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《稀土雜志》2016年第一期

摘要:

針對現(xiàn)行風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出時(shí)雜質(zhì)鋁等一同浸出的問題，提出了抑雜選擇性浸出稀土的新工藝。以廣東河源稀土礦為原料，對原料粒度、抑雜劑種類及用量、浸劑硫酸銨濃度和浸出過程液固比、時(shí)間、溫度對稀土浸出率的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，100g礦樣加入3g硫酸銨、1g2抑雜劑，液固比為2.0，室溫下浸出10min時(shí)，浸液RE＞0.45g/L，Al＜1mg/L，RE/Al＞600，RE浸出率大于92%。

關(guān)鍵詞:

風(fēng)化殼淋積型稀土礦;抑雜;選擇性浸出

稀土是一種重要的戰(zhàn)略金屬，廣泛應(yīng)用于化工、材料、玻璃陶瓷等行業(yè)［1～6］。風(fēng)化殼淋積型稀土礦作為我國特有的稀土礦種，主要分布在江西、福建、湖南、廣東等地［7～11］，綜合利用價(jià)值大，其主要為離子型粘土礦，往往伴生著其他雜質(zhì)元素，這些雜質(zhì)在浸出過程中不同程度地隨稀土一并進(jìn)入浸出液，影響后續(xù)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量［12～16］。本研究提出了抑雜選擇性浸出稀土的新工藝，對風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出和除雜工序進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

1實(shí)驗(yàn)部分

1．1實(shí)驗(yàn)原料實(shí)驗(yàn)所用的試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)所用原料為廣東河源稀土礦，主要化學(xué)成分分析結(jié)果列于表1。從表1可以看出，稀土總量∑REO為0.121%，離子相稀土RE3+0.10%，即82.65%的稀土呈離子相存在，屬于離子型稀土礦。稀土品位低，組分復(fù)雜，常規(guī)選礦難將離子相稀土富集，實(shí)驗(yàn)采用電解質(zhì)浸出。由于礦石含粘土較多，Si、Al含量高，浸出過程易進(jìn)入溶液，為防止雜質(zhì)Al等浸出進(jìn)入溶液，實(shí)驗(yàn)加入抑雜劑選擇性浸出稀土而不浸出雜質(zhì)Al。

1．2實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置主要包括GM/F97密封式化驗(yàn)制樣粉碎機(jī);電子恒速攪拌器;數(shù)顯恒溫水浴鍋;真空抽濾設(shè)備;電熱恒溫干燥箱。

1．3實(shí)驗(yàn)過程將干燥后的稀土礦混勻磨細(xì)，加入硫酸銨和抑雜劑置于恒溫水浴鍋內(nèi)加熱攪拌浸出，浸出結(jié)束后料漿真空抽濾，濾渣烘干稱量，測定濾渣中稀土總量和濾液中鋁含量。稀土總量的分析采用EDTA容量法，鋁的分析采用EDTA容量法。

1．4實(shí)驗(yàn)原理風(fēng)化殼淋積型稀土礦中稀土主要以RE3+形態(tài)吸附在高嶺土(石)表面，可通過配制一定NH4+濃度的溶劑浸出，通過陽離子交換，使吸附在高嶺土表面的RE3+交換進(jìn)入水相中［9］。通過加入抑雜劑控制浸出過程pH5～6，雜質(zhì)鋁水解沉淀析出，與稀土元素分離。

2結(jié)果與討論

2．1原料粒度對稀土和雜質(zhì)鋁浸出的影響圖1為原料粒度對稀土和雜質(zhì)浸出率的影響。實(shí)驗(yàn)條件為100g稀土礦分別磨至不同粒度，各加入3g硫酸銨，按液固比2加水?dāng)嚢?，氨水預(yù)調(diào)溶液pH約為6，室溫下浸出10min，攪拌速度400r/min。由圖1可知，稀土浸出率隨原料粒度減小緩慢降低，雜質(zhì)鋁浸出率隨原料粒度減小顯著降低。當(dāng)稀土礦粒度由0.300mm減至0.075mm時(shí)，稀土和鋁的浸出率分別由91.23%和2.45%降至90.57%和0.32%，之后繼續(xù)減小原料粒度，雜質(zhì)鋁浸出率基本不變，稀土浸出率顯著減小。這是因?yàn)橄⊥恋V成礦過程中各元素活化方向和程度不同，破碎磨細(xì)過程伴隨著物理和化學(xué)性質(zhì)變化，造成稀土與鋁浸出率隨粒度減少而降低。因此，原料粒度選0.075mm為宜。

2．2抑雜劑種類和用量對稀土和雜質(zhì)鋁浸出的影響圖2為抑雜劑種類和用量對稀土和雜質(zhì)鋁浸出率的影響。實(shí)驗(yàn)條件為100g稀土礦磨細(xì)至0.075mm，加入3g硫酸銨，一定量的添加劑，按液固比2在室溫下攪拌浸出10min，攪拌速度400r/min。圖2a顯示，稀土浸出率隨磺基水楊酸和尿素加入量增加而顯著降低，隨有機(jī)抑雜劑1、2增加變化幅度小;圖2b顯示，雜質(zhì)鋁浸出率隨抑雜劑的增加先顯著減小后緩慢降低，降低幅度由大到小依次為抑雜劑2、抑雜劑1、尿素、磺基水楊酸;圖2c顯示，溶液中RE/Al隨抑雜劑2增加顯著增加，其他抑雜劑對稀土和鋁分離效果遠(yuǎn)低于抑雜劑2。四種不同抑雜劑磺基水楊酸、尿素、抑雜劑1、抑雜劑2加入量由0到1.0%稀土礦量，稀土浸出率由91.92%分別降至79.76%、86.46%、89.97%、91.01%，雜質(zhì)鋁浸出率由0.19%分別降至0.01%、0.006%、0.002%、0.001%，溶液中RE/Al濃度比由3.42分別增至50.74、107.54、292.11、632.01。綜上，選用抑雜劑2，且加入量為稀土礦量的1%時(shí)，稀土浸出率超過91%，溶液中鋁降至0．8mg/L以下，除鋁效果好，RE/Al濃度比達(dá)600以上，稀土與雜質(zhì)鋁分離效果好。

