專利名稱：一種從選鈮尾礦中浸出鈧的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，特別地，涉及一種從選鈮尾礦中浸出鈧的方法。
背景技術(shù)：
鈧及其化合物質(zhì)地柔軟，常用于制造合金，改善合金的強(qiáng)度、硬度、耐熱等性能，廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)、石油化工、玻璃、陶瓷、電子工業(yè)、計(jì)算機(jī)電源、航天、核技術(shù)以及醫(yī)療科學(xué)等領(lǐng)域，具有極高的應(yīng)用價值。地殼中鈧屬于典型的分散元素，極少出現(xiàn)獨(dú)立鈧礦物，常以內(nèi)質(zhì)同象雜質(zhì)的形式存在于礦物中。由于鈧獨(dú)立礦床稀少，需要對各類含鈧礦物進(jìn)行伴生鈧的回收，在回收鈧時，需要考慮原料中鈧的品味、主要礦物成分的提取加工規(guī)模、產(chǎn)出的含鈧中間產(chǎn)品鈧的富集程度、不破壞主流程的順行等。內(nèi)蒙古包頭白云鄂博礦床以鐵、鈮、稀土為主的大型多金屬礦床，己探明的稀土儲量有3500萬噸，占世界稀土總儲量的75%，使我國成為世界矚目的稀土資源大國。由于礦石類型復(fù)雜，礦物種類繁多、顆粒細(xì)小、嵌布復(fù)雜，特別是某些有用礦物性質(zhì)類同，難以分離，導(dǎo)致大量的尾礦堆棄在尾礦庫中造成極大資源浪費(fèi)，同時又破壞周圍生態(tài)環(huán)境。因此對尾礦中的稀土，尤其是鈧的回收是十分必要的，既回收了資源浪又大幅度的提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。選鈮尾礦中每噸尾礦金屬鈧含量高達(dá)270g，是一種非常有價值的二次資源，因此充分利用及綜合開發(fā)包鋼選鈮尾礦中的鈧資源具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種從選鈮尾礦中浸出鈧的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鈧難以回收，鈧浸出率低，成本高的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種從選鈮尾礦中浸鈧的方法，包括以下步驟I)將選鈮尾礦進(jìn)行粉碎步驟得到選鈮尾礦粉末，將選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉充分球磨混勻，加入自來水潤濕得到漿料；2)將漿料在680 800°C進(jìn)行燒焙步驟2 6h得到焙燒產(chǎn)物；3)將焙燒產(chǎn)物加入固液質(zhì)量體積比為I :2. I I :3. 2的濃鹽酸進(jìn)行濃鹽酸浸出步驟得到浸出液和浸出渣；4)將浸出液進(jìn)行回收濃鹽酸、濃縮、提純步驟得到鈧。進(jìn)一步地，選鈮尾礦粉末的粒徑為100目。進(jìn)一步地，選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉的質(zhì)量比為20 15 :4。進(jìn)一步地，步驟2)為將漿料進(jìn)行造球，在120°C下干燥4(T60min，然后進(jìn)行燒焙步驟得到燒焙產(chǎn)物。進(jìn)一步地，步驟3)中燒焙產(chǎn)物在濃鹽酸浸出前先研磨，過100 200目篩得到燒焙產(chǎn)物粉末，將燒焙產(chǎn)物粉末進(jìn)行濃鹽酸浸出步驟。進(jìn)一步地，步驟3)中濃鹽酸浸出步驟的浸出溫度為60 95°C，浸出時間為2 ·4h0進(jìn)一步地，步驟4)中回收濃鹽酸步驟為將浸出液加熱至108°C進(jìn)行濃縮得到濃縮液，待濃縮液體積為浸出液體積的50% 60%時停止加熱。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的一種從選鈮尾礦中回收鈧的方法，一方面，以選鈮尾礦為原料對鈧元素進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用，節(jié)約了能源。