本發(fā)明涉及稀土回收領(lǐng)域，具體而言，涉及一種含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

背景技術(shù)：

稀土礦物在自然界中常與重晶石、方解石、磷灰石、硅酸鹽礦石等礦物共生在一起。由于礦物的成礦原因不同，稀土元素在礦物中的賦存狀態(tài)和含量也不同。當(dāng)前所開采的稀土礦物中，稀土氧化物的品位一般為百分之幾。為了滿足稀土冶金生產(chǎn)的需要，在冶煉之前須先經(jīng)選礦方法，將稀土與其他礦石分離，使稀土礦物得到富集。經(jīng)選礦富集后的稀土精礦中稀土氧化物的含量通常為50％～70％。

稀土礦物主要有氟碳鈰礦、獨(dú)居石、磷釔礦和離子吸附型稀土礦等。目前，回收獨(dú)居石中稀土的方法主要有以下兩種方式：(1)堿法分解處理獨(dú)居石(適用于高品位的獨(dú)居石礦)，獨(dú)居石與液堿反應(yīng)過程中，稀土生成不溶于水的氫氧化物，磷轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿崛c，稀土氫氧化物再經(jīng)過鹽酸優(yōu)溶、除雜得到混合氯化稀土。若精礦中鐵、硅等雜質(zhì)含量高，易形成硅酸鈉、氫氧化鐵等膠態(tài)物質(zhì)，沉淀過濾分離工序難以進(jìn)行，因此該工藝無法正常運(yùn)行。(2)濃硫酸焙燒法分解獨(dú)居石礦，將獨(dú)居石精礦與濃硫酸混合在200-230℃分解，濃硫酸用量為精礦重量的1.7-2倍，分解物冷卻后用7-10倍于精礦重量的水浸取，浸出液中稀土約50g/L(REO)，25g/L P₂O₅，2.5g/L Fe₂O₃，酸度為2.5mol/L。該浸液酸度高，雜質(zhì)磷、釷高，采用硫酸鈉復(fù)鹽沉淀稀土和釷，然后經(jīng)過堿轉(zhuǎn)為氫氧化物，再采用酸優(yōu)先浸出稀土，萃取分離稀土、釷。該方法工藝復(fù)雜，液固分離步驟多，工藝不連續(xù)，稀土回收率低；另外，酸堿交叉使用，化工原料消耗成本高，且磷進(jìn)入廢水處理難度大，放射性元素釷分散在渣和廢水中難以有效回收。

磷礦是生產(chǎn)磷化工產(chǎn)品的主要原料，世界磷礦資源儲(chǔ)量大，常伴生微量稀土。由于稀土的離子半徑(0.848～0.106nm)與Ca²⁺(0.106nm)很接近，稀土以類質(zhì)同象方式賦存于磷礦中，以磷灰石相、羥基磷灰石等獨(dú)立礦物相結(jié)構(gòu)存在，同時(shí)稀土也可能以離子態(tài)形式吸附于磷礦中。目前，回收磷礦中稀土的方法包括以下工藝：(1)鹽酸、硝酸法處理磷礦的濕法磷酸工藝，95％以上的稀土進(jìn)入溶液中，再采用溶劑萃取、離子交換、沉淀、結(jié)晶等方式回收稀土；(2)硫酸法處理磷礦的濕法磷酸工藝，稀土分別進(jìn)入溶液和磷石膏中，再采用硫酸浸取磷石膏使稀土進(jìn)入溶液，溶液中的稀土可采用溶劑萃取、離子交換、沉淀、結(jié)晶等方式回收稀土。(3)磷酸處理磷礦工藝，將含稀土的磷精礦與磷酸溶液混合進(jìn)行反應(yīng)，通過控制工藝條件使磷礦中稀土以氟化物形式沉淀，85％以上稀土進(jìn)入渣中，再采用鹽酸、硝酸或硫酸溶解回收渣中的稀土，但是渣中稀土品位很低，約1％，雜質(zhì)磷、鈣、鋁、硅等含量高，而且氟化稀土很難用酸溶解，酸耗高，渣量大，稀土回收率低；另外，進(jìn)入浸出液中的15％的稀土在除鈣過程中易進(jìn)入石膏渣中難以回收。

