專利名稱：用氧化鋁赤泥富集稀土的方法
技術領域：
本發(fā)明用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，屬于富集稀土的領域。
背景技術：
氧化鋁赤泥是氧化鋁生產過程中的廢棄物。根據各地鋁土礦的品位鋁硅比(A/S) 不同，每生產It氧化鋁就副產1. 0 1. 4t赤泥不等。目前全世界每年產生赤泥約6000萬 t。據2010年全年統(tǒng)計，我國氧化鋁產量約為2700萬噸，如果按每噸氧化鋁產生1. 2噸赤泥計算，我國每年產生的赤泥約為3240萬噸。赤泥為堿性物質，易堿化土地，污染地下水，嚴重危害人們健康。同時，氧化鋁赤泥中含有稀有金屬、稀土金屬稀土及鋁、鐵等有價成分。尤其是山西省氧化鋁赤泥中含有0. 2-0. 3 左右的稀土元素，有鈧、鑭、鈰、釹、鐿、釔六種稀土元素，是一種非常有價值的二次資源，因此，充分利用及綜合開發(fā)赤泥中的稀土具有重要的經濟價值和社會意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明是用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，提供了一種有效利用氧化鋁赤泥的方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為按照以下步驟進 第一步，制取氧化鋁赤泥的二次浸出液
a.將氧化鋁赤泥放入反應釜，用鹽酸溶液浸出氧化鋁赤泥，浸出的條件為 鹽酸浸出溫度為95-105°C ；
攪拌浸出時間為70-120min ； 鹽酸與赤泥的重量份比為5-6:1 ；
鹽酸重量百分比濃度為12-20%;浸出后的浸出漿液用壓濾機，液固分離，得到浸出液和浸出渣；
b.將所述浸出液放入反應釜中，加入占所述浸出液重量百分比為0.3-5%的硅酸凝膠作為晶種進行脫硅反應，反應溫度為60-90°C，反應時間為5-M小時，緩慢機械攪拌；脫硅后的脫硅漿液用壓濾機進行液固分離，得到脫硅浸出液和硅酸凝膠固體，硅酸凝膠固體部分返回作為脫硅反應的晶種；
c.脫硅浸出液蒸發(fā)濃縮
將所述脫硅浸出液放入石墨蒸發(fā)器，通入蒸汽加熱至105-109°C開始蒸發(fā)，蒸發(fā)至石墨蒸發(fā)器底部留有初始體積的20-25%為止，得到濃縮脫硅漿液；蒸出的蒸汽為鹽酸蒸汽，經石墨冷凝器冷凝返回利用；
d.將所述濃縮脫硅漿液放入攪拌反應釜，加入重量百分比濃度2-10%的氫氧化鈉溶液中和，中和至pH=9-ll為止，得到中和漿液；將所述中和漿液用箱式壓濾機進行液固分離、 洗滌，得到一次富集稀土；
e.將所述一次富集稀土放入溶出器中用氫氧化鈉溶液進行溶出反應，氫氧化鈉溶液濃度為240-360g/L，氫氧化鈉溶液與所述一次富集稀土重量份比為2-5:1，反應溫度為 105-109°C，反應時間60-150分鐘，得到溶出漿液；將所述溶出漿液用箱式壓濾機進行液固分離、洗滌，得到鋁酸鈉溶液和二次富集稀土；
f.將所述二次富集稀土放入反應釜中進行二次鹽酸浸出，反應溫度為40-100°C ；鹽酸與所述二次富集稀土重量份比為3-6 1，鹽酸濃度為3-6mol/L，反應時間為30-120分鐘，反應后的二次浸出漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到二次浸出液和二次浸出渣； 第二步，除鐵
