一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土矿微波分解‑高酸浸出提取高纯铈的方法，包括以下步骤：1)稀土矿经氧化焙烧后制得焙烧产物；2)焙烧产物在微波加热条件下经高酸环境浸出得酸化产物；2)酸化产物经过滤得滤液；4)滤液经多段萃取提纯后得到高纯铈，以及氟、钍副产品。采用微波加热高酸体系浸取的工艺，没有酸浸渣的碱转化流程，极大地缩短了生产周期，节约了大量的设备、能源和投资成本；浸出液不用中和除铁钍和其他非稀土杂质，可直接进萃取槽进行铈与其他稀土的分离，得到高纯铈产品。从而大幅度提高稀土的回收率，稀土回收率可达98％以上；采用除氟还原剂，在结合硝酸反萃工艺，分步除氟，除钍可以获得纯度较高的氟钍的副产品。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法
本专利技术涉及稀土分离提纯
，具体涉及一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法。
技术介绍
稀土，作为一种重要的战略资源，有着工业“黄金”之称，在军事、冶金、石化、高技术、农业等多个领域均能起到量到质的改变。例如，在半导体行业，稀土氧化物所制备的抛光粉能够显著提升硅晶片的抛光效率和抛光效果；在石化行业，稀土金属所制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强等诸多优点，故存在取代硅酸铝催化剂用于石油催化裂解的应用实例。据资料显示，我国的稀土储量在1990年是曾占据全世界的80％，是名副其实的稀土大国。但是，由于过度开采和出口，甚至走私，截至2011年，我国的稀土储量仅余全世界的23％，已经滑落至世界第三位。因而，近年来，稀土管控与保护的声音日益突出，而且国家已经出台相关政策，以尽全力保护我国剩余的稀土资源。面对这种情况，管控和调控只是保护稀土资源的一个方面，而如何实现稀土中稀土元素的充分提炼和使用则成为了提高稀土资源利用率，避免稀土资源过早枯竭的另一重要研究课题。四川稀土，作为我国稀土资源的一个重要组成部分，其从储量、易开采性、矿石品位、易提炼性讲，与包头稀土并列为我国两大优质稀土资源。四川稀土是典型的氟碳铈矿，主要以RFCO3的形式存在，其中R所代表的主要为Ce、La。针对该矿种，30多来年国内外相继研发了十多种不同的冶炼工艺，以满足不同时期的产品需求。按当前市场对稀土产品的需求考虑，这些工艺均能满足市场需求，但仍有改进和寻求新工艺的必要。例如，主流采用的湿法处理氟碳铈矿，其所存在的关键性问题尚有：如何解决好氟和钍在稀土冶炼过程中的干扰，防止生成氟化稀土和钍的扩散污染，从而消除氟和钍在萃取过程中对冶炼工艺的影响。目前，国内各厂家对氟碳铈矿所采用的工艺时：利用回转窑进行氧化焙烧，然后在单罐真蒸汽加热的条件下，通过盐酸浸出的方式来提炼稀土盐。该工艺下，在使用盐酸浸出的过程中，经氧化焙烧所形成的四价铈有被还原成三价态而与其他稀土同时被浸出，然后再将料液经过中和后送至萃取工段进行稀土间的分离。但实际操作过程中，却存在酸浸渣中稀土含量偏高的问题，这主要由于盐酸的浸出条件不稳定为使得浸出率较低，而料液中的氟离子与稀土离子共存，形成氟化物沉淀进入渣中。为了提高稀土的回收率，现行工艺通常还需要对酸浸渣采用碱转化的手段使其形成氢氧化稀土，然后使用盐酸再次浸出稀土。上述工艺虽然一定程度上解决了现行工艺中稀土回收率不高的问题，但仍然存在以下问题：第一，钍元素在残渣中的含量依然较高，没有充分回收提炼；第二，由于氟化铈等氟化稀土的存在，其粒径小且表面活性强，进而在萃取工段中荣誉与萃取剂作用生成第三相，是萃取工艺无法正常进行；第三，由于需要对酸浸渣进行处理后在其酸化浸出，要得到高的回收率，就必须延长工艺线路，会造成原辅材料和能源上的极大浪费。
技术实现思路
本专利技术提供一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法，目的在于提供一种工艺路线短化、易于萃取分离且稀土回收率高的稀土提炼方法，以解决现有工艺中工艺路路线长、工艺效率低且酸化浸出和萃取工艺不稳定的问题。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法，包括以下步骤：1)稀土矿经氧化焙烧后制得焙烧产物；2)焙烧产物在微波加热条件下经高酸环境浸出得酸化产物；3)酸化产物经过滤得滤液；4)滤液经多段萃取提纯后得到高纯铈，以及氟、钍副产品。本技术方案的原理和实现过程如下：首先，需要了解现行的工艺流程，其如下：现行工艺中，使用回转窑氧化焙烧工艺将稀土矿进行高温分解，然后使用盐酸浸出，在浸出的过程中，由于盐酸具有还原性，又将四价铈还原为三价铈而与其他稀土同时被浸出。现行工艺渣中的稀土含量还较高，主要是由于盐酸的浸出条件不稳定其浸出率较低；还有就是料液中的氟离子与稀土离子共存，形成氟化物沉淀进入渣中；此外，氟离子游离出来与三价铈离子形成氟化物沉淀。这些氟化物是一些颗粒非常细小的物质表面活性很强很容易与萃取剂作用生成乳化物从而形成第三相，使萃取工艺无法正常进行。