一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，利用先進行優(yōu)溶酸解、再進行堿溶洗脫的技術方案可以針對拋光粉廢渣中的失效拋光粉顆粒實現(xiàn)組份分選；在優(yōu)溶酸解環(huán)節(jié)從失效拋光粉顆粒中提取出La、Pr元素，對提取后的過濾濾渣再進行堿溶洗脫，深度去除體系中的Si元素從而回收稀土Ce元素；整個工藝過程十分簡便。本發(fā)明工藝過程的稀土流失量小，稀土元素的回收率能達到96%以上；在溫和的工藝條件下，原料能耗具有更高的利用效率；因此，本發(fā)明技術具有顯著成本優(yōu)勢；同時具有更高的工藝清潔化水平。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，屬于廢棄資源 綜合利用的【技術領域】。 一種從稀土拋光粉廢濱中回收稀土元素的簡便化方法

【背景技術】
[0002] 稀土拋光粉因其獨特的物理、化學特性和優(yōu)良的拋光性能，被廣泛應用于顯示 屏、電子玻璃、光學玻璃、飾品、建材、模具及精密儀器的精密拋光。目前最主要應用的稀 土拋光粉為鈰基類拋光粉，由于其拋光速度快、光潔度、平整度高的優(yōu)點廣泛應用于光學 鏡頭、液晶顯示器、平板電腦、手機面板、制作硬盤的玻璃基板的拋光。目前國內已有鈰基 稀土拋光粉生產的規(guī)模企業(yè)約15家，年生產能力約1. 6萬噸，實際消耗稀土 1. 4萬噸以 上（RE0)。根據(jù)對國內市場上主要稀土拋光粉產品的分析統(tǒng)計，稀土拋光粉中稀土總量 (TRE0)彡 86wt%，其中：Ce02/TRE0 彡 55%，La203/TRE0=19 ?36%，Pr60n/TRE0=4 ?7%。
[0003] 稀土拋光粉在使用時往往是首先用水要調成漿液，固含量一般在5?20wt%之間； 隨著拋光漿液循環(huán)利用次數(shù)的增加，拋光粉顆粒會被不斷磨損直至失效；同時，拋光的基材 (如玻璃、石材等)也隨著拋光過程而不斷的富集中漿液體系中。因為生產工藝原因，上述鈰 基稀土拋光粉在拋光使用過程中最終均不可避免的成為一類工業(yè)廢棄物，經(jīng)壓濾后以"稀 土拋光粉廢渣"的形態(tài)進行收集。一般來說，稀土拋光粉廢渣包含如下4類組份：1)失效 的鈰基稀土拋光粉顆粒；2)拋削下來的基材碎屑，如玻璃微粉、石材碎屑等；3)來源于拋光 墊的拋下物，如羊毛墊、泡沫屑等；4)沉淀劑，如氯化鋁等?？傮w上說，隨著國內稀土拋光粉 生產量和用量的增加，一方面所需要消耗的稀土礦山礦產品資源會越來越多，另一方面，在 使用過程中所形成的稀土拋光粉廢渣也在不斷增加，并且一直是拋光行業(yè)中的主要固廢來 源。同時，稀土拋光粉廢渣中富含大量的稀土元素，具有寶貴的資源化回收價值。因此，從 稀土拋光粉廢渣中進行稀土元素的提取回收，就已經(jīng)成了一個重要的技術和產業(yè)課題。
[0004] 國內專利"一種稀土拋光粉廢渣廢液的回收和再利用方法"（專利號： 201110053793. X)、"一種稀土拋光粉廢渣廢液的回收和再利用方法"（申請?zhí)枺? 201310233211. 5)公開了失效稀土拋光粉的再生方法，該方法是通過對失效稀土拋光粉的 物理化學處理，使其中的拋光粉有效成分再生成拋光粉加以利用，而并沒有將其中的稀土 元素提取出來加以利用。 申請人:在"一種實現(xiàn)稀土拋光粉廢料在線循環(huán)利用的裝置及其方 法"（申請?zhí)枺?01410190144. 8)、"一種實現(xiàn)廢稀土拋光粉清潔化快速再生的方法"（申請 號：201410189852.X)中提供了廢稀土拋光粉快速再生以及在線循環(huán)利用的兩種技術方案， 但同樣也未涉及到從廢稀土拋光粉中回收稀土元素的工藝內容。