含獨(dú)居石稀土的磷礦是一類比較難處理的礦物，這種含獨(dú)居石稀土磷礦同時(shí)含有多種組分，包括獨(dú)居石、稀土以及磷礦等。由于獨(dú)居石與磷礦同屬于磷酸鹽礦物，兩者礦物學(xué)性質(zhì) 較為接近，在其共生的礦物中獨(dú)居石與磷礦嵌布關(guān)系密切?；厥者@種混合礦中稀土元素和磷元素時(shí)，由于混合礦中各物質(zhì)包裹鑲嵌解離難度較大，物理選礦很難實(shí)現(xiàn)對(duì)礦石的有效分選。特別是，由于分解獨(dú)居石需要相對(duì)苛刻的條件，需要較高的溫度及酸堿度等，采用現(xiàn)有技術(shù)中的硫酸法濕法處理含有獨(dú)居石的磷礦時(shí)，往往無法使獨(dú)居石分解完全，未能實(shí)現(xiàn)其有效分離利用。因此，如何分離含稀土磷礦中的磷和稀土，特別是含獨(dú)居石稀土磷礦這類品質(zhì)較低，礦物成分較雜的混合礦中的稀土，已經(jīng)成為研發(fā)人員的一個(gè)亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種含稀土磷酸鹽的物質(zhì)，以提供一種從稀土磷礦中分離得到的稀土含量較高的稀土磷酸鹽物質(zhì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種含稀土磷酸鹽的物質(zhì)，該含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中的稀土磷酸鹽至少含有第一相結(jié)構(gòu)和第二相結(jié)構(gòu)，第一相結(jié)構(gòu)為無定形相，第二相結(jié)構(gòu)包括獨(dú)居石相或/和磷釔礦相。

進(jìn)一步地，以重量含量計(jì)，無定形相在稀土磷酸鹽中的含量大于1％，優(yōu)選為5～40％。

進(jìn)一步地，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)的重量比為1：1～20。

進(jìn)一步地，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中還包括含鐵和/或鋁的雜質(zhì)，以氧化物計(jì)，鐵和/或鋁含量為1～50wt％，優(yōu)選為3～25wt％。

進(jìn)一步地，在含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，以氧化物計(jì)，稀土與鐵和/或鋁的重量比為2～20：1。

進(jìn)一步地，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)是從含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦中分離得到，從含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦中分離得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)的方法包括：步驟S1，用含磷酸的溶液對(duì)含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦進(jìn)行浸出，得到浸出液和稀土酸浸渣；浸出液含有稀土離子、鈣離子和磷酸二氫根離子；步驟S2，對(duì)浸出液進(jìn)行陳化處理，固液分離得到磷酸稀土沉淀和磷酸一鈣溶液；以及步驟S3，將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)；步驟S2的反應(yīng)溫度高于步驟S1的反應(yīng)溫度。

進(jìn)一步地，步驟S1包括：在10℃～60℃的溫度下，用含磷酸的溶液對(duì)含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦浸出0.5～8小時(shí)，優(yōu)選1～4小時(shí)，得到浸出液和稀土酸浸渣。

進(jìn)一步地，步驟S2包括：對(duì)第一溶液在60℃～150℃，優(yōu)選為80～120℃的溫度下陳化處理0.5～24小時(shí)，優(yōu)選為1～8小時(shí)，固液分離得到磷酸稀土沉淀和磷酸一鈣溶液。

進(jìn)一步地，含磷酸的溶液中還包含鹽酸和/或硝酸；優(yōu)選地，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)，含磷酸的溶液中鹽酸和/或硝酸所占的比例小于30％，更優(yōu)選為2～15％。

進(jìn)一步地，以P₂O₅計(jì)，含磷酸的溶液中磷酸的質(zhì)量濃度為15％～50％，優(yōu)選為15％～30％。

進(jìn)一步地，在步驟S1之前，方法還包括將含磷酸的溶液與含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦按照液固比為2～10L：1kg的比例混合的步驟，優(yōu)選液固比為3～6L：1kg。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過對(duì)含混合稀土的磷礦的分離方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，并從中分離得到了一種稀土品位較高的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)，該物質(zhì)中的稀土磷酸鹽至少含有第一相結(jié)構(gòu)和第二相結(jié)構(gòu)，其中，第一相結(jié)構(gòu)為無定形相，第二相結(jié)構(gòu)包括獨(dú)居石相或/和磷釔礦相。上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)富含多種相結(jié)構(gòu)的稀土，且稀土富集度高，品位高，便于對(duì)稀土進(jìn)行綜合回收利用。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例從含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦中分離得到含稀土磷酸鹽的流程示意圖；以及

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3獲得的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)的X射線衍射譜圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