另一方面，利用CaCl2和還原性碳粉與選鈮尾礦的化學(xué)反應(yīng)，將伴生在基巖中的鈧元素以浸出液的形式與其他元素分離，反應(yīng)條件溫和，方法簡單，鈧浸出率達(dá)到95%以上，成本較低，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的流程圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鈮尾礦、氯化焙燒樣、酸浸渣、浸出液水解渣的XRD圖譜；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的選鈮尾礦+C+CaCl2混樣的DSC-TG曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。本發(fā)明提供了一種從選鈮尾礦中浸出鈧的方法，包括以下步驟I)將選鈮尾礦進(jìn)行粉碎步驟得到選鈮尾礦粉末，將選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉充分球磨混合均勻，加入自來水，得到漿料；2)將漿料在680 800°C下焙燒2飛h得到焙燒產(chǎn)物；3)將焙燒產(chǎn)物加入固液質(zhì)量體積比為I :2. I I :3. 2的濃鹽酸進(jìn)行濃鹽酸浸出步驟得到浸出液和浸出渣；4)將浸出液進(jìn)行回收濃鹽酸、濃縮、提純步驟得到鈧。本發(fā)明選擇從選鈮尾礦中回收鈧，利用CaCl2和還原性碳粉與選鈮尾礦的進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，將選鈮尾礦的化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞，將伴生在基巖中的鈧元素分離出來，使鈧與其它伴生元素到初步分離，然后將含有鈧的元素利用濃鹽酸浸出，氧化鈧與濃鹽酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，得到液態(tài)的氯化鈧，氧化鈧與濃鹽酸的化學(xué)反應(yīng)方程式為Sc203+6HC1=2ScC13+3H20。本發(fā)明以浸出液的形式將鈧元素和其他元素分離，為進(jìn)一步分離提純鈧元素創(chuàng)造條件。本發(fā)明以選鈮尾礦為原料對鈧元素進(jìn)行回收，一方面，對資源進(jìn)行回收利用，節(jié)約了能源，又避免了選鈮尾礦對周圍環(huán)境的破壞。另一方面，本發(fā)明采用粉碎、球磨、氯化焙燒、濃鹽酸浸出、回收濃鹽酸、濃縮、提純等方法完成鈧的浸出，工藝簡單，鈧的浸出率可以達(dá)到95%以上，能夠滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需要。CaCl2在反應(yīng)中做為脫氟劑和燒結(jié)助劑。CaCl2做為脫氟劑的作用在于一方面，CaCl2與選鈮尾礦中的F元素反應(yīng)生成難溶的CaF2，有效降低F元素對環(huán)境的影響，保證生產(chǎn)過程綠色環(huán)保。另一方面，選鈮尾礦中的部分元素可與CaCl2中的Cl元素反應(yīng)，生成低沸點(diǎn)氯化物，氯化物進(jìn)行燒焙步驟時，可在高溫下?lián)]發(fā)而與鈧元素分離。涉及的化學(xué)反應(yīng)式為CaCl2. nH20=Ca (OH) 2+2HCl + (n~2) H2O ；Ca (OH) 2=Ca0+H20 ；REFC03=RE0F+C02 ；Ca0+2RE0F=RE203+CaF2 ；3Ca0+2REP04=3Ca3 (P04) 2+RE203 ；9Ca0+CaF2+6REP04=2Ca5F (PO4) 3+3RE203。 燒焙步驟的燒焙溫度為68(T800°C，燒焙時間為2飛h，若燒焙溫度過低，則鈧元素和其他元素分離不完全；若燒焙溫度過高，則燒結(jié)產(chǎn)物中容易產(chǎn)生新的雜質(zhì)。CaCl2做為燒結(jié)助劑的作用在于，CaCl2在燒結(jié)過程中產(chǎn)生了黏度較低的液相，流動性較好，液相可以均勻分布在反應(yīng)顆粒之間，有效地改善粉末顆粒之間的接觸狀態(tài)，使得反應(yīng)從固相之間變?yōu)楣滔嗯c液相之間的反應(yīng)，增大了反應(yīng)物接觸面積，有利于選鈮尾礦的分解。還原性碳粉在反應(yīng)中作為還原劑，加入還原性碳粉，碳粉在焙燒過程中提供還原氣氛，能夠阻礙粉末顆粒之間團(tuán)聚，加入碳粉也為反應(yīng)體系提供了能量。選鈮尾礦粉末的粒徑為100目。由于選鈮尾礦的質(zhì)地緊密，為了提高選鈮尾礦的反應(yīng)速度，將選鈮尾礦粉碎，過100目篩，可以加快反應(yīng)進(jìn)行。