將所述二次浸出液放入混合澄清槽中萃取除鐵，萃取條件為 一次萃取劑與所述二次浸出液體積比為1-1. 5:1 ；
一次萃取劑原料按照以下重量份配制仲辛醇5-7份、磺化煤油3-5份； 萃取時間5-20分鐘，萃取溫度18-40°C ；得到負載鐵有機相和一次萃余液； 第三步，萃取混合稀土
將所述一次萃余液在混合澄清槽中萃取稀土，萃取條件為 二次萃取劑與所述一次萃余液體積比為1-1. 5:1 ；
二次萃取劑原料按照以下重量份配制P204 1-5份、磺化煤油 45-49份； 萃取時間5-20分鐘，萃取溫度18-40°C ；得到負載稀土有機相和二次萃余液； 第四步，反萃取稀土
將所述負載稀土有機相放入有機玻璃反萃取裝置中，反萃取條件為反萃取劑2mol/ L的氫氧化鈉溶液，反萃取溫度50-70°C，反萃取劑與所述負載稀土有機相體積比為 2-3:1，反萃取時間5-15分鐘，得到的反萃取漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到堿性稀土固體和反萃取液； 第五步，制得氧化稀土
將所述堿性稀土固體用電烘箱105-110°C進行2-4小時干燥，然后將干燥后的堿性稀土固體放入剛玉坩堝在箱式電爐中進行焙燒，焙燒溫度850-900°C，焙燒時間為40-120分鐘，得到氧化稀土。第二步除鐵中萃取級數為3-9。第三步萃取稀土中萃取級數為2。第四步反萃取稀土中反萃取級數為2。第四步反萃取稀土中所述反萃取液回收后，重復利用。本發(fā)明與現有技術相比具有以下有益效果。1、本發(fā)明通過浸出液脫硅脫除了對萃取有害的元素硅，并進行了蒸發(fā)濃縮使得稀土得到了第一次富集，第一次富集固體中，稀土的含量提高了 2倍以上，又通過脫除第一次富集固體中的鋁，使得稀土得到了第二次富集，又使得第二次富集固體中的稀土含量提高了 8-10倍，又通過二次鹽酸浸出，溶液萃取，反萃取，得到了混合氧化稀土產品純度達到 85-90%,富集了 200多倍。2、本發(fā)明實現了設備大型化和較大規(guī)模的工業(yè)化生產。3、本發(fā)明中使用的鹽酸通過蒸發(fā)器蒸發(fā)后可循環(huán)使用。
具體實施方式
實施例1
用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，按照以下步驟操作 第一步，制取氧化鋁赤泥的二次浸出液
a.將氧化鋁赤泥放入反應釜，用鹽酸溶液浸出氧化鋁赤泥，浸出的條件為 鹽酸浸出溫度為102°C ；
攪拌浸出時間為80min ； 鹽酸與赤泥的重量份比為5:1;
鹽酸重量百分比濃度為18%;浸出后的浸出漿液用壓濾機，液固分離，得到浸出液和浸出渣；
b.將所述浸出液放入反應釜中，加入占所述浸出液重量百分比為4%的硅酸凝膠作為晶種進行脫硅反應，反應溫度為65°C，反應時間為8小時，緩慢機械攪拌；脫硅后的脫硅漿液用壓濾機進行液固分離，得到脫硅浸出液和硅酸凝膠固體，硅酸凝膠固體部分返回作為脫硅反應的晶種；
c.脫硅浸出液蒸發(fā)濃縮
將所述脫硅浸出液放入石墨蒸發(fā)器，通入蒸汽加熱至107°C開始蒸發(fā)，蒸發(fā)至石墨蒸發(fā)器底部留有初始體積的2 為止，得到濃縮脫硅漿液；蒸出的蒸汽為鹽酸蒸汽，經石墨冷凝器冷凝返回利用；
d.將所述濃縮脫硅漿液放入攪拌反應釜，加入重量百分比濃度4%的氫氧化鈉溶液中和，中和至pH=9-ll為止，得到中和漿液；將所述中和漿液用箱式壓濾機進行液固分離、洗滌，得到一次富集稀土；