在以下描述中，獨(dú)居石(英文名為Monazite)的分子式為(Ln，Th)PO₄，式中Ln是指除钷以外的稀土元素中的至少一種。

正如背景技術(shù)所指出的，稀土磷礦如含有磷灰石、獨(dú)居石和磷釔礦等多種礦物的混合礦在采用現(xiàn)有的分離方法進(jìn)行分離時(shí)，難以有效分離這類混合礦中稀土元素和磷元素得到稀土含量較高的物質(zhì)。為了改善現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，發(fā)明人對(duì)上述相對(duì)特殊的混合礦的分離方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，并從中分離得到了一種稀土含量相對(duì)較高的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。本發(fā)明正是在此基礎(chǔ)上提出的。

在本發(fā)明的一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種含稀土磷酸鹽的物質(zhì)，該物質(zhì)中的稀土磷酸鹽至少含有第一相結(jié)構(gòu)和第二相結(jié)構(gòu)，其中，第一相結(jié)構(gòu)為無定形相，第二相結(jié)構(gòu)包括獨(dú)居石相或/和磷釔礦相。上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)富含多種相結(jié)構(gòu)的稀土，稀土富集度高，品位高，便于對(duì)稀土進(jìn)行綜合回收利用。

包含上述相結(jié)構(gòu)的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中無定形相是磷酸稀土沉淀所形成的相結(jié)構(gòu)，其含量的高低與稀土磷礦中稀土賦存形態(tài)與含量，以及稀土磷礦在浸出步驟的控制條件有關(guān)。但其含量的高低與所得到的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)的稀土品味的高低密切相關(guān)，并決定了稀土的綜合回收利用率，具有上述多種相結(jié)構(gòu)的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)已經(jīng)具有相對(duì)較高的品位，為了進(jìn)一步提高其品位，在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，無定 形相在稀土磷酸鹽中的含量大于1wt％，優(yōu)選為5～40wt％。無定形相含量大于1wt％時(shí)，有利于后續(xù)含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中稀土的回收。而無定形相含量為5～40wt％時(shí)，稀土品位相對(duì)更高，更有利于稀土元素的綜合回收利用。

上述優(yōu)選實(shí)施例中，無定形相占稀土磷酸鹽的含量在上述范圍內(nèi)時(shí)的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)稀土品位已經(jīng)是相對(duì)較高，為了進(jìn)一步提高該物質(zhì)的利用價(jià)值，在本發(fā)明另一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)的重量比為1：1～20。將上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中的第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)的重量比控制在上述范圍內(nèi)，使得該含稀土磷酸鹽的物質(zhì)同時(shí)具備上述兩種相結(jié)構(gòu)，因而具有稀土品位高的優(yōu)勢(shì)。含稀土磷酸鹽的物質(zhì)稀土品位高，便于對(duì)稀土進(jìn)行綜合回收利用，且具有較高的稀土收率。

上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，由于稀土磷礦中伴生鐵和/或鋁礦物，因而分離過程中仍不可避免地含有上述元素種類的雜質(zhì)，因而還包括了含鐵和/或鋁的雜質(zhì)。這部分雜質(zhì)的含量的高低與稀土磷礦所伴生的鐵和/或鋁的含量以及酸浸過程控制有關(guān)。在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施例中，以氧化物計(jì)，上述含鐵和/或鋁的雜質(zhì)在含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中的含量為1～50wt％，優(yōu)選為3～25wt％。將上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中含鐵和/或鋁的雜質(zhì)含量控制在1～50wt％范圍內(nèi)，具有稀土含量相對(duì)較高，便于稀土回收；將雜質(zhì)富集在固相中，減少雜質(zhì)元素進(jìn)入浸出液中，減少后續(xù)磷酸凈化除雜負(fù)擔(dān)，且含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中鐵鋁的存在，有利于在后續(xù)的稀土回收過程起到固磷的作用，進(jìn)而有利于提高稀土收率并實(shí)現(xiàn)鐵鋁的綜合利用；而將上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中含鐵和/或鋁的雜質(zhì)的含量控制在3～25wt％的范圍內(nèi)，具有稀土含量高的優(yōu)勢(shì)，具有上述雜質(zhì)含量的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)稀土品位高，便于稀土回收，并實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)鐵鋁的綜合利用。