与之相比，本技术方案中，对稀土矿进行氧化焙烧的过程依然采用回转窑氧化焙烧工艺，将稀土矿进行分解，从而使得稀土矿中的铈元素也全部被氧化成四价态。而为了保证四价铈的价态不变，本技术方案采用硝酸或硫酸浸出。由于上述两种酸均具备强氧化性，因此四价铈在浸出过程中，不会被还原，从而继续保持四价态。在此基础上，随浸出游离出来的司佳师离子和氟离子之间通过配位反应，形成铈氟络合物，这是三价铈所不具备的特点。在这种情况下，即硫酸或硝酸浸出体系下，三价稀土、四价铈的氟离子可以同时稳定存在，从而避免了三氟化铈沉淀的形成，从而一方面实现了稀土的96～98％以上的高浸出率，另一方面则避免了废渣的形成，从而提高了稀土矿的综合利用率。与此同时，采用硫酸或硝酸体系浸出，由于四价铈与氟离子此时会形成铈的络离子[CeF2]2+为三价稀土与四价铈、四价钍的分离、提供了方便，因为三价稀土与四价金属离子的分离因数比三价稀土之间的分离因数要大很多。有上述可知，本技术方案由于不存在废渣，不需要通过对废渣进行再浸出来提取废渣中沉淀的稀土元素，故较现行盐酸浸出工艺来说，其能够在获取更高纯度的铈系列产品的同时，大大缩短萃取工艺路线，从而显著压缩了稀土矿分离提纯的生产运营成本。值得注意的是，区别于现行工艺浸出过程中采用蒸汽加热的方式，本技术方案中所采用的加热方式为微波加热。这种方法有别于传统的酸溶加热机理，微波介质加热原理，化学原料一旦放入微波电场中，产生了类似于分子之间相互摩擦的效应，从而吸收电场的能量而发热，由于微波有较强的穿透能力，它能深入到样品内部，首先使矿石中心温度迅速升高达到分解矿石的目的。换句话说，传播要比传统加热方式均匀得多，并且加热效率也比蒸汽工艺高德多。因为此时稀土矿在微波的作用下通过矿石内部的分子运动使矿石得到充分的分解，可溶性的盐类更易于与高酸溶液发生反应从而被高酸溶液溶解形成盐溶液。由于采用微波加热，本技术方案将矿石的高酸溶解浸出的效率大大提高，能够在10～30分钟即达到所需温度，从而大大节约了时间成本以及加热能耗。完成高酸浸出后，通常选用但不限于框板式压滤机进行压滤，以过滤掉稀土矿中的不溶物。需要强调的是，此处的不溶物指的是稀土矿中存在的无价值且不溶于酸的固体杂质，其区别于现行工艺中的酸浸渣，后者中仍然含有一定量的稀土待回收。因此，可以认为本技术方案中无酸浸渣产生。需要注意的是，本技术方案中，通过根据矿石中稀土氧化物的含量来控制浓硝酸或硫酸的加入量，所得滤液通常具有以下指标：滤液浓度：110～150g/L；滤液酸度：5～8N/L；Ce4+/∑CeO：100％；Fe：按Fe2O3计，＜2g/L；Th、Pb、Al：按各自氧化物计，重量百分比均＜0.05～0.2％；且滤液清晰，无机械杂质。进一步的，步骤2中所述微波加热的具体工艺条件为：在微波下，加热10～30min至100～120℃后，保温20～30min。进一步的，步骤2中，形成所述高酸环境所使用的高酸溶液为浓硝酸或硫酸。利用浓硝酸或硫酸的强氧化性，能够保证浸出料液中的铈离子始终出于四价态，从而避免了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀土矿微波分解‑高酸浸出提取高纯铈的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)稀土矿经氧化焙烧后制得焙烧产物；2)焙烧产物在微波加热条件下经高酸环境浸出得酸化产物；3)酸化产物经过滤得滤液；4)滤液经多段萃取提纯后得到高纯铈，以及氟、钍副产品。

【技术特征摘要】
1.一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)稀土矿经氧化焙烧后制得焙烧产物；2)焙烧产物在微波加热条件下经高酸环境浸出得酸化产物；3)酸化产物经过滤得滤液；4)滤液经多段萃取提纯后得到高纯铈，以及氟、钍副产品。2.根据权利要求1所述的一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法，其特征在于，步骤2中所述微波加热的具体工艺条件为：在微波下，加热10～30min至100～120℃后，保温20～30min。。3.根据权利要求1所述的一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法，其特征在于，步骤2中，形成所述高酸环境所使用的高酸溶液为浓硝酸或硫酸。4.根据权利要求3所述的一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法，其特征在于，步骤2中所述高酸环境，其条件为：所述高酸环境的酸度为5～8mol/L。5.根据权利要求1所述的一种稀土矿微波分解-高酸浸出提取高纯铈的方法，其特征在于：步骤3中，酸化产物降温至75～85℃后再行过滤。6.根据权利要求1所述的一种稀土矿微...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡清波，李洪岩，何茹，
申请(专利权)人：德昌县志能稀土有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51