e.將所述一次富集稀土放入溶出器中用氫氧化鈉溶液進行溶出反應，氫氧化鈉溶液濃度為340g/L，氫氧化鈉溶液與所述一次富集稀土重量份比為3:1，反應溫度為106°C，反應時間75分鐘，得到溶出漿液；將所述溶出漿液用箱式壓濾機進行液固分離、洗滌，得到鋁酸鈉溶液和二次富集稀土；
f.將所述二次富集稀土放入反應釜中進行二次鹽酸浸出，反應溫度為90°C；鹽酸與所述二次富集稀土重量份比為4:1，鹽酸濃度為6mol/L，反應時間為45分鐘，反應后的二次浸出漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到二次浸出液和二次浸出渣；
第二步，除鐵
將所述二次浸出液放入混合澄清槽中萃取除鐵，萃取條件為
一次萃取劑與所述二次浸出液體積比為1. 2:1 ；
一次萃取劑原料按照以下重量份配制仲辛醇6份、磺化煤油4份；
萃取時間18分鐘，萃取溫度30°C ；萃取級數為4，得到負載鐵有機相和一次萃余液；
第三步，萃取混合稀土
將所述一次萃余液在混合澄清槽中萃取稀土，萃取條件為 二次萃取劑與所述一次萃余液體積比為1. 3:1 ；
二次萃取劑原料按照以下重量份配制P204 2份、磺化煤油 48份； 萃取時間18分鐘，萃取溫度30°C ；萃取級數為2，得到負載稀土有機相和二次萃余
液；
第四步，反萃取稀土將所述負載稀土有機相放入有機玻璃反萃取裝置中，反萃取條件為反萃取劑2mol/ L的氫氧化鈉溶液，反萃取溫度55°C，反萃取劑與所述負載稀土有機相體積比為2:1，反萃取時間12分鐘，反萃取級數為2，得到的反萃取漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到堿性稀土固體和反萃取液；反萃取液回收后，重復利用； 第五步，制得氧化稀土
將所述堿性稀土固體用電烘箱109°C進行2小時干燥，然后將干燥后的堿性稀土固體放入剛玉坩堝在箱式電爐中進行焙燒，焙燒溫度875°C，焙燒時間為90分鐘，得到氧化稀土。 實施例2
用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，按照以下步驟操作 第一步，制取氧化鋁赤泥的二次浸出液
a.將氧化鋁赤泥放入反應釜，用鹽酸溶液浸出氧化鋁赤泥，浸出的條件為 鹽酸浸出溫度為100°C ；
攪拌浸出時間為IOOmin ； 鹽酸與赤泥的重量份比為5. 5:1 ；
鹽酸重量百分比濃度為16%;浸出后的浸出漿液用壓濾機，液固分離，得到浸出液和浸出渣；
b.將所述浸出液放入反應釜中，加入占所述浸出液重量百分比為洲的硅酸凝膠作為晶種進行脫硅反應，反應溫度為75°C，反應時間為17小時，緩慢機械攪拌；脫硅后的脫硅漿液用壓濾機進行液固分離，得到脫硅浸出液和硅酸凝膠固體，硅酸凝膠固體部分返回作為脫硅反應的晶種；
c.脫硅浸出液蒸發(fā)濃縮
將所述脫硅浸出液放入石墨蒸發(fā)器，通入蒸汽加熱至108°C開始蒸發(fā)，蒸發(fā)至石墨蒸發(fā)器底部留有初始體積的23%為止，得到濃縮脫硅漿液；蒸出的蒸汽為鹽酸蒸汽，經石墨冷凝器冷凝返回利用；
d.將所述濃縮脫硅漿液放入攪拌反應釜，加入重量百分比濃度8%的氫氧化鈉溶液中和，中和至pH=9-ll為止，得到中和漿液；將所述中和漿液用箱式壓濾機進行液固分離、洗滌，得到一次富集稀土；
e.將所述一次富集稀土放入溶出器中用氫氧化鈉溶液進行溶出反應，氫氧化鈉溶液濃度為^Og/L，氫氧化鈉溶液與所述一次富集稀土重量份比為4:1，反應溫度為107°C，反應時間140分鐘，得到溶出漿液；將所述溶出漿液用箱式壓濾機進行液固分離、洗滌，得到鋁酸鈉溶液和二次富集稀土；