同樣，控制雜質(zhì)含量在上述范圍內(nèi)能夠使得本發(fā)明的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)具有較高的稀土品位，為了進(jìn)一步提高稀土品位，在本發(fā)明又一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，以氧化物計(jì)，稀土與鐵和/或鋁的重量比為2～20：1。將稀土與鐵和/或鋁的重量比控制在上述范圍內(nèi)，能夠使本發(fā)明的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)具有較高的稀土含量。有利于后續(xù)的硫酸焙燒處理回收稀土工藝的處理，可實(shí)現(xiàn)鐵鋁資源的綜合利用，以及將雜質(zhì)鐵鋁富集在固相中，減少雜質(zhì)元素進(jìn)入浸出液中，減少后續(xù)磷酸凈化除雜負(fù)擔(dān)。

上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，根據(jù)稀土來源的不同，可以從含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦中分離得到。在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施例中，從含獨(dú)居石的磷酸鹽礦物分離得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)的方法包括：步驟S1，用含磷酸的溶液對(duì)含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦進(jìn)行浸出，得到含稀土離子、鈣離子和磷酸二氫根離子的浸出液和稀土酸浸渣；步驟S2，對(duì)浸出液進(jìn)行陳化處理，固液分離得到磷酸稀土沉淀和磷酸一鈣溶液；以及步驟S3，將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)；步驟S2的反應(yīng)溫度高于步驟S1的反應(yīng)溫度。

上述從磷礦中分離得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)的步驟中，在相對(duì)較低的反應(yīng)溫度下，通過采用含磷酸的溶液浸出含獨(dú)居石和/或磷釔礦的稀土磷礦，利用含磷酸溶液中的氫離子溶解磷礦中的磷形成磷酸一鈣溶液，同時(shí)稀土元素也被溶解進(jìn)入溶液中，形成含有稀土離子、Ca²⁺和H₂PO₄^-的浸出液；而獨(dú)居石在酸浸過程中不溶解保留在渣中，實(shí)現(xiàn)了磷與獨(dú)居石的分離。 對(duì)浸出液進(jìn)行陳化處理，有利于將稀土元素形成磷酸稀土沉淀而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)稀土元素與磷元素的分離。反應(yīng)溫度對(duì)酸浸過程中磷元素的浸出影響較小，而在較低溫度下磷酸稀土溶解度相對(duì)較大，有利于稀土元素的浸出，同時(shí)低溫下能有效抑制磷礦中鐵、鋁等雜質(zhì)元素的浸出，使得鐵元素和鋁元素的浸出率<5％，大大減輕了后續(xù)磷酸凈化除雜負(fù)擔(dān)。因而，通過控制陳化處理的溫度高于酸浸步驟的溫度，在相對(duì)較高的溫度下磷酸稀土溶度積小，有利于使浸出液中的稀土元素以稀土磷酸鹽形式沉淀下來，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)稀土元素與磷元素的有效分離。從含稀土的磷礦到磷酸稀土沉淀，稀土富集倍數(shù)高達(dá)幾十倍甚至上百倍，磷酸稀土沉淀中稀土品位可達(dá)45％以上，甚至達(dá)到55％以上，稀土收率達(dá)到80％以上，甚至達(dá)到90％以上，提高稀土分離效率，實(shí)現(xiàn)了低成本分離稀土的目的，便于后續(xù)對(duì)稀土元素進(jìn)一步回收利用。

上述步驟S1中，用含磷酸的溶液浸出的目的是將含稀土的磷礦中磷元素和稀土元素溶出，而將雜質(zhì)元素及磷酸不溶物(獨(dú)居石中的獨(dú)居石相的稀土和/或磷釔礦中的磷釔礦相的稀土)保留在渣中形成含稀土的酸浸渣。因而任何能夠使磷元素和磷礦中可溶的稀土元素盡可能地溶出的浸出工藝條件均適合于本發(fā)明。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在10℃～60℃的溫度下，用含磷酸的溶液對(duì)含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦浸出0.5～8小時(shí)，優(yōu)選2～5小時(shí)，得到上述浸出液和稀土酸浸渣。

上述采用含磷酸的溶液浸出步驟中，通過控制反應(yīng)溫度在10℃～60℃范圍內(nèi)，較低的反應(yīng)溫度能夠使得含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦中磷元素和可溶的稀土元素盡可能地溶解完全，并能有效抑制磷礦中鐵和/或鋁等雜質(zhì)元素的浸出，使得鐵元素和/或鋁元素的浸出率<5％，能夠大大減輕了后續(xù)的除雜負(fù)擔(dān)。更優(yōu)選地，浸出時(shí)間為2～5小時(shí)。選擇該范圍的浸出時(shí)間，既能使磷元素和可溶稀土完全溶出，又能縮短浸出周期。

