硫酸分解磷矿体系中稀土的提取研究

发布时间：2020-08-23 10:14

【摘要】：磷矿中蕴含着丰富的稀土资源,在实际湿法磷酸生产过程中,稀土浸出率较低,且其提取效果并不理想。而稀土对我国经济和技术的发展起着至关重要的作用,磷矿中伴生稀土的综合回收显得尤为重要。因此,本文研究了含稀土的贵州织金磷矿石的矿物学特征及硫磷混酸酸解过程中硫酸钙结晶对稀土浸出的影响,并分析磷石膏中稀土的存在形式及采用乳状液膜分离技术提取实际磷矿酸解液中的稀土,为我国含稀土磷矿的综合回收提供理论依据。对织金磷矿进行矿物组成和化学组成成分分析。结果表明,磷矿石矿物组成以白云石、石英、氟磷灰石和方解石为主,还存在微量的黄铁矿、粘土矿物和重晶石。矿石属于中低品位磷矿,P_2O_5含量为19.45%,稀土含量为0.678mg/g,以Y、La、Ce和Nd为主。采用硫磷混酸体系对含稀土的织金磷矿进行浸出实验。结果表明,在晶种质量分数为15%(与磷矿的质量比,下同),硫酸过量系数为1.10,磷酸体积分数为20%,温度为75℃,液固比为4:1,聚乙二醇4000质量分数为0.2%的工艺条件下,硫酸钙晶体的平均粒径为6.72μm,长径比为5.9,稀土浸出率为55%。一般情况下,晶体平均粒径愈大,长径比愈大,则稀土浸出率愈高;晶体平均粒径愈小,长径比愈小,则稀土浸出率愈低。采用盐酸对磷石膏进行循环洗涤实验。结果表明,在盐酸浓度为1mol/L,液固比为10:1(盐酸:磷矿),洗涤次数为6次的条件下,稀土浸出率可达20.7%,磷石膏中稀土离子以共晶和吸附的形式存在。针对目前乳状液膜法中流动载体不能在高酸度的环境下高效提取稀土,因此对选用的萃取剂P204进行改性并作为流动载体,对具有强酸性的实际磷矿酸解液(pH为-0.3)中稀土进行提取实验。结果表明,在流动载体P_20_4-A浓度为12%(体积分数,下同),表面活性剂T154浓度为8%,膜溶剂磺化煤油浓度为80%,内水相HCl浓度为8mol/L,油内比R_(oi)为1:1,制乳时间为20min,制乳搅拌速度为3000r/min,乳水比R_(ew)为1:10,提取时间为20min的工艺条件下,稀土提取率可达78.46%。对最佳工艺条件得到的乳状液,分别采用物理破乳法(加热、离心、超声波)、化学破乳法和加热-离心联合破乳法进行破乳。结果表明:最佳的破乳方式为加热-离心联合破乳法,在加热温度为90℃,加热时间为120min,离心转速为16000r/min,离心时间为30min的条件下,其破乳率可达64%。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF845
【图文】：

路线图,研究技术,路线,浸出液

图 2-1 研究技术路线Fig.2-1 Technology route of research2.5 实验方法2.5.1 盐酸分解磷矿过程中浸出液的制备将织金磷矿石磨碎制粉，过 100 目标准检验筛，烘干冷却至室温后，每 100g矿粉采用 200mL37.5%的浓盐酸在 50℃溶解，恒温搅拌 3h 后反应完全，溶液沉降 2 天后过滤，即制得含稀土离子的磷矿高酸度浸出液。用于测定磷矿中各稀土元素的含量及分布。2.5.2 硫酸分解磷矿过程中浸出液及磷石膏的制备在烧瓶中加入一定量经研磨过筛后的矿粉和蒸馏水，在恒温水浴锅中以一定转速下搅拌，待达到所需温度后，加入一定量的磷酸，反应 2.5h 后，加入适量硫酸、硫酸钙晶种和表面活性剂，继续反应 0.5h 后过滤，浸出液经稀释、定容

磷矿,矿物组成,背散射,磷矿石

(a)石英；(b)重金(d)氟磷灰石；(e)白云图 3-3 磷矿矿物组成背散Fig.3-3 SEM and energy spectrum ana3.1.3 磷矿石的化学组分分析采用化学分析法测定了矿样的主要所用矿石中 P2O5含量为 19.45%，属于中硅的含量较高，分别为 41.72%和 19.55即约占磷矿总量的 0.07%。表 3-2 织金磷矿Table 3-2 Chemical compositioP2O5CaO MgO Fe2O319.45 41.72 9.15 1.78 3.1.4 磷矿石中稀土元素分析采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-M

硫酸钙,晶种,晶形,添加晶种

15% 6.72 5.9 5520% 5.54 4.5 38如图3-4(a)所示，未添加晶种时，得到的硫酸钙晶体平均粒度较小，细粒较多；而添加晶种后，硫酸钙晶体平均粒度增大，粗粒相对增多，形成粗大的片状结晶，如图3-4(c)。由表3-4可知，当晶种质量分数为15%时，晶体平均粒径最大为6.72μm，长径比为5.9，稀土浸出率最高为55%。这是由于添加晶种后

【参考文献】