選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉的質(zhì)量比為20 15 4時，選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉之間充分發(fā)生反應(yīng)，使選鈮尾礦的分解更快，回收效率更高。為了使燒焙產(chǎn)物的后續(xù)處理更方便，在燒焙步驟前，將漿料進(jìn)行造球，在120°C下干燥4(T60min，然后進(jìn)行燒焙步驟得到燒焙產(chǎn)物。將漿料在焙燒前先在120°C下進(jìn)行干燥，為了防止?jié){料中的水含量過高，燒結(jié)后得到的燒結(jié)產(chǎn)物緊密團(tuán)聚在一起，難以分開，不利于后續(xù)的鈧元素的浸出。步驟3)中燒焙產(chǎn)物在浸出前先研磨，過100 200目篩得到燒焙產(chǎn)物粉末，將燒焙產(chǎn)物粉末進(jìn)行浸出步驟。燒焙產(chǎn)物在浸出前先研磨，增大了燒焙產(chǎn)物與濃鹽酸的接觸面積，提高了燒焙產(chǎn)物中鈧元素的浸出效率。浸出步驟的浸出溫度為60 95°C，浸出時間為2 4h。燒焙產(chǎn)物在6(T95°C下與濃鹽酸的反應(yīng)速度最快，浸出效率較高。當(dāng)浸出時間為2 4小時，燒焙產(chǎn)物中的鈧元素能完全浸出。回收濃鹽酸步驟為將浸出液加熱至108°C進(jìn)行濃縮得到濃縮液，待濃縮液體積為浸出液體積的50% 60%時停止加熱。濃鹽酸在108°C下開始蒸發(fā)，濃鹽酸蒸發(fā)后遇冷成為濃鹽酸?；厥諠恹}酸步驟一方面降低了生產(chǎn)成本，回收后的濃鹽酸還可繼續(xù)進(jìn)行濃鹽酸浸出步驟，減少了廢水的排放。同時，濃鹽酸回收后，浸出液得到了濃縮，提高了浸出液中鈧元素的濃度，浸出液中鈧的含量最高可達(dá)50mg/L，將浸出液進(jìn)行濃縮，回收濃鹽酸后，濃縮液中鈧元素的濃度為100mg/L，非常便于后續(xù)鈧元素的萃取和提純。
實(shí)施例
以下實(shí)施例中的選鈮尾礦取自內(nèi)蒙古包頭白云鄂博選鈮后尾礦，其余試劑和儀器均為市售。實(shí)施例II)將選鈮尾礦進(jìn)行粉碎步驟得到粒徑為100目的選鈮尾礦粉末，將選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉按照質(zhì)量比為20 15 4的比例充分球磨混合均勻，加入自來水，得到漿料；2)將漿料造球，置入烘箱中以120°C下干燥2h后，置入箱式電爐中以800°C下焙燒2h得到焙燒產(chǎn)物；3)將焙燒產(chǎn)物研磨成細(xì)粉，加入固液質(zhì)量體積比(燒焙產(chǎn)物質(zhì)量浸出液體積)為I :3. 2的質(zhì)量百分比濃度為37%的濃鹽酸，在80°C下浸出2h得到浸出液和浸出渣；4)將浸出液置入石墨蒸發(fā)器加熱至108°C進(jìn)行濃縮得到濃縮液，待濃縮液體積為 浸出液體積的50% 60%時停止加熱，繼續(xù)進(jìn)行濃縮、純化步驟得到鈧。實(shí)施例2I)將選鈮尾礦進(jìn)行粉碎步驟得到粒徑為100目的選鈮尾礦粉末，將選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉按照質(zhì)量比為20 15 4的比例充分球磨混合均勻，加入自來水，得到漿料；2)將漿料造球，置入烘箱中以120°C下干燥2h后，置入箱式電爐中以680°C下焙燒6h得到焙燒產(chǎn)物；3)將焙燒產(chǎn)物研磨成細(xì)粉，加入固液質(zhì)量體積比為I :2. I的質(zhì)量百分比濃度為37%的濃鹽酸，在60°C下浸出4h得到浸出液和浸出渣；4)將浸出液置入石墨蒸發(fā)器加熱至108°C進(jìn)行濃縮得到濃縮液，待濃縮液體積為浸出液體積的50% 60%時停止加熱，繼續(xù)進(jìn)行濃縮、純化步驟得到鈧。實(shí)施例3I)將選鈮尾礦進(jìn)行粉碎步驟得到粒徑為100目的選鈮尾礦粉末，將選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉按照質(zhì)量比為20 15 4的比例充分球磨混合均勻，加入自來水，得到漿料；2)將漿料造球，置入烘箱中以120°C下干燥2h后，置入箱式電爐中以700°C下焙燒3h得到焙燒產(chǎn)物；3)將焙燒產(chǎn)物研磨成細(xì)粉，加入固液質(zhì)量體積比為I :2. 