專利名稱：一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤系地層共伴生稀土元素(E REY)的浸出方法，屬選礦冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
稀土元素在世界最前沿的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，需求量也在逐年迅速增加，預計2015年世界稀土需求量將增達21萬噸。我國是稀土資源大國，已探明的儲量占世界稀土資源總量的67%，主要稀土礦有南方風化殼淋積型稀土礦、包頭白云鄂博混合稀土礦、四川和山東微山氟碳鈰礦等。隨著近年來稀土資源需求量的快速增長，礦種品位高，開采便利的稀土礦逐漸枯竭，煤系地層中共伴生的稀土資源越來越受到重視。傳統(tǒng)稀土礦床中稀土元素一般以獨立礦物的形式存在，選礦工藝常用浮選法，并輔以重選、磁選等方法組成聯(lián)合選礦工藝，稀土元素的冶煉有濕法冶金和火法冶金。四川氟碳鈰礦型稀土礦冶煉工藝主要有三種氧化焙燒-稀硫酸浸出法，氧化焙燒-鹽酸優(yōu)浸法，氧化焙燒_稀硫酸浸出_萃取分尚法。煤系地層共伴生稀土元素是一種新型的稀土礦床類型，具有多種賦存形式，主要以離子吸附態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和硅酸鹽結(jié)合態(tài)形式存在，還有少量稀土元素的獨立礦物，因此不能用傳統(tǒng)的浮選法進行選礦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服煤系地層共伴生稀土元素具有多種賦存形式，不能用傳統(tǒng)工藝進行選礦的不足，提供一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法。該浸出方法不經(jīng)過物理化學選礦，而是直接通過煅燒-水浸-酸浸法，將礦石中的稀土元素(E REY)轉(zhuǎn)化為氯化物浸出到溶液中，為稀土元素的精煉提供前提條件，繼而實現(xiàn)此類新型稀土礦床中稀土元素(E REY)的開發(fā)利用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下措施 本發(fā)明所述煤系地層礦床的主要成分為Ga 85. 5 U g/g, Nb 225 U g/g, E REY1585 u g/g, TiO2 2. 97%, SiO2 35. 69%，Al2O3 29. 84%。礦石中的稀土元素(E REY)主要以離子吸附態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和硅酸鹽結(jié)合態(tài)形式存在。首先將礦石與無水碳酸鈉混合均勻后在高溫下焙燒，礦物與Na2CO3發(fā)生化學反應而分解，礦物相的稀土元素(E REY)釋放出來；接著將焙燒產(chǎn)物進行水浸，水浸過程中稀土元素幾乎沒有浸出，但溶解了大部分可溶性物質(zhì)，從而減少后續(xù)酸浸溶液中的雜質(zhì)；接著將水浸濾渣進行鹽酸酸浸，大部分稀土元素浸出到溶液中；最后將酸浸濾液按一定的流速通過裝有樹脂的離子交換柱，吸附除去酸浸濾液中的大部分稀有金屬元素鎵，即得到富集稀土元素(E REY)的溶液，稀土元素以氯化物的形式存在于該溶液中。具體地，本發(fā)明所述煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，包括如下步驟(I)將礦石預先破碎、磨礦至粒度小于1mm，再與無水碳酸鈉按I :1_1. 5的質(zhì)量比混合均勻后，在馬弗爐中焙燒，得焙燒產(chǎn)物；(2)將上述步驟(I)所得焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于Imm,按固液比為Ig :10_20ml進行水浸，將水浸浸出液過濾，得濾渣；(3)將上述步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度小于1mm，再按固液比為Ig 20-40ml進行鹽酸酸浸，將酸浸浸出液過濾，得濾液；(4)將前處理的樹脂濕法裝柱，洗滌至中性；用濃鹽酸調(diào)整上述步驟(3)所得濾液至Cl—濃度為6-lOmol/L，再加熱到30°C _50°C后，按1_2滴/秒的流速通過裝有樹脂的離子交換柱進行吸附，收集吸附后的溶液，礦石中的稀土元素以氯化物的形式富集到該吸附后的溶液中。優(yōu)選地,上述步驟(I)中是將礦石預先破碎、磨礦至粒度小于0. 046mm。優(yōu)選地，上述步驟(2)中是將焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于0. 075mm。 優(yōu)選地,上述步驟(3)中是將水浸濾洛研磨至粒度小于0. 075mm。優(yōu)選地，上述步驟(I)中的焙燒溫度為800-900°C。優(yōu)選地，上述步驟(I)中的焙燒時間為0. 5-lh。優(yōu)選地，上述步驟(2)中的水浸溫度為60_100°C。優(yōu)選地，上述步驟(2)中的水浸時間為2_3h。優(yōu)選地，上述步驟(3)中鹽酸酸浸的鹽酸濃度為4_8mol/L。優(yōu)選地，上述步驟(3)中鹽酸酸浸的浸出時間為2_6h。優(yōu)選地，上述步驟(3)中鹽酸酸浸的浸出溫度為40-80° C。