上述陳化處理的步驟中，陳化處理的具體時(shí)間和溫度可以根據(jù)含稀土的磷礦種類不同進(jìn)行調(diào)整。在本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)浸出液在60℃～150℃，優(yōu)選為80～120℃的溫度下陳化處理0.5～24小時(shí)，優(yōu)選為1～8小時(shí)，固液分離得到磷酸稀土沉淀和磷酸一鈣溶液。在高溫下磷酸稀土溶度積小，通過采用上述較高的溫度，有利于使溶于浸出液中的稀土離子以稀土磷酸鹽形式沉淀，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)稀土元素與磷元素的有效分離。在上述陳化時(shí)間范圍內(nèi)，能夠使得浸出液中的稀土元素沉淀得較為徹底，從而更有效實(shí)現(xiàn)稀土元素與磷元素的分離，進(jìn)而得到的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，稀土含量相對(duì)更高，更有利于后續(xù)稀土元素的回收利用。容易理解的是，此處的磷酸一鈣溶液并非100％由鈣離子和磷酸二氫根離子組成的溶液，而是主體為磷酸一鈣溶液，同時(shí)含有微量磷酸一氫根離子、鐵或鋁等雜質(zhì)離子的溶液。

在上述含磷酸的溶液浸出含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦的過程中，含磷酸的溶液中包括磷酸，也可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)加入鹽酸和/或硝酸。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，上述含磷酸的溶液還包含鹽酸和/或硝酸?；旌纤崛芤褐械柠}酸或硝酸有利于磷灰石的分解，從而提高磷的浸出率。而且鹽酸或硝酸可提供氫離子H⁺，在相同酸量條件下，可降低磷酸根的含量，降低了體系粘度，有利于磷的浸出；同時(shí)，氯離子或硝酸根離子的存在，有利于提高鈣離子在溶液中的溶解度，有利于磷灰石的分解。在本發(fā)明的一種更優(yōu)選實(shí)施例中，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)，鹽酸和/或硝酸所占的比例小于30％(不包括0)，優(yōu)選2～15％。本發(fā)明中所使用的鹽酸或硝酸的含量并不限于上述范圍。但若采用過高含量的鹽酸或硝酸將同時(shí)增加磷酸稀土在該 體系中的溶解度，使稀土在上述陳化處理過程中較難沉淀析出，導(dǎo)致稀土無法富集在磷酸稀土沉淀中，造成稀土收率偏低。

在上述含磷酸的溶液中，磷酸的質(zhì)量濃度可以根據(jù)所浸出含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦成分的不同進(jìn)行合理選擇。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，上述含磷酸的溶液中，以P₂O₅計(jì)，磷酸的質(zhì)量濃度為15％～50％，優(yōu)選為15％～30％。在本發(fā)明中所使用含磷酸的溶液中P₂O₅質(zhì)量濃度并不限于上述范圍，在采用P₂O₅質(zhì)量濃度在上述范圍內(nèi)時(shí)，較高的酸度有利于磷礦的分解，從而提高磷的收率，但過高的磷酸含量則存在粘度高導(dǎo)致傳質(zhì)效率低等問題。

在上述含磷酸的溶液浸出含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦前，含磷酸的溶液與磷礦可根據(jù)含磷酸的溶液磷酸濃度及磷礦成分不同進(jìn)行合理配比，以使得磷與稀土元素溶出。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，含磷酸的溶液與含獨(dú)居石和/或磷釔礦的磷礦混合液固比為2～10L：1kg，優(yōu)選為3～6L：1kg。通過控制酸用量，有利于在降低酸用量的情況下，使磷和鈣生成可溶性磷酸一鈣Ca(H₂PO₄)₂進(jìn)入溶液，高酸度條件下磷酸稀土的溶解度大，有利于磷灰石中稀土浸出進(jìn)入溶液，上述范圍配比有利于磷元素與稀土元素的充分溶出，有利于后續(xù)陳化處理，形成磷酸稀土沉淀富集稀土。難溶解的獨(dú)居石和/或磷釔礦將留在渣中。從而實(shí)現(xiàn)稀土元素和磷元素的有效分離。

以下將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。

需要說明的是，下列實(shí)施例中相結(jié)構(gòu)及其含量的檢測(cè)方法是通過X射線衍射(XRD)進(jìn)行檢測(cè)，而元素含量的檢測(cè)方式是通過ICP或XRF的方法檢測(cè)獲得。下列實(shí)施例中的XRD圖譜的峰圖都非常相似，具體參見如圖2所示的實(shí)施例3的峰圖結(jié)果。