8的質(zhì)量百分比濃度為37%的濃鹽酸，在90°C下浸出2h得到浸出液和浸出渣；4)將浸出液置入石墨蒸發(fā)器加熱至108°C進(jìn)行濃縮得到濃縮液，待濃縮液體積為浸出液體積的50% 60%時停止加熱，繼續(xù)進(jìn)行濃縮、純化步驟得到鈧。將實(shí)施例I的鈮尾礦、燒焙產(chǎn)物、濃鹽酸浸出物、浸出液進(jìn)行的XRD圖譜檢測，圖2為檢測結(jié)果，從圖2的檢測結(jié)果可知，浸出液中鈧的含量和鈮尾礦中鈧含量相差不大，同時浸出液中雜質(zhì)的含量顯著降低，證明按照本發(fā)明實(shí)施例I的方法，可以有效去除鈮尾礦中的雜質(zhì)，同時鈧元素的回收率高。圖3為實(shí)施例I的選鈮尾礦、C和CaCl2-合物的DSC-TG曲線。在尾礦-碳粉-CaCl2混樣的DSC-TG曲線中，在496. 5°C處有一個非常明顯的放熱峰，與氟碳鈰礦在此溫度下分解相一致；在650°C附近，有一個較為明顯的吸熱峰，相比現(xiàn)有技術(shù)中用于回收鈧的獨(dú)居石在780°C溫度下分解而言，本發(fā)明的選鈮尾礦-碳粉-CaCl2混樣的反應(yīng)溫度降低了 130°C，說明加入燒結(jié)助劑CaC12有降低分解溫度的作用。將實(shí)施例Γ3的方法得到的鈧進(jìn)行回收率計(jì)算，表I為實(shí)施例Γ3的鈧回收率的檢測結(jié)果。表I鈧回收率的檢測結(jié)果表
權(quán)利要求
1.一種從選鈮尾礦中浸出鈧的方法，其特征在于，包括以下步驟 1)將選鈮尾礦進(jìn)行粉碎步驟得到選鈮尾礦粉末，將所述選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉充分球磨混勻，加入自來水潤濕得到漿料； 2)將所述漿料在680 800°C下進(jìn)行燒焙步驟2 6h得到焙燒產(chǎn)物； 3)將所述焙燒產(chǎn)物加入固液質(zhì)量體積比為I:2. I I :3. 2的濃鹽酸進(jìn)行濃鹽酸浸出步驟得到浸出液和浸出渣； 4)將所述浸出液進(jìn)行回收濃鹽酸、濃縮、提純步驟得到鈧。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述選鈮尾礦粉末的粒徑為100目。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉的質(zhì)量比為20 15 :4。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟2)為將所述漿料進(jìn)行造球，在120°C下干燥4(T60min，然后進(jìn)行燒焙步驟得到燒焙產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中所述燒焙產(chǎn)物在所述濃鹽酸浸出步驟前先研磨，過100 200目篩得到燒焙產(chǎn)物粉末，將所述燒焙產(chǎn)物粉末進(jìn)行濃鹽酸浸出步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中所述濃鹽酸浸出步驟的浸出溫度為60 95°C，浸出時間為2 4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中所述回收濃鹽酸步驟為將所述浸出液加熱至108°C進(jìn)行濃縮步驟得到濃縮液，待濃縮液體積為浸出液體積的50% 60%時停止加熱。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從選鈮尾礦中浸出鈧的方法，包括以下步驟將選鈮尾礦進(jìn)行粉碎步驟得到選鈮尾礦粉末，將選鈮尾礦粉末、CaCl2和還原性碳粉充分球磨混勻，加入自來水潤濕得到漿料；將漿料在680～800℃下進(jìn)行燒焙步驟2～6h得到焙燒產(chǎn)物；將焙燒產(chǎn)物加入固液質(zhì)量體積比為1∶2.1～1∶3.2的濃鹽酸進(jìn)行濃鹽酸浸出步驟得到浸出液和浸出渣；將浸出液進(jìn)行回收濃鹽酸、濃縮、提純步驟得到鈧。解決了現(xiàn)有技術(shù)中鈧難以回收，鈧浸出率低，成本高的技術(shù)問題。
文檔編號C22B3/10GK102925668SQ20121047201
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者劉吉波, 包新軍, 王志堅(jiān), 蘇正夫, 鄧志軍, 余榮旻 申請人:湖南稀土金屬材料研究院