國內專利"一種由廢稀土 研磨材料回收稀土元素的方法"（申請?zhí)枺?01110224407. 9)采用氯化銨、硫酸鎂、硫酸的三 元混合物作為分解劑進行浸出，工藝實現(xiàn)條件相當苛刻，工藝廢棄物比例也相當大。國內專 利"一種從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法"（專利號：201210155031. 5)采用濃硫 酸對廢渣進行浸出處理從而回收稀土元素，在實際應用過程中存在工藝成本較高、濃硫酸 用量偏大、產品無法確保純度要求等局限性。國內專利"一種從稀土拋光粉廢渣中制取氧化 稀土的方法"（申請?zhí)枺?01310063829. 1)采用堿焙燒、繼而進行鹽酸酸化的技術方案，最終 得到兩類氧化鑭鈰混合物，其工藝實現(xiàn)較為繁雜，工藝成本高、工藝廢棄物比例大。因此，發(fā) 明一種工藝更為簡便的、工藝條件更為溫和的全回收稀土元素新方法，對提升從稀土拋光 粉廢渣回收稀土元素的產業(yè)化技術水平，服務于稀土拋光粉廢渣中稀土資源的高附加值循 環(huán)利用具有十分重要的現(xiàn)實意義。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有稀土拋光粉中稀土元素回收技術的種種不足，提供一種 工藝流程簡便、工藝條件溫和、能夠實現(xiàn)稀土元素新回收的方法。本專利發(fā)明人進行了深入 的研究，發(fā)現(xiàn)利用先進行優(yōu)溶酸解、再進行堿溶洗脫的技術方案可以針對拋光粉廢渣中的 失效拋光粉顆粒實現(xiàn)組份分選；在優(yōu)溶酸解環(huán)節(jié)從失效拋光粉顆粒中提取出La、Pr元素， 對提取后的過濾濾渣再進行堿溶洗脫，深度去除體系中的Si元素從而收集到高純度的稀 土 Ce元素；基于上述簡便化的工藝流程，在實現(xiàn)稀土元素優(yōu)溶分離的同時，通過化學方法 在不同的工藝段分別去除廢渣中的雜質組份以及雜質元素，從而達到純化稀土元素的技術 目的。綜合上述幾方面的有利效果，從而完成了本發(fā)明。
[0006] 為了更加清楚的表述本發(fā)明的技術方案，首先闡述國內稀土拋光粉廢渣中各組份 物特性。通過國內主要稀土拋光粉的組份分析，以及對拋光工藝和拋光過程的分析，可以了 解稀土拋光粉廢渣組份復雜，各類組份物及其特性情況說明如下： 1) 失效的鈰基稀土拋光粉顆粒。稀土拋光粉顆粒在廢渣中是最主要的成分物。在 拋光過程中，只是顆粒變細、變小，拋削性能降低進而失效，而稀土拋光粉的稀土元素組成 并未發(fā)生變化，與原有的拋光粉組份基本一致，即：稀土總量（TRE0) > 86wt%，其中Ce02/ TRE0 彡 55%，La203/TRE0=19 ?36%，Pr60n/TRE0=4 ?7% ; 2) 拋削下來的基材碎屑，如玻璃微粉、石材碎屑等；主要成分是Si02及硅酸鹽玻璃、碳 酸鈣，以及鈣、鎂氧化物； 3) 來源于拋光墊的拋下物，如羊毛墊、泡沫屑等；主要成分是有機物類的雜質，可以通 過物理分選的方法簡便地加以去除； 4) 沉淀劑，如氯化錯等。
[0007] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方 法，其特征在于該方法包括以下步驟： (1) 將稀土拋光粉廢渣進行物理分選，去除雜物； (2) 在拋光粉廢渣中加入5?12mol/L的鹽酸進行優(yōu)溶酸解，控制溫度為室溫或者 50?80°C，經(jīng)過濾分離后得到富含La、Pr元素的優(yōu)溶浸出液和富含Ce元素的優(yōu)溶濾渣； 鹽酸的加入量由廢渣中La、Pr、Ca、Mg、A1元素的含量情況確定，按上述元素全部形成氯化 物的理論需要摩爾量的1. 1?2. 