會上,有色江西銅業監督站、銅陵有色銅冠礦山建設股份有限公司代表就本單位2016年的工作情況及工作經驗進行了交流,針對監督工作中存在的問題和下一步的改進方向和與會者進行了探討。
會議期間,舉辦了簡單而隆重的頒獎儀式,分別為獲得“2015~2016年度中國有色金屬工業(部級)優質工程獎,2016年度中國有色金屬工業科學技術獎——有色金屬工業安裝工程質量驗收及評定系列標準(參編單位),全國建設工程質量監督系統先進單位和檢測行業先進單位領獎。其中,常州金壇環保設備有限公司負責施工的“中鋁廣西有色稀土開發有限公司江蘇國盛稀土分離生產線異地升級改造項目—萃取車間”榮獲中國有色金屬工業(部級)2015-2016年度優質工程獎。
中鋁股份投資管理部總經理劉瑞平,中國銅業有限公司副總裁王沖,中國有色金屬建設協會副理事長兼秘書長楊力,中鋁山東有限公司副總經理王辛成,中國有色礦業集團有限公司質量環保部副主任李維鵬應邀出席會議。
]]>2、稀土元素之間的分離
目前采用四種萃取體系:
(1)P204萃取分組分離輕稀土元素
(2)P507萃取分組分離稀土元素
(3)環烷酸萃取分離釔元素
(4)C272萃取分離銩鐿镥元素
(二)四大生產工藝過程
1、精礦分解——氯化稀土溶液制備過程
這一過程將除去絕大部分非稀土元素
我國四種稀土資源:包頭混合稀土礦;南方離子型稀土礦;氟碳鈰鑭礦;獨居石和磷釔礦
(1)包頭混合稀土礦分解工藝:稀土收率 ≥85%
硫酸焙燒—水浸—萃取轉型法。
主要消耗資源:硫酸、重油(能源)、水、氧化鎂、鹽酸、電等;
注意氟鹽回收
(2)南方離子型稀土精礦分解工藝:稀土收率 ≥98%
鹽酸直接分解法
主要消耗資源:鹽酸、水等
(3)氟碳鈰鑭礦分解工藝:稀土收率 ≥90%
氧化焙燒—鹽酸優溶分解法。
主要消耗資源:能源、鹽酸、燒堿、水、電等
注意氟鹽回收
(4)獨居石和磷釔礦分解工藝:稀土收率 ≥96%
堿分解—鹽酸優溶分解法。
主要消耗資源:能源、燒堿、鹽酸、水、電等
回收磷酸三鈉、鈾釷產品
2、萃取分組分離過程(以南方離子資源為例的原則工藝)
整個過程將15個稀土元素分離成單一稀土鹽酸鹽溶液
(1)、P507萃取四分組:LaCePrNd、SmEuGd、TbDy、HoErTmYbLuY;
(2)、P507萃取分離La、Ce、Pr、Nd;
(3)、P507萃取分離Sm、Gd,富集Eu;
(4)、P507還原萃取分離Eu,富集Sm、Gd;
(5)、P507萃取分離Tb、Dy;
(6)、環烷酸萃取分離Y,富集Ho、Er、Tm、Yb、Lu;
(7)、P507萃取分組Ho、Er,富集Tm、Yb、Lu;
(8)、P507萃取分離Ho、Er;
(9)、C272萃取分離Tm、Yb、Lu;
(10)、N235萃取分離單一稀土溶液中Fe;
本工序消耗酸、堿,產生皂化廢水,可單循環使用;產生稀土皂濃鹽廢水,3~4.5摩爾,必須回收鹽份。
3、稀土沉淀過程
沉淀過程有稀土草酸鹽沉淀或稀土碳酸鹽沉淀
(1)稀土草酸鹽沉淀
草酸沉淀是酸性沉淀,稀土元素成草酸鹽沉淀,沉淀母液中酸度較高—2~3摩爾,回收鹽酸等;1molRE,需要1.5mol以上的草酸;酸性廢水處理難度比較大。
(2)稀土碳酸鹽沉淀
稀土碳酸鹽沉淀劑—碳酸氫銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉三種
碳酸鹽沉淀是中性沉淀,pH—5.5~6.5,沉淀母液中鹽份較高—2~3mol,必須回收鹽。
(3)比較
溶解度:草酸鹽>碳酸鹽;沉淀收率:碳酸鹽>草酸鹽;
產品質量:草酸鹽優于碳酸鹽;
4、稀土氧化物灼燒
(1)稀土草酸鹽灼燒
稀土草酸鹽灼燒機理是高溫氧化過程≥800℃
(2)稀土碳酸鹽灼燒
稀土碳酸鹽灼燒機理是高溫分解過程≥900℃
理論上能源消耗比較:碳酸鹽分解>草酸鹽氧化;
灼燒過程消耗的是能源:天然氣、煤—煤氣、電;
關鍵在于灼燒設備的熱效率以及工藝操作過程的熱利用率
摘自:《稀土分離冶煉過程資源消耗極限研究與預測》.韓建設,楊清宇,葉祥.
