低浓度稀土溶液碳酸氢铵沉淀及结晶过程研究

发布时间：2017-04-29 21:03

  本文关键词：低浓度稀土溶液碳酸氢铵沉淀及结晶过程研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳酸氢铵沉淀工艺因其操作简单、成本低等优点，已成为从低浓度稀土溶液中提取稀土的主要方法之一，尤其是离子型稀土矿浸取液。但由于碳酸稀土溶解度很小，易析出无定形絮状沉淀，从而造成沉淀体积大，难过滤，结晶困难等问题。针对该工艺存在的实际问题及难点，本文以碳酸稀土沉淀及结晶过程和平衡溶液酸度变化之间的关系出发，结合SEM、粒度分析及XRD等现代测试方法对沉淀物的形貌及粒度等进行了表征，系统研究了碳酸稀土的沉淀及结晶过程，碳酸稀土的最佳形成条件及影响因素，初步探讨了碳酸稀土的结晶化反应机理，并提出了制备晶型碳酸稀土沉淀的具体方法。 以低浓度的氯化稀土溶液为原料，对碳酸稀土的沉淀及结晶过程进行了系统地研究。研究发现，碳酸稀土沉淀及结晶过程和平衡溶液酸度变化有对应关系，随体系pH值下降，无定形絮状沉淀逐渐向晶型沉淀转化，其下降幅度越大，说明结晶越好，下降速度越快，说明结晶速度越快。碳酸稀土结晶化反应机理研究表明，碳酸稀土结晶过程中存在着一个消耗HCO—+3和释放H的结晶化反应，其结晶过程是一个晶体成核→晶体溶解→再结晶的动态平衡过程。因此提出了根据体系pH值的下降来评价碳酸稀土结晶特征的具体方法。 通过对碳酸稀土结晶形成条件及影响因素的研究，查明了影响结晶过程的主要因素。结果发现：影响碳酸稀土结晶过程的因素主要有[NH3+4HCO3]/[RE]（摩尔比）、稀土浓度、陈化时间及杂质含量等。轻型碳酸稀土易在低[NH4HCO]/[RE3+3]（摩尔比）下结晶，稀土浓度过高或过低都对晶型沉淀的形成不利。且随陈化时间的延长，沉淀体积逐渐减少，颗粒逐渐长大，无定形絮状沉淀逐渐向晶型沉淀转化，最佳的陈化时间为40min。同时，体系中非稀土杂质含量不仅会影响产品的质量，也会降低碳酸稀土的结晶活性，，特别是铝离子、铁离子的存在，随其含量增加，碳酸稀土结晶活性逐渐变小，结晶速度逐渐变慢，直至难以形成晶型碳酸稀土。 实际稀土浸取液制备晶型碳酸稀土沉淀，其关键在于浸取液中的稀土浓度及杂质含量。以寻乌稀土矿为浸取对象，采用控速淋浸工艺并优化浸取过程的主要参数，在原矿含水率为0%，硫酸铵浓度为5%，浸取流速为0.42mL/min条件下，可获得稀土浸取率为83.21%，浸取液中稀土浓度为2.26g/L的良好指标。并进一步对稀土浸取液进行净化处理，在稀土损失仅为4.43%的前提下，此时可获得稀土浓度为2.15g/L，铝、铁离子含量分别为3.48mg/L、0.26mg/L的稀土除杂液。 在充分认识碳酸稀土的沉淀及结晶过程，结晶化反应机理的基础上，进行了以实际稀土浸取液为原料制备晶型碳酸稀土的具体研究。结果表明，采用常规陈化转晶法一般形成非晶型碳酸稀土，但在结晶过程中加入适量的新鲜晶种或表面活性剂田菁胶后，就能有效促进碳酸稀土的结晶转化，此时可获得易过滤、颗粒饱满、结晶特征好的晶型碳酸稀土。
【关键词】：氯化稀土溶液 稀土浸取液 碳酸稀土 pH原位测定 沉淀 结晶
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD955
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 文献综述10-22
• 1.1 课题来源10
• 1.2 稀土资源概况及用途10-12
• 1.2.1 世界稀土资源概况10-11
• 1.2.2 我国稀土资源概况11
• 1.2.3 稀土主要用途11-12
• 1.3 离子型稀土矿资源概况12-13
• 1.3.1 离子型稀土矿分布12
• 1.3.2 离子型稀土矿主要特点12-13
• 1.4 离子型稀土矿提取技术现状13-14
• 1.5 从离子型稀土矿浸取液中提取稀土的研究现状及存在问题14-18
• 1.5.1 从离子型稀土矿浸取液中提取稀土的研究现状14-17
• 1.5.2 从离子型稀土矿浸取液中提取稀土的存在问题17-18
• 1.6 碳酸稀土的沉淀及结晶过程18-20
• 1.6.1 碳酸稀土的沉淀及结晶过程18
• 1.6.2 影响碳酸稀土结晶过程及晶体形貌的主要因素18-20
• 1.7 课题研究意义及内容20-22
• 1.7.1 课题的研究意义20-21
• 1.7.2 课题的研究内容21-22
• 第二章 试验原料、药剂、仪器及研究方法22-26
• 2.1 试验原料22-23
• 2.2 试验试剂及主要仪器设备23-24
• 2.2.1 试验试剂23
• 2.2.2 试验主要仪器设备23-24
• 2.3 试验研究方法24-26
• 2.3.1 碳酸稀土的沉淀及结晶过程研究24-25
• 2.3.2 稀土浸取液的制备及净化处理25
• 2.3.3 实际稀土浸取液制备晶型碳酸稀土25-26
• 第三章 碳酸稀土沉淀及结晶过程研究26-52
• 3.1 碳酸氢铵沉淀稀土的沉淀及结晶过程26-28
• 3.2 加料方式对稀土沉淀及结晶过程的影响28-31
• 3.2.1 分段加料对稀土沉淀及结晶过程的影响28-29
• 3.2.2 一次加料对稀土沉淀及结晶过程的影响29-31
• 3.3 碳酸氢铵浓度对稀土沉淀及结晶过程的影响31-32
• 3.3.1 碳酸氢铵浓度对稀土沉淀及结晶过程的影响31-32
• 3.3.2 碳酸氢铵浓度对沉淀物粒度的影响32
• 3.4 搅拌对稀土沉淀及结晶过程的影响32-34
• 3.4.1 搅拌对稀土沉淀及结晶过程的影响32-33
• 3.4.2 搅拌对沉淀物外观形貌的影响33-34
• 3.5 稀土溶液原始 pH 值对稀土沉淀及结晶过程的影响34-36
• 3.5.1 稀土溶液原始 pH 值对稀土沉淀及结晶过程的影响34-35
• 3.5.2 稀土溶液原始 pH 值对沉淀物粒度的影响35-36
• 3.6 稀土浓度对稀土沉淀及结晶过程的影响36-38
• 3.6.1 稀土浓度对稀土沉淀及结晶过程的影响36-37
• 3.6.2 稀土浓度对沉淀物粒度的影响37-38
• 3.7 温度对稀土沉淀及结晶过程的影响38-40
• 3.7.1 温度对稀土沉淀及结晶过程的影响38-39
• 3.7.2 温度对沉淀物粒度的影响39-40
• 3.8 陈化时间对碳酸稀土结晶过程的影响40-42
• 3.8.1 陈化时间对碳酸稀土结晶过程的影响40-41
• 3.8.2 陈化时间对沉淀物外观形貌及粒度的影响41-42
• 3.9 杂质离子对稀土沉淀及结晶过程的影响42-47
• 3.9.1 铝离子含量对稀土沉淀及结晶过程的影响42-45
• 3.9.2 铁离子含量对稀土沉淀及结晶过程的影响45-47
• 3.10 碳酸稀土结晶化反应机理研究47-50
• 3.10.1 碳酸稀土扫描电镜及 X 衍射47-48
• 3.10.2 碳酸稀土红外光谱48-49
• 3.10.3 碳酸稀土结晶化反应机理49-50
• 3.11 本章小结50-52
• 第四章 稀土浸取液的制备及净化处理52-61
• 4.1 优化稀土浸取工艺参数52-55
• 4.1.1 浸取剂浓度对稀土浸取率的影响52-53
• 4.1.2 浸取流速对稀土浸取效果的影响53
• 4.1.3 原矿含水率对稀土浸取效果的影响53-54
• 4.1.4 验证试验54-55
• 4.2 稀土浸取液净化处理55-60
• 4.2.1 稀土浸取液除杂原理55-57
• 4.2.2 稀土浸取液除杂试验研究57-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 实际稀土浸取液制备晶型碳酸稀土61-71
• 5.1 碳酸氢铵用量对稀土沉淀率的影响61-62
• 5.2 常规陈化转晶法制备晶型碳酸稀土62-64
• 5.2.1 常规陈化转晶法制备晶型碳酸稀土沉淀及结晶过程62-63
• 5.2.2 沉淀物外观形貌及 XRD 分析63-64
• 5.3 晶种法制备晶型碳酸稀土64-67
• 5.3.1 晶种法制备晶型碳酸稀土沉淀及结晶过程64-65
• 5.3.2 沉淀物外观形貌及 XRD 分析65-67
• 5.4 表面活性剂法制备晶型碳酸稀土67-70
• 5.4.1 表面活性剂法制备晶型碳酸稀土沉淀及结晶过程67-68
• 5.4.2 沉淀物外观形貌及 XRD 分析68-69
• 5.4.3 沉淀物红外光谱分析69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 结论71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 附录 A 在校期间发表的论文76-77
• 附录 B 攻读硕士学位期间参与导师的科研项目77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭伟信;何捍卫;贾守亚;武波涛;;HEDTA离子交换色层法分离重稀土[J];粉末冶金材料科学与工程;2009年03期