5倍加入鹽酸，反應以優(yōu)溶濾渣中殘留鑭鐠元素相比優(yōu)溶 濾渣稀土元素總量小于0. 5%為終點；在優(yōu)溶浸出液中加入含硫酸根的鹽，分離去除Ca、Mg 元素沉淀物，含硫酸根的鹽的加入量以不再出現(xiàn)CaS04、MgS04的白色沉淀為終點；再通過堿 調節(jié)優(yōu)溶浸出液的pH值到3?4. 5,分離去除A1元素沉淀物；針對上述除雜后的優(yōu)溶除雜 液，采用下列方法之一得到La和Pr元素對應的稀土氧化物： 方法一：經(jīng)萃取分離、沉淀、灼燒后得到氧化鑭和氧化鐠； 方法二：經(jīng)沉淀、灼燒后得到鑭鐠氧化物； (3)在富含Ce的優(yōu)溶濾渣中加入氫氧化鈉，調漿后加熱到100?200°C，反應2?8小 時后出料；氫氧化鈉用量由優(yōu)溶濾渣中Si元素的含量情況確定，按Si元素全部形成硅酸鹽 的理論需要摩爾量的1. 1?2倍加入氫氧化鈉；物料用水進行洗脫并收集堿溶洗脫液；將 洗脫剩余物進行干燥，得到氧化鈰。
[0008] 以下對發(fā)明做進一步說明： 本發(fā)明所述一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征在于：所述 稀土拋光粉廢渣是指用于液晶顯示屏、光學玻璃、石材、水晶飾品拋光后的稀土氧化物總量 在10wt%以上的拋光粉廢渣。
[0009] 本發(fā)明所述一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征在于： 步驟（2)所述含硫酸根的鹽為硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銨中的一種；所述堿為氫氧化鈉、氫氧 化鉀、氨水中的一種。
[0010] 本發(fā)明所述一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征在于： 步驟（3)中所述氫氧化鈉為氫氧化鈉固體或者30%濃度氫氧化鈉溶液。
[0011] 本發(fā)明所述一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征在于： 步驟（3)中所述堿溶洗脫液的主要成分為Na2Si03，用作水玻璃或水玻璃生產原料。
[0012] 本發(fā)明的技術原理是： 1、通過對稀土拋光粉廢渣中Ce (IV)、La (III)、Pr (III)等稀土元素反應特性的深 入研究，通過鹽酸進行優(yōu)溶酸解，將La (III)、Pr (III)提取到優(yōu)溶浸出液中，并將Ce (IV) 留存于優(yōu)溶濾渣。
[0013] 2、針對富含La、Pr元素的優(yōu)溶浸出液，通過化學方法移除體系的Ca、Mg、Al元素， 而得到純化的La、Pr元素氯化液，進而可進一步轉化為La、Pr元素的稀土產品。
[0014] 3、針對富含Ce的優(yōu)溶濾渣，通過堿溶洗脫的方法移除體系中的Si元素，而得到純 化的Ce (IV)元素產品。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點在于： 1、本發(fā)明不需要使用HF酸、硝酸等對環(huán)境危害較大的酸，不存在使用濃硫酸進行高溫 浸出的工藝環(huán)節(jié)，不存在堿熔焙燒(溫度一般要求在500°C以上）；而是僅僅使用鹽酸進行優(yōu) 溶性質的浸出提取，優(yōu)溶酸解反應條件極其溫和，輔以包括堿溶洗脫在內的化學除雜手段， 移除浸出液中的Ca、Mg、Al元素，移除優(yōu)溶殘渣中的Si元素，從而達到回收稀土元素的技術 目的，整個工藝過程十分簡便。
[0016] 2、本發(fā)明工藝過程的稀土流失量小，稀土元素的回收率能達到96%以上；在溫和 的工藝條件下，原料能耗具有更高的利用效率；因此，本發(fā)明技術具有顯著成本優(yōu)勢；同時 具有更高的工藝清潔化水平。