實(shí)施例1

以1000g獨(dú)居石含量為23wt％，稀土總含量為16.4wt％的磷礦為原料，采用質(zhì)量濃度為15％的磷酸溶液(以P₂O₅計(jì))對(duì)該含獨(dú)居石的稀土磷礦進(jìn)行浸出，控制體系液固比為10：1，在10℃下反應(yīng)8h，過濾后獲得含有稀土的磷酸一鈣溶液和330g稀土酸浸渣。

對(duì)含有稀土的磷酸一鈣溶液置于60℃下進(jìn)行陳化處理24h，使稀土元素以磷酸稀土沉淀的形式與磷酸一鈣溶液分離開來，因而經(jīng)固液分離，得到磷酸一鈣溶液和13.6g磷酸稀土沉淀。

將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

經(jīng)檢測(cè)，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，無定形相的含量為4.27wt％，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為9.2wt％，第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.045，以氧化物計(jì)，稀土與鐵和鋁雜質(zhì)的重量比為5.04。

實(shí)施例2

以1000g獨(dú)居石含量為15wt％，稀土總含量為11.1wt％的磷礦為原料，采用磷酸和鹽酸的混合酸溶液浸出，混合酸中磷酸的質(zhì)量濃度為50％(以P₂O₅含量計(jì))，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)鹽酸占混合酸溶液的比例為2％，控制體系液固比為2：1，在60℃下反應(yīng)0.5h，過濾后獲得含有稀土的磷酸一鈣溶液和267g酸浸渣。

對(duì)含有稀土的磷酸一鈣溶液置于150℃下進(jìn)行陳化處理0.5h，使稀土元素以磷酸稀土沉淀的形式與磷酸一鈣溶液分離開來，因而經(jīng)固液分離，得到磷酸一鈣溶液和18.9g磷酸稀土沉淀。

將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

經(jīng)檢測(cè)，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為1.9wt％，無定形相的含量為8.82wt％；第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.097。以氧化物計(jì)，稀土與鐵和鋁雜質(zhì)的重量比為19.73。

實(shí)施例3

以1000g獨(dú)居石含量為9.5wt，稀土總含量為7.4wt％和的磷礦為原料，采用磷酸和鹽酸的混合酸溶液浸出，混合酸中磷酸的質(zhì)量濃度為30％(以P₂O₅含量計(jì))，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)，鹽酸占混合酸溶液的比例為25％，控制體系液固比為8：1，在20℃下反應(yīng)1h，過濾后獲得含有稀土的磷酸一鈣溶液和205g酸浸渣。

對(duì)含有稀土的磷酸一鈣溶液置于80℃下進(jìn)行陳化處理8h，使稀土元素以磷酸稀土沉淀的形式與磷酸一鈣溶液分離開來，因而經(jīng)固液分離，得到磷酸一鈣溶液和15.6g磷酸稀土沉淀。

將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

經(jīng)檢測(cè)，該實(shí)施例的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)的X射線衍射譜圖如圖2所示。從圖2可以計(jì)算得出，該含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為5.2wt％，無定形相的含量為10.92wt％；第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.123。以氧化物計(jì)，稀土與鐵和鋁雜質(zhì)的重量比為6.23。

實(shí)施例4

以1000g獨(dú)居石含量為28wt％，稀土總含量為19.8wt％和的磷礦為原料，采用磷酸、鹽酸和硝酸的混合酸溶液浸出，混合酸中磷酸的質(zhì)量濃度為15％(以P₂O₅含量計(jì))，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)，鹽酸和硝酸占混合酸溶液的比例均為15％，控制體系液固比為6：1，在20℃下反應(yīng)4h，過濾后獲得含有稀土的磷酸一鈣溶液和375g酸浸渣。

對(duì)含有稀土的磷酸一鈣溶液置于100℃下進(jìn)行陳化處理1h，使稀土元素以磷酸稀土沉淀的形式與磷酸一鈣溶液分離開來，因而經(jīng)固液分離，得到磷酸一鈣溶液和21.7g磷酸稀土沉淀。

將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

經(jīng)檢測(cè)，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為23wt％，無定形相的含量為5.66wt％；第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.060。以氧化物計(jì)，稀土與鐵和鋁雜質(zhì)的重量比為2.10。

實(shí)施例5

以1000g磷釔礦含量為35.0wt，稀土總含量為24.5wt％和的磷礦為原料，采用磷酸和鹽酸的混合酸溶液浸出，混合酸中磷酸的質(zhì)量濃度為25％(以P₂O₅含量計(jì))，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)， 鹽酸占混合酸溶液的比例為20％(以陰離子的摩爾數(shù)計(jì))，控制體系液固比為2：1，在15℃下反應(yīng)0.5h，過濾后獲得含有稀土的磷酸一鈣溶液和463g酸浸渣。

