專利名稱：一種由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，屬于從用過的廢稀土研磨材料回收其中稀土元素的再提純利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
含鈰的稀土類拋光材料由于拋光速度快、光潔度、平整度高的優(yōu)點廣泛應(yīng)用于光學鏡頭、液晶顯示器、平板電腦、手機面板、制作硬盤的玻璃基板的拋光。2010年全球稀土類拋光材料的用量達到3萬噸。其中中國大陸用量22000噸。稀土拋光粉的稀土總量(TREO) > 86wt%，Ce02/TRE0 > 55%；La203/TRE0 = 28-36%；Pr60n/TRE0 = 4-7%;F = 4-7. 5%。稀土拋光粉在使用時首先用水要調(diào)成漿液，固含量在5-20wt%之間。拋光的機理為化學-機械拋光原理，即由于( 為面心立方晶體，其莫氏硬度在6. 5-7之間，而被拋光的玻璃硬度在6. 2-6. 5之間，故氧化鈰可以把玻璃表面突出部分研磨掉，此為機械拋光原理。由于稀土拋光粉中含有4-7. 5wt%的氟，而玻璃的基材是SiO2,故在拋光時有以下反應(yīng)發(fā)生Si02+4HF = SiF4 +2Η20該反應(yīng)由于有SiF4氣體產(chǎn)生，為不可逆反應(yīng)，此既化學拋光原理。隨著拋光漿料的循環(huán)使用次數(shù)的增加氧化鈰顆粒的磨損變細，氟的消耗拋光粉失去效能。此時要更換或補充新拋光粉。失效的拋光粉和拋下的玻璃微粉及拋光墊上拋下的聚氨酯、羊毛墊等有機物混合物經(jīng)沉淀，板框壓濾進行回收?；厥樟系闹饕煞秩缦卤肀?.回收料的主要成分(wt% )
TREOL.O.ILa2CVTREOCe02/TRE0Pr6Oi i//TREO265533652SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3F0.653.81.50.60.61.6由上表可以看出，回收料的稀土總量很低，而非稀土雜質(zhì)很高。如按稀土拋光粉的平均稀土總量(TREO) 90wt%計算，國內(nèi)每年22000噸的用量會產(chǎn)生稀土總量的廢棄稀土拋光粉76000多噸，含稀土氧化物19800噸，而這種固體廢棄物因為含有1. 6wt%的氟會造成環(huán)境問題，一直是國內(nèi)外用戶需要解決的問題。況且隨著稀土資源的緊缺，有必要將該種廢料進行徹底回收、再利用。專利1246407C公開了一種失效稀土拋光粉的再生方法，該方法是通過對失效稀土拋光粉的物理化學處理，使其中的拋光粉有效成分再生成拋光粉加以利用，而并沒有將其中的稀土元素提取出來加以利用。傳統(tǒng)的稀土精礦的處理方法為濃硫酸高溫焙燒。因為稀土精礦主要成分為氟碳鈰礦、獨居石、鐵礦石、螢石、硅石，還有以磷酸鹽存在的釷。該工藝為了使釷不進入水浸液中， 采取高溫(大于800°c )焙燒，此時釷生成難溶的焦磷酸釷和偏磷酸釷既ThP2O7和Th (PO3) 4，CN 102296182 A 在后續(xù)流程中不被浸出，避免了污染。但是硫酸在高溫焙燒時部分直接揮發(fā)到大氣中，部分分解為SO3形成酸氣對環(huán)境造成嚴重污染。同時為了補充這部分消耗，所加入的硫酸必須過量。按現(xiàn)行工藝條件礦酸重量比1 (1.2-1. 4)，礦中稀土氧化物50wt%，每噸精礦需用 92wt%的硫酸，根據(jù)下式RE203+3H2S04 = RE2 (S04) 3+3H20500/169 = 2. 96xl03Mole2. 96x1. 5 = 4. 44x103Mo Ie每噸硫酸=920/980 = 9. 39xl03Mole故每噸精礦用硫酸=4.44xl03/9. 39xl03 = 0. 46 噸實際用量1. 2-1. 4噸硫酸。過量1. 2-0. 46 = 0. 74噸過量0. 74/0. 46 = 160. 87%，過量部分一部分消耗在非稀土礦物上，一部分揮發(fā)，
一部分在高溫下分解掉。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，用本方法可以完全回收其中的稀土元素，其產(chǎn)品純度可以達到99. 95-99. 99wt%。本本發(fā)明提供了一種以氯化銨+硫酸鎂+濃硫酸低溫焙燒水浸，氧化鎂中和過濾除雜，硫酸體系萃取反萃制備混合氯化稀土，萃取分離制取高純稀土化合物的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括如下步驟在回收的廢稀土研磨材料混合物中根據(jù)其中稀土氧化物的含量，同加入的氯化銨、硫酸鎂、濃硫酸按重量比(6. 5 7) 1 (1.6 1.8) (5 6)，最佳比例為 6. 8 1 1.65 5的比例混合均勻，在340 420°C焙燒1 2小時，最佳焙燒溫度380°C， 最佳焙燒時間為1. 5小時，將此焙燒混合物用常溫水浸，水浸液經(jīng)氧化鎂中和過濾，濾液經(jīng) PC-88A (2-乙基己基膦酸單2-乙基己基脂)全萃取，鹽酸反萃制備混合氯化稀土溶液，再經(jīng)萃取分離制備單一稀土氧化物或混合稀土氧化物。上述制備的混合氯化稀土溶液經(jīng)碳酸氫銨沉淀、氟化、煅燒，粉碎分級，可直接制備出稀土研磨材料。所述濃硫酸為濃度不低于92wt %的硫酸。所述焙燒焙燒為靜態(tài)焙燒。所述廢稀土研磨材料混合物是指稀土總量(TREO)大于17wt %，Ce02/TRE0 > 50 %，灼減45-55 %，總放射性小于50Bq/kg的混合物。本發(fā)明中為了降低硫酸消耗，減少污染采用組合分解劑的方法，該方法的原理為 氯化銨在高溫下分解為氨和氯化氫，氯化氫同氧化稀土作用形成可溶性的氯化稀土。