2 刘光德,刘锦春,刘良斌,程介克;稀土元素的沉淀浮选法研究[J];分析试验室;1992年01期

3 韩旗英;杨金华;凌诚;白炜;;晶型重稀土碳酸盐沉淀工艺技术[J];湖南有色金属;2009年06期

4 李秀芬,池汝安;稀土矿淋出液除杂工艺的研究[J];矿产综合利用;1997年02期

5 李秀芬;硫化钠从稀土矿淋出液中除重金属离子[J];矿产综合利用;2000年03期

6 邱廷省,罗仙平,方夕辉,胡玖林,成先雄,郝志伟;风化壳淋积型稀土矿磁场强化浸出工艺[J];矿产综合利用;2002年05期

7 柳松;马荣骏;;水合稀土碳酸盐的红外光谱[J];科学技术与工程;2007年07期

8 陈健;吴楠;;世界稀土资源现状分析与我国稀土资源可持续发展对策[J];农业现代化研究;2012年01期

9 池汝安,何培炯,徐景明,朱永鉙,王淀佐;南方稀土矿浸出液提取稀土评述[J];湿法冶金;1993年01期

10 王毅军,郭军勋;快速沉淀晶型碳酸钕的试验研究[J];湿法冶金;2004年01期

  本文关键词：低浓度稀土溶液碳酸氢铵沉淀及结晶过程研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：335588