對(duì)含有稀土的磷酸一鈣溶液置于75℃下進(jìn)行陳化處理2h，使稀土元素以磷酸稀土沉淀的形式與磷酸一鈣溶液分離開來，因而經(jīng)固液分離，得到磷酸一鈣溶液和19.3g磷酸稀土沉淀。

將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

經(jīng)檢測(cè)，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為23wt％，無定形相的含量為4.07wt％；第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.042。

實(shí)施例6

以1000g磷釔礦含量為3.5wt％，稀土總含量為3.3wt％和的磷礦為原料，采用磷酸和鹽酸的混合酸溶液浸出，混合酸中磷酸的質(zhì)量濃度為25％(以P₂O₅含量計(jì))，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)，鹽酸占混合酸溶液的比例為10％(以陰離子的摩爾數(shù)計(jì))，控制體系液固比為3：1，在15℃下反應(yīng)2h，過濾后獲得含有稀土的磷酸一鈣溶液和143g酸浸渣。

對(duì)含有稀土的磷酸一鈣溶液置于120℃下進(jìn)行陳化處理2h，使稀土元素以磷酸稀土沉淀的形式與磷酸一鈣溶液分離開來，因而經(jīng)固液分離，得到磷酸一鈣溶液和18.6g磷酸稀土沉淀。

將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

經(jīng)檢測(cè)，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為5.8wt％，無定形相的含量為28.66wt％；第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.402。以氧化物計(jì)，稀土與鐵和鋁雜質(zhì)的重量比為3.46。

實(shí)施例7

以1000g含獨(dú)居石2.0wt％，稀土總含量為2.3wt％的磷礦為原料，采用磷酸和鹽酸的混合酸溶液浸出，混合酸中磷酸的質(zhì)量濃度為30％(以P₂O₅含量計(jì))，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)，鹽酸占混合酸溶液的比例為25％(以陰離子的摩爾數(shù)計(jì))，控制體系液固比6：1，在15℃下反應(yīng)2h，過濾后獲得含有稀土的磷酸一鈣溶液和124g含磷酸稀土渣。

對(duì)含有稀土的磷酸一鈣溶液置于120℃下進(jìn)行陳化處理2h，使稀土元素以磷酸稀土沉淀的形式與磷酸一鈣溶液分離開來，因而經(jīng)固液分離，得到磷酸一鈣溶液和22.5g磷酸稀土沉淀。

將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

經(jīng)檢測(cè)，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為5.6wt％，無定形相的含量為49.56wt％；第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.983。以氧化物計(jì)，稀土與鐵和鋁雜質(zhì)的重量比為2.77。

實(shí)施例8

以1000g含獨(dú)居石35wt％，稀土總含量為24.5wt％的磷礦為原料，采用磷酸和鹽酸的混合酸溶液浸出，混合酸中磷酸的質(zhì)量濃度為25％(以P₂O₅含量計(jì))，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)，鹽酸 占混合酸溶液的比例為10％(以陰離子的摩爾數(shù)計(jì))，控制體系液固比3：1，在90℃下反應(yīng)10h，過濾后獲得磷酸一鈣溶液和483g含磷酸稀土渣。

經(jīng)檢測(cè)，含稀土磷酸渣中，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為31wt％，無定形相的含量為3.6wt％；第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.037。以氧化物計(jì)，稀土與鐵和鋁雜質(zhì)的重量比為2.20。

實(shí)施例9

以1000g含獨(dú)居石3.5wt％，稀土總含量為3.3wt％的磷礦為原料，采用磷酸和鹽酸的混合酸溶液浸出，混合酸中磷酸的質(zhì)量濃度為10％(以P₂O₅含量計(jì))，以陰離子的摩爾數(shù)計(jì)，鹽酸占混合酸溶液的比例為30％(以陰離子的摩爾數(shù)計(jì))，控制體系液固比3：1，在5℃下反應(yīng)2h，過濾后獲得含有稀土的磷酸一鈣溶液和123g含磷酸稀土渣。

對(duì)含有稀土的磷酸一鈣溶液置于55℃下進(jìn)行陳化處理2h，使稀土元素以磷酸稀土沉淀的形式與磷酸一鈣溶液分離開來，因而經(jīng)固液分離，得到磷酸一鈣溶液和2.4g磷酸稀土沉淀。