]]>現在稀土生產中采用的分離方法:
(1)分步法
從1794年發現的釔(Y)到1905年發現的镥(Lu)為止,所有天然存在的稀土元素間的單一分離,還有居里夫婦發現的鐳,都是用這種方法分離的。分步法是利用化合物在溶劑中溶解的難易程度(溶解度)上的差別來進行分離和提純的。方法的操作程序是:將含有兩種稀土元素的化合物先以適宜的溶劑溶解后,加熱濃縮,溶液中一部分元素化合物析出來(結晶或沉淀)。析出物中,溶解度較小的稀土元素得到富集,溶解度較大點的稀土元素在溶液中也得到富集。因為稀土元素之間的溶解度差別很小,必須重復操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來,因而這是一件非常困難的工作。全部稀土元素的單一分離耗費了100多年,一次分離重復操作竟達2萬次,對于化學工作者而言,其艱辛的程度,可想而知。因此用這樣的方法不能大量生產單一稀土。
(2)離子交換法
由于分步法不能大量生產單一稀土,因而稀土元素的研究工作也受到了阻礙,第二次世界大戰后,美國原子彈研制計劃即所謂曼哈頓計劃推動了稀土分離技術的發展,因稀土元素和鈾、釷等放射性元素性質相似,為盡快推進原子能的研究,就將稀土作為其代用品加以利用。而且,為了分析原子核裂變產物中含有的稀土元素,并除去鈾、釷中的稀土元素,研究成功了離子交換色層分析法(離子交換法),進而用于稀土元素的分離。
離子交換色層法的原理是:首先將陽離子交換樹脂填充于柱子內,再將待分離的混合稀土吸附在柱子入口處的那一端,然后讓淋洗液從上到下流經柱子。形成了絡合物的稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。流動的過程中稀土絡合物分解,再吸附于樹脂上。就這樣,稀土離子一邊吸附、脫離樹脂,一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動。由于稀土離子與絡合劑形成的絡合物的穩定性不同,因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣,親和力大的稀土向下流動快,結果先到達出口端。
離子交換法的優點是一次操作可以將多個元素加以分離。而且還能得到高純度的產品。這種方法的缺點是不能連續處理,一次操作周期花費時間長,還有樹脂的再生、交換等所耗成本高,因此,這種曾經是分離大量稀土的主要方法已從主流分離方法上退下來,而被溶劑萃取法取代。但由于離子交換色層法具有獲得高純度單一稀土產品的突出特點,目前,為制取超高純單品以及一些重稀土元素的分離,還需用離子交換色層法分離制取一稀土產。
(3)溶劑萃取法
利用有機溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來的方法稱之為有機溶劑液-液液萃取法,簡稱溶劑萃取法,它是一種把物質從一個液相轉移到另一個液相的傳質過程。 溶劑萃取法在石油化工、有機化學、藥物化學和分析化學方面應用較早。但近四十年來,由于原子能科學技術的發展,超純物質及稀有元素生產的需要,溶劑萃取法在核燃料工業、稀有冶金等工業方面,得到了很大的發展。我國在萃取理論的研究、新型萃取劑的合成與應用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面,均達到了很高的水平。 溶劑萃取法其萃取過程與分級沉淀、分級結晶、離子交換等分離方法相比,具有分離效果好、生產能力大、便于快速連續生產、易于實現自動控制等一系列優點,因而逐漸變成分離大量稀土的主要方法。
溶劑萃取法的分離設備有混合澄清槽、離心萃取器等,提純稀土所用的萃取劑有:以酸性磷酸酯為代表的陽離子萃取劑如P204稀土萃取劑、P507稀土萃取劑,以胺為代表的陰離子交換液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯為代表的溶劑萃取劑三種。這些萃取劑的粘度與比重都很高,與水不易分離。通常用煤油等溶劑將其稀釋再用。
萃取工藝過程一般可分為三個主要階段:萃取、洗滌、反萃取。
溶劑萃取又稱為液-液萃取 ,在分析化學中,萃取分離法主要用于元素的分離和富集。
溶劑萃取是將與水不相溶的有機溶劑與試液(一般為水相)一起混合后再澄清,由于不同物質在不同的溶劑中分配系數的大小不等,這時一些組分進入有機相中,另一些組分仍留在水相中,從而達到分離和富集的目的。
溶劑萃取具有選擇性好、回收率高、處理容量大、設備簡單、操作簡便、反應速度快,以及易于實現自動控制等特點,因此一直受到廣泛重視,并已經在食品、醫藥、香料、濕法冶金等領域得到廣泛應用。
下圖是常見的稀土萃取工藝原理示意圖。
]]>串級萃取工藝是分離制備高純單一稀土化合物的主要方法之一,在工業上已實現純度達5N的單一稀土產品分離提純。 依據串級萃取工藝設計制造的稀土萃取槽在我國已被廣泛應用于稀土萃取領域,在顯著降低稀土分離成本的同時,極大地提高了稀土的分離效率和產品質量,對于規模化和集約化進行稀土生產具有十分重要的意義。 常州金壇環保設備有限公司擁有多年為國內多家稀土企業制造稀土萃取成套設備,具有豐富的萃取成套設備制造和安裝經驗。圖為常州金壇環保設備有限公司為溧陽羅地亞稀土新材料有限公司制造安裝的稀土萃取生產線。 ]]>