2．3硫酸銨加入量對稀土浸出的影響圖3所示為100g稀土礦磨細(xì)至0.075mm，加入不同量的硫酸銨，1g抑雜劑2，按液固比2加水?dāng)嚢?，室溫下浸?0min得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從圖3可以看出，稀土浸出率隨著硫酸銨濃度增加先顯著增加后趨于平緩，當(dāng)硫酸銨加入量增至稀土礦量的2%時(shí)，RE浸出率為91%。之后，繼續(xù)增大硫酸銨加入量，RE浸出率基本保持不變;溶液中RE/Al濃度比隨硫酸銨加入量增加先顯著增加后降低，當(dāng)硫酸銨加入量增至稀土礦量的3%時(shí)，溶液中RE/Al濃度比最高達(dá)626.58，稀土與鋁分離效果最好。之后，繼續(xù)增大硫酸銨加入量，溶液中RE/Al濃度比減少。因此，硫酸銨加入量選稀土礦量的3%為宜。

2．4液固比對稀土浸出的影響圖4所示為100g稀土礦磨細(xì)至0.075mm，加入3g硫酸銨，1g抑雜劑2，按不同液固比加水?dāng)嚢?，室溫下浸?0min得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖4顯示，稀土浸出率隨液固比增加先增加后減少，當(dāng)液固比由1.5增至2.5時(shí)，稀土浸出率由90%增至92.47%，之后，繼續(xù)增加液固比，稀土浸出率略有減小。提高液固比可減小礦漿粘度，有利于礦漿攪拌和固液分離，稀土浸出率增加，但液固比過大會(huì)使浸液濃度減小造成稀土浸出率降低;溶液 中RE/Al濃度比隨液固比增加先顯著增加后增幅變小，當(dāng)溶液液固比超過2．0時(shí)，溶液中RE/Al濃度比超過600。因此，浸出液固比選2.0為宜。

2．5浸出時(shí)間對RE浸出率的影響圖5為100g稀土礦磨細(xì)至0.075mm，加入3g硫酸銨，1g抑雜劑2，按液固比2加水?dāng)嚢?，室溫下浸?0min得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從圖5可以看出，離子型稀土礦中稀土較容易浸出，浸出10min后，稀土浸出率已達(dá)90.15%;浸出20min后，稀土浸出率為90.03%;在20min～30min內(nèi)，稀土浸出率隨浸出時(shí)間的延長急劇減小，浸出30min后，稀土浸出率降至86.35%;之后，繼續(xù)延長浸出時(shí)間，稀土浸出率變化不大。這是因?yàn)橄⊥脸孰x子形態(tài)存在，能與溶液中NH+4快速交換浸出，但隨著時(shí)間的延長，已被NH+4交換的RE3+又有一部分重新被粘土礦物吸附，造成稀土浸出率下降。浸液中RE/Al比值隨浸出時(shí)間的延長變化不大，RE/Al濃度比均為600左右。因此，浸出時(shí)間選10min為宜。

2．6浸出溫度對RE浸出率的影響圖6為100g稀土礦磨細(xì)至0.075mm，加入3g硫酸銨，1g抑雜劑2，按液固比2加水?dāng)嚢?，不同溫度下浸?0min得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從圖6可以看出，稀土浸出率隨溫度升高基本不變，稀土浸出率在90%左右;溶液中RE/Al濃度比隨溫度升高而增加。這是因?yàn)闇囟壬?，離子擴(kuò)散與交換速度加快，有利于除鋁反應(yīng)。但溫度升高會(huì)造成成本增加，因此，室溫下浸出為宜。2．7綜合性實(shí)驗(yàn)根據(jù)最佳實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了綜合性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程如下:先將100g稀土礦磨細(xì)至0.075mm，加入3g硫酸銨，1g抑雜劑2，按液固比2加水?dāng)嚢瑁覝叵陆?0min。實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果列于表2。從表2可以看出，在最佳工藝條件下，稀土浸出率可達(dá)92%以上，浸液中RE/Al濃度比大于600;稀土與雜質(zhì)鋁分離程度高，有效凈化了溶液，為后續(xù)沉淀稀土提供了純凈溶液。綜合性實(shí)驗(yàn)所得溶液主要成分列于表3，表3顯示，綜合性實(shí)驗(yàn)所得浸出液雜質(zhì)含量低，抑雜劑2除雜效果好，稀土與雜質(zhì)分離程度高。

3結(jié)論

1.廣東河源風(fēng)化殼淋積型稀土礦中82．65%的稀土以離子相形態(tài)存在，實(shí)驗(yàn)用硫酸銨浸出，稀土浸出率高。2.實(shí)驗(yàn)最佳工藝條件為稀土礦磨細(xì)至0.075mm，加入3%礦量硫酸銨，1%礦量抑雜劑2，按液固比2加水?dāng)嚢?，室溫下浸?0min，稀土浸出率大于92%。3.浸出過程加入抑雜劑2除雜效果好，抑雜劑加入量為1%稀土礦量時(shí)，溶液中雜質(zhì)鋁含量小于1mg/L，浸液RE/Al濃度比大于600，其他雜質(zhì)含量均小于3mg/L，所得溶液較純。

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作者：彭俊 沈裕軍 劉強(qiáng) 蔡云卓 何魯華 單位：長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司