％ 图1硝酸浓度对H R E E 浸出率的影响 F i g ．1 E f f e c to fn i t r i ca c i dc 仰c e n t r a t i o no n H R E El e a c h i n gr a t e 2 ．3 浸出温度的影响 固定条件4 5 ％H N o 。、液固比2 ．5 ，1 、 2 4 0m i n 、粒度一O ．0 4 0m m 占8 2 ％，结果如图2 所 示。随温度的升高重稀土浸出率逐渐增大，合适的 浸出温度为6 0 ℃。 2 ．4 液固比的影响 固定条件4 5 ％H N 0 3 、2 4 0m i n 、6 0 ℃、粒度 一O ．0 4 0m m 占8 2 ％。液固比对重稀土浸出率的影 响如图3 所示。由图3 可见，随液固比的增大，重稀 土浸出率逐渐增加，合适的液固比为2 ．5 t 1 。 摹 、 将 寻三 蒯 浸出温度，℃ 图2温度对H R E E 浸出率的影响 F i 昏2 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo n H R E El e a c h i n gr a t e 1 ．52 ．1 l2 ．5 液闯比 图3液固比对H R E E 浸出率的影响 F i 昏3 E f f e c to fl i q u i d ‘t o 卜s o I i dr a t i oo n H R E EI e a c h i n gr a t e 2 ．5 溶液中重稀土萃取 与洗水混合后的溶液含重稀土2 4 5 ．7m g ／L ，用 5 0 ％T B P 磺化煤油、相比0 ／A 一2 ／l 进行三级逆 流萃取，萃取时间1 0m i n ，循环3 次，通过分析水相 重稀土前后含量变化计算萃取率。结果表明，经过 三级逆流萃取，重稀土总萃取率可达9 8 ．5 ％，其中 单个重稀土的萃取率均大于9 7 ％。 3结论 1 硝酸可以较好地浸出磷矿中的重稀土，同时 磷矿的分解率也较高。随硝酸浓度增加、温度升高、 液固比增大，重稀土浸出率逐渐增大。适宜条件为 温度6 0 ℃、H N 0 。浓度4 5 ％、浸出时间1 2 0m i n 、液 固比2 ．5 。1 。在此条件下，重稀土浸出率和磷矿分 解率均大于9 8 ％。 m 吣 舯 加 m 黝 枷 胁 舯 m ≯、埒E 列 万方数据 3 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年2 期 2 用T B P 萃取溶液中的重稀土，萃取率为 9 8 ．5 ％，浸出与萃取过程稀土总回收率可达 9 7 ．5 ％。 参考文献 [ 1 ] 王明，译．波兰从磷灰石中提取稀土[ J ] ．国外动态， 1 9 9 6 1 9 ． [ 2 ] 贾继奎．从磷灰石中提取稀土的工艺综述[ J ] ．有色金 属与稀土应用，2 0 0 l 4 2 5 2 9 ． [ 3 ] J a m s i s k iA ，K o w a I c z y kJ ，M a z a n e kC z ．D e v e l o p m e n to f t h eP o l i s hWa s t e l e s sT e c h n o l o g yo fA p a t i t eP h o s p h o g y p s u mU t i l i z a t i o nw i t hR e c o v e r yo fR a r eE a r t h s [ J ] ．J A l l o y sC o m p ，1 9 9 3 ，2 0 0 卜2 1 4 7 1 5 0 ， [ 4 ] 龙志奇，王良士，黄小卫，等．湿法磷酸生产过程中控制 稀土走向的研究[ J ] ．中国稀土学报，2 0 0 8 ，2 6 3 3 0 7 3 】2 ． [ 5 ] 汪胜东，蒋开喜，蒋训雄，等．磷矿中稀土浸出的动力学 研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 9 2 4 2 7 ． 有色金属 冶炼部分 定价变更 及开通网上投稿启事 经中国有色金属工业协会和北京市新闻出版局批准，由北京矿冶研究总院主 办的有色金属 冶炼部分 的刊期自2 0 1 1 年开始由双月刊变更为月刊。出版时 间为每月1 2 日，邮发代号2 4 6 4 ，2 0 1 2 年起定价每册1 0 元，全年1 2 0 元，正文为 黑白印刷，广告为彩色印刷。 本干I J 网上在线系统已经开通，请广大作者登录网 站在线投稿，网址为h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 万方数据