【摘要】：稀土金屬的生產(chǎn)多采用熔鹽電解法,在獲得稀土金屬的同時也產(chǎn)生大量的稀土熔鹽電解渣,當中的稀土含量(以稀土氧化物計)在20%~80%之間,成為重要的稀土二次資源,對其中的稀土進行回收再利用之重要性不言而喻。稀土熔鹽電解渣分為兩大類:氯鹽體系稀土熔鹽電解渣和氟鹽體系稀土熔鹽電解渣,由于后者難以被無機酸直接分解,需通過其他方法將稀土與氟進行分離,才能有效回收當中的稀土。在此背景之下,本課題提出一種高效綠色回收氟鹽體系稀土熔鹽電解渣中稀土的方法,具體研究內(nèi)容如下:(1)受硅鈹釔礦的成礦過程及其分解工藝之啟發(fā),提出利用礦相重構提取熔鹽電解渣中稀土,考察了焙燒過程、水洗過程和酸浸過程中各因素對稀土浸出率的影響,并借助X射線衍射分析、能譜分析等手段探明了焙燒過程及酸浸過程中的反應機理,結果表明:在焙燒時間為1.5 h、焙燒溫度為850℃、熔鹽電解渣與硅酸鈉質量比為1.5:1、水洗時間15 min,水洗溫度30℃、超純水用量為0.5 L、鹽酸浸出時間2 h、鹽酸濃度4 mol·L~(-1)、浸出溫度為80℃和液固比12:1的條件下,稀土浸出率高達98.96%;當加入適量的硅酸鈉時,生成難溶于水但易于被鹽酸分解的La_(10)(SiO_4)_6O_3和溶于水的NaF,當硅酸鈉過量時,焙燒過程中還會生成NaLa_4(SiO_4)_3F,該物質同樣難溶于水但易于被鹽酸分解,導致在水洗過程中無法完全實現(xiàn)稀土元素La和F元素的分離,重新與稀土離子La~(3+)結合成LaF_3,其結果表現(xiàn)為酸浸渣中含有少量LaF_3,致使浸出率降低。(2)利用草酸沉淀酸浸液中的稀土,最終獲得可重新返回熔鹽電解工藝的La_2O_3,考察了草酸加入量、沉淀時間、陳化時間等因素對稀土沉淀率的影響,結果如下:在草酸加入量為0.35 g,沉淀溫度為35℃,沉淀時間為10 min,陳化時間為60 min和攪拌速率為100 r·min~(-1)的較優(yōu)沉淀工藝條件下,稀土沉淀率高達98.59%,經(jīng)X射線衍射分析確定沉淀物為La_2(C_2O_4)_3·10H_2O,經(jīng)煅燒后得到純度為99.40%的La_2O_3,可直接返回電解工藝使用。(3)利用草酸沉淀后的酸性廢水對焙燒產(chǎn)物水洗后的堿性廢水進行pH值調(diào)節(jié),為羥基磷灰石(HAP)固化除氟創(chuàng)造有利的酸性條件。采用HAP固化脫除廢水中氟,考察了HAP用量、轉化時間、初始pH值等因素對固化除氟效果的影響,結果如下:在HAP用量為1.5 g、初始pH值為1.0、轉化反應時間為30 min、轉化反應溫度為35℃和攪拌速率為400 r·min~(-1)的較優(yōu)工藝條件下,可將廢水中的殘余氟濃度降低至9.78 ppm,符合國家工業(yè)廢水的排放標準。
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF845
【圖文】：

工藝路線圖見圖 2.5。Fig. 2.5 Flowchartof oxalate acidprecipitationprocess圖2.5 草酸沉淀過程流程圖

工藝路線圖見圖 2.6。Fig. 2.6 Flowchartof removalof fluoridefromwashing water process圖2.6 羥基磷灰石固化除氟過程流程圖2.3.2 分析方法本研究中所涉及到的分析對象和方法及所用設備如表 2.4 所示。采用草酸重量法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分別測定原料熔鹽電解渣中稀土總量和稀土元素配分；采用 X-射線衍射分析法結合 X-射線熒光光譜法對原料熔鹽電解渣的物相進行分析；添加硅酸鈉焙燒之后所得焙砂采用 X-射線衍射分析法測定其物相組成，水洗后液中的氟濃度則采用電極法來測定；對酸浸之后所得酸浸渣采用傅里葉變換紅外光譜法結合 X-射線衍射分析法進行物相組成分析。

【參考文獻】

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本文編號：2727178