硫酸分解磷矿体系中稀土的提取研究

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，P2O5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P204-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Roi为1:1，制乳时间为20min，制乳搅拌速度为3000r/min，乳水比Rew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%。

目录

1.1 稀土及其稀土资源概况

1.2 国内外磷矿资源及其开采现状

1.3 国内外湿法磷酸工艺过程中提取伴生稀土的研究现状

1.4 表面活性剂及在湿法磷酸萃取工艺中的研究现状

1.5 乳状液膜分离技术概论及其提取稀土的研究现状

1.6 论文研究的意义及内容

第二章 实验原料及方法

2.1 原料及其制备

2.2 实验试剂

2.3 实验仪器及设备

2.4 实验技术路线

2.5 实验方法

2.6 样品的分析方法及表征

3.1 磷矿的物相和成分分析

3.2 硫酸分解磷矿过程中提取稀土的工艺研究

3.3 磷石膏中稀土存在形式的初步探究

3.4 本章小结

4.1对萃取剂P204进行改性

4.2 乳状液膜提取稀土

4.3 本章小结

第五章 乳状液膜破乳研究

5.1 物理法破乳

5.2 化学法破乳

5.3 加热-离心联合法破乳

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

附录

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