將稀土酸浸渣與磷酸稀土沉淀混合，得到含稀土磷酸鹽的物質(zhì)。

經(jīng)檢測(cè)，含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中，鐵和鋁雜質(zhì)含量(以氧化物計(jì))為1.3wt％，無定形相的含量為3.7wt％；第一相結(jié)構(gòu)與第二相結(jié)構(gòu)重量比為0.038。以氧化物計(jì)，稀土與鐵和鋁雜質(zhì)的重量比為19.90。

上述各實(shí)施例中，根據(jù)稀土磷礦中稀土賦存形態(tài)與含量以及通過稀土磷礦浸出過程的過程控制，無定形相在稀土磷酸鹽中的含量為5～40wt％，更有利于后續(xù)含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中稀土的回收；將上述含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中含鐵和/或鋁的雜質(zhì)含量控制在3～25wt％范圍內(nèi)，具有稀土含量相對(duì)更高，便于稀土回收，將雜質(zhì)富集在固相中，減少雜質(zhì)元素進(jìn)入浸出液中，減少后續(xù)磷酸凈化除雜負(fù)擔(dān)，且含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中鐵鋁的存在，有利于在后續(xù)的稀土回收過程起到固磷的作用，進(jìn)而有利于提高稀土收率并實(shí)現(xiàn)鐵鋁的綜合利用。

在得到上述各實(shí)施例的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)后，可以進(jìn)一步對(duì)其中的稀土元素進(jìn)行回收利用，具體回收利用的步驟如圖1所示。向含稀土磷酸鹽的物質(zhì)中添加含鐵物質(zhì)或者同時(shí)加入含鈣和鎂的物質(zhì)，并加入質(zhì)量濃度大于90％的濃硫酸進(jìn)行酸化焙燒，然后用水對(duì)焙燒產(chǎn)物進(jìn)行浸出，得到稀土水浸液和水浸渣；調(diào)節(jié)含稀土水浸液的pH值至3.8～5，過濾得到硫酸稀土溶液與濾渣，該濾渣中含鐵元素、磷元素和釷元素；采用酸性磷類萃取劑對(duì)硫酸稀土溶液最后采用進(jìn)行萃取分離，得到混合或單一氯化稀土；或者，向硫酸稀土溶液中加入碳酸鹽或草酸鹽沉淀稀土，獲得稀土碳酸鹽或稀土草酸鹽；進(jìn)一步對(duì)稀土碳酸鹽或稀土草酸鹽進(jìn)行煅燒，可以得到稀土氧化物。

同理，上述實(shí)施例中得到的磷酸一鈣溶液經(jīng)硫酸處理得到硫酸鈣和含磷溶液，硫酸鈣可以用來制備市售石膏產(chǎn)品，而含磷溶液經(jīng)凈化除雜得到磷酸溶液可以進(jìn)一步用于磷礦的酸浸步驟，從而實(shí)現(xiàn)物料的循環(huán)利用。

從以上的描述中，可以看出，本申請(qǐng)上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：本發(fā)明的實(shí)施 例通過在相對(duì)較低的反應(yīng)溫度下，采用含磷酸的溶液浸出含獨(dú)居石和/或磷釔礦的稀土磷礦，利用含磷酸溶液中的氫離子溶解磷礦中的磷形成磷酸一鈣溶液，同時(shí)稀土元素也被溶解進(jìn)入溶液中，形成含有稀土離子、Ca²⁺和H₂PO₄^-的浸出液；而獨(dú)居石在酸浸過程中不溶解保留在渣中離。對(duì)浸出液進(jìn)行陳化處理，有利于將稀土元素形成磷酸稀土沉淀而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)稀土元素與磷元素的分離。反應(yīng)溫度對(duì)酸浸過程中磷元素的浸出影響較小，而在較低溫度下磷酸稀土溶解度相對(duì)較大，有利于稀土元素的浸出，同時(shí)低溫下能有效抑制磷礦中鐵、鋁等雜質(zhì)元素的浸出，使得鐵元素和鋁元素的浸出率<5％，大大減輕了后續(xù)磷酸凈化除雜負(fù)擔(dān)。因而，通過控制陳化處理的溫度高于酸浸步驟的溫度，在相對(duì)較高的溫度下磷酸稀土溶度積小，有利于使浸出液中的稀土元素以稀土磷酸鹽形式沉淀下來，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)稀土元素與磷元素的有效分離。因而，本發(fā)明的上述實(shí)施例所制備的含稀土磷酸鹽的物質(zhì)稀土品位高，極大地便利了后續(xù)對(duì)稀土的回收利用。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。