f.將所述二次富集稀土放入反應釜中進行二次鹽酸浸出，反應溫度為90°C；鹽酸與所述二次富集稀土重量份比為5:1，鹽酸濃度為5mol/L，反應時間為80分鐘，反應后的二次浸出漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到二次浸出液和二次浸出渣；
第二步，除鐵
將所述二次浸出液放入混合澄清槽中萃取除鐵，萃取條件為
一次萃取劑與所述二次浸出液體積比為1.4:1 ；
一次萃取劑原料按照以下重量份配制仲辛醇7份、磺化煤油3份；萃取時間18分鐘，萃取溫度25°C ；萃取級數為7，得到負載鐵有機相和一次萃余液； 第三步，萃取混合稀土
將所述一次萃余液在混合澄清槽中萃取稀土，萃取條件為 二次萃取劑與所述一次萃余液體積比為1. 2:1 ；
二次萃取劑原料按照以下重量份配制P204 4份、磺化煤油 46份； 萃取時間12分鐘，萃取溫度25°C ；萃取級數為2，得到負載稀土有機相和二次萃余
液；
第四步，反萃取稀土
將所述負載稀土有機相放入有機玻璃反萃取裝置中，反萃取條件為反萃取劑2mol/ L的氫氧化鈉溶液，反萃取溫度60°C，反萃取劑與所述負載稀土有機相體積比為2. 5:1，反萃取時間10分鐘，反萃取級數為2，得到的反萃取漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到堿性稀土固體和反萃取液；反萃取液回收后，重復利用； 第五步，制得氧化稀土
將所述堿性稀土固體用電烘箱106°C進行3. 5小時干燥，然后將干燥后的堿性稀土固體放入剛玉坩堝在箱式電爐中進行焙燒，焙燒溫度890°C，焙燒時間為75分鐘，得到氧化稀土。 實施例3
用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，按照以下步驟操作 第一步，制取氧化鋁赤泥的二次浸出液
a.將氧化鋁赤泥放入反應釜，用鹽酸溶液浸出氧化鋁赤泥，浸出的條件為 鹽酸浸出溫度為97V ；
攪拌浸出時間為IlOmin ； 鹽酸與赤泥的重量份比為6:1 ；
鹽酸重量百分比濃度為14%;浸出后的浸出漿液用壓濾機，液固分離，得到浸出液和浸出渣；
b.將所述浸出液放入反應釜中，加入占所述浸出液重量百分比為1%的硅酸凝膠作為晶種進行脫硅反應，反應溫度為85°C，反應時間為22小時，緩慢機械攪拌；脫硅后的脫硅漿液用壓濾機進行液固分離，得到脫硅浸出液和硅酸凝膠固體，硅酸凝膠固體部分返回作為脫硅反應的晶種；
c.脫硅浸出液蒸發(fā)濃縮
將所述脫硅浸出液放入石墨蒸發(fā)器，通入蒸汽加熱至106°C開始蒸發(fā)，蒸發(fā)至石墨蒸發(fā)器底部留有初始體積的24%為止，得到濃縮脫硅漿液；蒸出的蒸汽為鹽酸蒸汽，經石墨冷凝器冷凝返回利用；
d.將所述濃縮脫硅漿液放入攪拌反應釜，加入重量百分比濃度6%的氫氧化鈉溶液中和，中和至pH=9-ll為止，得到中和漿液；將所述中和漿液用箱式壓濾機進行液固分離、洗滌，得到一次富集稀土；
e.將所述一次富集稀土放入溶出器中用氫氧化鈉溶液進行溶出反應，氫氧化鈉溶液濃度為245g/L，氫氧化鈉溶液與所述一次富集稀土重量份比為5:1，反應溫度為108°C，反應時間90分鐘，得到溶出漿液；將所述溶出漿液用箱式壓濾機進行液固分離、洗滌，得到鋁酸鈉溶液和二次富集稀土；