NH4CL 340-420 "C NH3 + HCLRE203+HCL = RECL3+H20硫酸鎂同氧化稀土的反應(yīng)3MgS04+RE203 = RE2 (SO4) +3Mg0生成的氧化鎂降低了水浸液的酸度，減少了氧化鎂的用量。
本發(fā)明的優(yōu)點是本方法大大降低了硫酸的用量，減少了焙燒尾氣對環(huán)境的污染， 稀土總收率大于90%。同時，萃取制備的混合稀土氯化物也可以直接制備稀土研磨材料。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1.2噸廢拋光材料混合物，TREO = 17wt %，加入92wt %的工業(yè)硫酸280公斤，工業(yè)純氯化銨50公斤，硫酸鎂85公斤，充分攪拌均勻，放入鐵匣缽中350°C燒2小時，降到室溫取出，機械破碎到80目，置入20m3玻璃鋼水浸槽，加入12m3水，開啟攪拌水浸40分鐘，加入氧化鎂50公斤調(diào)整PH值到2. 5 3，板框壓濾，濾餅用3m3水洗一次，洗液并入水浸液中。測定水洗后濾餅(110°C干燥后)中REO = 4. 8wt%，浸液中REO = 19. 5g/L。以上述水浸液作為料液，進行溶劑萃取，具體工藝參數(shù)有機相PC-88A，1. 5mole, 煤油為稀釋劑，氫氧化鈉皂化，皂化度0. 55mole，反酸濃度為4mole鹽酸?？偧墧?shù)20級，萃取槽體積(混合室)400升，級數(shù)劃分萃取6級，洗滌8級，反萃4級，水洗2級。具體工藝參數(shù)流比Vs Vf Vw Ve = 55 70 5 5 (升 / 分)反萃液(氯化稀土溶液)的質(zhì)量指標如表2表2.氯化稀土溶液)的質(zhì)量指標(g/L)
權(quán)利要求
1.一種由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，其特征是在回收的廢稀土研磨材料混合物中根據(jù)其中稀土氧化物的含量，同加入的氯化銨、硫酸鎂、濃硫酸按重量比(6. 5 7) 1 (1. 6 1. 8) (5 6)的比例混合均勻，在；340 420°C焙燒1 2小時，將此焙燒混合物用常溫水浸，水浸液經(jīng)氧化鎂中和過濾，濾液經(jīng)PC-88AQ-乙基己基膦酸單 2-乙基己基脂)全萃取，鹽酸反萃制備混合氯化稀土溶液，再經(jīng)萃取分離制備單一稀土氧化物或混合稀土氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，其特征是回收的廢稀土研磨材料混合物同加入的氯化銨、硫酸鎂、濃硫酸按重量比6. 8 1 1.65 5的比例混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，其特征是所述的焙燒溫度380°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，其特征是所述的焙燒時間為1.5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，其特征是所述焙燒為靜態(tài)焙燒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，其特征是所述廢稀土研磨材料混合物是指稀土總量(TREO)大于17wt%，Ce02/TRE0 > 50%，灼減45-55%，總放射性小于50Bq/kg的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由廢稀土研磨材料回收稀土元素的方法，其特征是用氯化銨、硫酸鎂、硫酸三元混合物為分解劑經(jīng)低溫焙燒水浸，溶劑萃取制備混合稀土氯化物，再經(jīng)液-液串級萃取分離制備99.95-99.99％的稀土氧化物。該工藝大大降低了硫酸的用量，減少了焙燒尾氣對環(huán)境的污染，稀土總收率大于90％。同時，萃取制備的混合稀土氯化物也可以直接制備稀土研磨材料。
文檔編號C22B59/00GK102296182SQ20111022440
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者冀代明, 冀代雨, 張存瑞, 郝喜平 申請人:包頭市新源稀土高新材料有限公司