稀土矿在我国极为丰富,特别是风化壳淋积型稀土矿,它广泛分布在我国南方的江西、广东、福建、湖南,广西和云南等六省区,近300个矿山。是一种新的稀土资源,但风化壳淋积稀土矿浸出液含稀土元素浓度低,一般含氧化稀土浓度为0.5克/升-10克/升,目前从低浓度稀土矿浸出液中提取稀土元素的工艺是草酸沉淀,草酸稀土灼烧得到氧化稀土。稀土分离厂购进稀土氧化物后需溶解成氯化稀土,将不同的稀土元素分离开来。
草酸有毒,生产废水严重污染水体和影响环境。福建和江西都先后发生过稀土矿含草酸废水排入水库和河道,毒死库鱼和河流鱼虾事件。草酸昂贵,生产每吨氧化稀土所需草酸在1.6-2.2吨范围,费用占生产成本的45%以上,严重影响生产的经济效益。也有提出用碳酸氢铵代替草酸生产稀土。但由于碳酸氢铵是在中性或碱性介质中沉淀稀土,沉淀的选择差,所带杂质多,最终产品混合氧化稀土达不到商品级要求。此外碳酸稀土沉淀颗粒细小,固液分离困难,沉淀条件苛刻,在生产中很难推广。
江西某矿曾试用2-2乙基已基磷酸(P204)萃取直接分离稀土,虽解决了萃取乳化问题。但由于P204萃取能力过大,反萃困难,需用高酸反萃。高酸对设备腐蚀严重,反萃液后处理困难,操作条件差,投资较大,也不适应风化壳淋积型稀土矿矿点小且分散的特点,现已停止使用。
用2-乙基已基膦酸单(2-乙基已基)酯(P507)作萃取剂萃取稀土元素,再用盐酸反萃,从低浓度稀土矿的浸出液,特别是风化壳淋积型稀土矿浸出液,直接生产氯化稀土的工艺方法。具体是将含有低浓稀土元素的稀土矿浸出液如风化壳淋积型稀土矿浸出液,通过控制PH值除去铁、铝和铅、铜等金属杂质后,再用2-乙基已基膦酸单(2-乙基已基)酯(P507)和磺化煤油组成的萃取体系进行多级逆流萃取,萃取后的负载有机相再用盐酸进行多级逆流反萃,反萃液浓缩得到氯化稀土的产品,反萃后的有机相再生后循环使用。
整个萃取和反萃取的工艺选择在CWL-M系列离心萃取器中进行。采用P507作为萃取剂的工艺及CWL-M绿色离心萃取工艺优势突然,具有表现在以下5个方面:
1、采用萃取法,不用昂贵的草酸,直接生产氯化稀土,不仅省去了矿山的草酸稀土灼烧作业,而且省去了稀土分离厂的氧化稀土溶解工序,生产成本降低。
2、选用P507作萃取剂,萃取不形成乳化。使P507损失大大减少。
3、在萃取段采用CWL-M二级离心逆流萃取设备,稀土回率在90%以上。
4、选择离心萃取器作为萃取及反萃的设备,其传质过程快,在萃取和反萃时,容易实现高相比,可提高反萃液稀土元素的浓度,减少后续工段稀土元素的浓缩量。
5、整个工艺过程属于封闭体系,没有废水污染,环境效益显著,工艺操作稳定,易于控制和连续生产,可以方便地调节有关参数,易实现自动化及连续化生产。