f.將所述二次富集稀土放入反應釜中進行二次鹽酸浸出，反應溫度為；鹽酸與所述二次富集稀土重量份比為3:1，鹽酸濃度為4mol/L，反應時間為110分鐘，反應后的二次浸出漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到二次浸出液和二次浸出渣； 第二步，除鐵
將所述二次浸出液放入混合澄清槽中萃取除鐵，萃取條件為
一次萃取劑與所述二次浸出液體積比為1. 3:1 ；
一次萃取劑原料按照以下重量份配制仲辛醇5份、磺化煤油5份；
萃取時間8分鐘，萃取溫度16°C ；萃取級數為5，得到負載鐵有機相和一次萃余液；
第三步，萃取混合稀土
將所述一次萃余液在混合澄清槽中萃取稀土，萃取條件為 二次萃取劑與所述一次萃余液體積比為1.4:1 ；
二次萃取劑原料按照以下重量份配制P204 3份、磺化煤油 47份； 萃取時間8分鐘，萃取溫度16°C ；萃取級數為2，得到負載稀土有機相和二次萃余液； 第四步，反萃取稀土
將所述負載稀土有機相放入有機玻璃反萃取裝置中，反萃取條件為反萃取劑2mol/ L的氫氧化鈉溶液，反萃取溫度65°C，反萃取劑與所述負載稀土有機相體積比為3:1，反萃取時間8分鐘，反萃取級數為2，得到的反萃取漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到堿性稀土固體和反萃取液；反萃取液回收后，重復利用； 第五步，制得氧化稀土
將所述堿性稀土固體用電烘箱107°C進行3小時干燥，然后將干燥后的堿性稀土固體放入剛玉坩堝在箱式電爐中進行焙燒，焙燒溫度860°C，焙燒時間為110分鐘，得到氧化稀土。
權利要求
1.用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，其特征在于按照以下步驟操作 第一步，制取氧化鋁赤泥的二次浸出液a.將氧化鋁赤泥放入反應釜，用鹽酸溶液浸出氧化鋁赤泥，浸出的條件為 鹽酸浸出溫度為95-105°C ；攪拌浸出時間為70-120min ； 鹽酸與赤泥的重量份比為5-6:1 ；鹽酸重量百分比濃度為12-20%;浸出后的浸出漿液用壓濾機，液固分離，得到浸出液和浸出渣；b.將所述浸出液放入反應釜中，加入占所述浸出液重量百分比為0.3-5%的硅酸凝膠作為晶種進行脫硅反應，反應溫度為60-90°C，反應時間為5-M小時，緩慢機械攪拌；脫硅后的脫硅漿液用壓濾機進行液固分離，得到脫硅浸出液和硅酸凝膠固體，硅酸凝膠固體部分返回作為脫硅反應的晶種；c.脫硅浸出液蒸發(fā)濃縮將所述脫硅浸出液放入石墨蒸發(fā)器，通入蒸汽加熱至105-109°C開始蒸發(fā)，蒸發(fā)至石墨蒸發(fā)器底部留有初始體積的20-25%為止，得到濃縮脫硅漿液；蒸出的蒸汽為鹽酸蒸汽，經石墨冷凝器冷凝返回利用；d.將所述濃縮脫硅漿液放入攪拌反應釜，加入重量百分比濃度2-10%的氫氧化鈉溶液中和，中和至pH=9-ll為止，得到中和漿液；將所述中和漿液用箱式壓濾機進行液固分離、 洗滌，得到一次富集稀土；e.將所述一次富集稀土放入溶出器中用氫氧化鈉溶液進行溶出反應，氫氧化鈉溶液濃度為240-360g/L，氫氧化鈉溶液與所述一次富集稀土重量份比為2-5:1，反應溫度為 105-109°C，反應時間60-150分鐘，得到溶出漿液；將所述溶出漿液用箱式壓濾機進行液固分離、洗滌，得到鋁酸鈉溶液和二次富集稀土；f.