[0017]

【專利附圖】

【附圖說明】 附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
[0018]

【具體實施方式】 下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0019] 實施例1 : 取一批稀土拋光粉廢渣，經(jīng)檢測其組成情況如下表(干渣，單位：g/Kg干渣）：

【權利要求】
1. 一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征在于該方法包括以下 步驟： (1) 將稀土拋光粉廢渣進行物理分選，去除雜物； (2) 在拋光粉廢渣中加入5?12mol/L的鹽酸進行優(yōu)溶酸解，控制溫度為室溫或者 50?80°C，經(jīng)過濾分離后得到富含La、Pr元素的優(yōu)溶浸出液和富含Ce元素的優(yōu)溶濾渣； 鹽酸的加入量由廢渣中La、Pr、Ca、Mg、A1元素的含量情況確定，按上述元素全部形成氯化 物的理論需要摩爾量的1. 1?2. 5倍加入鹽酸，反應以優(yōu)溶濾渣中殘留鑭鐠元素相比優(yōu)溶 濾渣稀土元素總量小于0. 5%為終點；在優(yōu)溶浸出液中加入含硫酸根的鹽，分離去除Ca、Mg 元素沉淀物，含硫酸根的鹽的加入量以不再出現(xiàn)CaS04、MgS04的白色沉淀為終點；再通過堿 調節(jié)優(yōu)溶浸出液的pH值到3?4. 5,分離去除A1元素沉淀物；針對上述除雜后的優(yōu)溶除雜 液，采用下列方法之一得到La和Pr元素對應的稀土氧化物： 方法一：經(jīng)萃取分離、沉淀、灼燒后得到氧化鑭和氧化鐠； 方法二：經(jīng)沉淀、灼燒后得到鑭鐠氧化物； (3) 在富含Ce的優(yōu)溶濾渣中加入氫氧化鈉，調漿后加熱到100?200°C，反應2?8小 時后出料；氫氧化鈉用量由優(yōu)溶濾渣中Si元素的含量情況確定，按Si元素全部形成硅酸鹽 的理論需要摩爾量的1. 1?2倍加入氫氧化鈉；物料用水進行洗脫并收集堿溶洗脫液；將 洗脫剩余物進行干燥，得到氧化鈰。
2. 根據(jù)權利要求1所述一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征 在于：所述稀土拋光粉廢渣是指用于液晶顯示屏、光學玻璃、石材、水晶飾品拋光后的稀土 氧化物總量在l〇wt%以上的拋光粉廢渣。
3. 根據(jù)權利要求1所述一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征 在于：步驟（2)所述含硫酸根的鹽為硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銨中的一種；所述堿為氫氧化鈉、 氫氧化鉀、氨水中的一種。
4. 根據(jù)權利要求1所述一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征 在于：步驟（3)中所述氫氧化鈉為氫氧化鈉固體或者30%濃度氫氧化鈉溶液。
5. 根據(jù)權利要求1所述一種從稀土拋光粉廢渣中回收稀土元素的簡便化方法，其特征 在于：步驟（3)中所述堿溶洗脫液的主要成分為Na 2Si03，用作水玻璃或水玻璃生產原料。
【文檔編號】C22B59/00GK104087757SQ201410329930
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月12日 優(yōu)先權日:2014年7月12日
【發(fā)明者】梁浩, 梁健 申請人:連云港健發(fā)磁性材料有限公司