將所述二次富集稀土放入反應釜中進行二次鹽酸浸出，反應溫度為40-100°C；鹽酸與所述二次富集稀土重量份比為3-6 1，鹽酸濃度為3-6mol/L，反應時間為30-120分鐘，反應后的二次浸出漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到二次浸出液和二次浸出渣；第二步，除鐵將所述二次浸出液放入混合澄清槽中萃取除鐵，萃取條件為 一次萃取劑與所述二次浸出液體積比為1-1. 5:1 ；一次萃取劑原料按照以下重量份配制仲辛醇5-7份、磺化煤油3-5份； 萃取時間5-20分鐘，萃取溫度18-40°C ；得到負載鐵有機相和一次萃余液； 第三步，萃取混合稀土將所述一次萃余液在混合澄清槽中萃取稀土，萃取條件為 二次萃取劑與所述一次萃余液體積比為1-1. 5:1 ；二次萃取劑原料按照以下重量份配制P204 1-5份、磺化煤油 45-49份； 萃取時間5-20分鐘，萃取溫度18-40°C ；得到負載稀土有機相和二次萃余液； 第四步，反萃取稀土將所述負載稀土有機相放入有機玻璃反萃取裝置中，反萃取條件為反萃取劑2mol/ L的氫氧化鈉溶液，反萃取溫度50-70°C，反萃取劑與所述負載稀土有機相體積比為2-3:1，反萃取時間5-15分鐘，得到的反萃取漿液用箱式壓濾機進行固液分離，得到堿性稀土固體和反萃取液；第五步，制得氧化稀土將所述堿性稀土固體用電烘箱105-110°C進行2-4小時干燥，然后將干燥后的堿性稀土固體放入剛玉坩堝在箱式電爐中進行焙燒，焙燒溫度850-900°C，焙燒時間為40-120分鐘，得到氧化稀土。
2.根據權利要求1所述的用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，其特征在于第二步除鐵中萃取級數為3-9。
3.根據權利要求1所述的用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，其特征在于第三步萃取稀土中萃取級數為2。
4.根據權利要求1所述的用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，其特征在于第四步反萃取稀土中反萃取級數為2。
5.根據權利要求1所述的用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，其特征在于第四步反萃取稀土中所述反萃取液回收后，重復利用。
全文摘要
用氧化鋁赤泥富集稀土的方法，屬于富集稀土的領域；所要解決的技術問題為提供了一種有效利用氧化鋁赤泥的方法；所采用的技術方案為第一步制取氧化鋁赤泥的二次浸出液，第二步除鐵，第三步萃取混合稀土，第四步反萃取稀土，第五步烘干、焙燒制得氧化稀土；本發(fā)明通過浸出液脫硅脫除了對萃取有害的元素硅，并進行了蒸發(fā)濃縮使得稀土得到了第一次富集，第一次富集固體中，稀土的含量提高了2倍以上，又通過脫除第一次富集固體中的鋁，使得稀土得到了第二次富集，又使得第二次富集固體中的稀土含量提高了8-10倍，又通過二次鹽酸浸出，溶液萃取，反萃取，得到了混合氧化稀土產品純度達到85-90%，富集了200多倍。
文檔編號C22B7/00GK102277498SQ20111022561
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權日2011年8月8日
發(fā)明者朱國海, 李生虎, 楊毅彪, 王克勤, 郭端陽 申請人:太原理工大學