本發(fā)明所述煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法能有效浸出礦石中的稀土元素(E REY)，浸出率高，得到富集稀土元素的溶液，從而為此類新型礦床中稀土元素的精煉提供了前提條件。本發(fā)明所采用的試劑均為市售普通試劑，試驗設備要求簡單，生產(chǎn)成本較低，綠色環(huán)保。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式主要試劑無水碳酸鈉=Na2CO3含量>99. 8%，分析純，成都市科龍化工試劑廠；濃鹽酸HC1含量36%_38%，優(yōu)級純，四川西隴化工有限公司；超純水電阻率18. 2兆.歐姆。D201樹脂氯型717陰離子交換樹脂，交換容量>3. OmmoI/g,國藥集團化學試劑有
限公司。礦石主要成分及含量Ga85. 5 U g/g ；Nb 225 U g/g ； E REY 1585 U g/g ；Ti02
2.97% ；Si02 35. 69% ；A1203 29. 84%。實施例I(I)將礦石預先破碎、磨礦至粒度為-46 U m,再與無水碳酸鈉按I :1. 5的質(zhì)量比混合均勻后，在馬弗爐中于800-900°C下焙燒0. 5-lh，得焙燒產(chǎn)物；
(2)將步驟(I)所得焙燒產(chǎn)物研磨至粒度為-75iim，按固液比為Ig 10-20ml進行水浸，水浸溫度為60-100°C,水浸時間為2-3h,將水浸浸出液過濾,得濾洛；(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75iim，再按固液比Ig:20ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為4mol/L，酸浸溫度為40°C，酸浸時間為2h，將酸浸浸出液過濾，得濾液；(4)將前處理的樹脂濕法裝柱，洗滌至中性，用濃鹽酸調(diào)整步驟(3)所得濾液至Cl—濃度6-lOmol/L，再加熱到30°C _50°C后，按1_2滴/秒的流速通過裝有樹脂的離子交換柱進行吸附，收集吸附后的溶液，稀土元素以氯化物的形式富集到該吸附后的溶液中，稀土元素的浸出率如表I所示。表I [1^丫浸出率(％)
權(quán)利要求
1.一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將礦石預先破碎、磨礦至粒度小于1_，再與無水碳酸鈉按I:1-1. 5的質(zhì)量比混合均勻后，在馬弗爐中焙燒，得焙燒產(chǎn)物； (2)將步驟(I)所得焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于1mm，按固液比為Ig10-20ml進行水浸，將水浸浸出液過濾，得濾渣； (3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度小于1mm，再按固液比為Ig:20-40ml進行鹽酸酸浸，將酸浸浸出液過濾，得濾液； (4)將前處理的樹脂濕法裝柱，洗滌至中性；用濃鹽酸調(diào)整步驟(3)所得濾液至Cl—濃度6-lOmol/L，再加熱到30°C _50°C后，按1_2滴/秒的流速通過裝有樹脂的離子交換柱進行吸附，收集吸附后的溶液，稀土元素以氯化物的形式富集到該吸附后的溶液中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟(I)中是將礦石預先破碎、磨礦至粒度小于O. 046mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟(2)中是將焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于O. 075_。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟(3)中是將水浸濾洛研磨至粒度小于O. 075mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟(I)中的焙燒溫度為800-900°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟(I)中的焙燒時間為O. 5-lh。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟(2)中的水浸溫度為60-100°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟(2)中的水浸時間為2-3h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟(3)中鹽酸酸浸的鹽酸濃度為4-8mol/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟步驟(3)中鹽酸酸浸的浸出時間為2-6h。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，其特征在于所述步驟步驟(3)中鹽酸酸浸的浸出溫度為40-80° C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤系地層共伴生稀土元素的浸出方法，包括如下步驟(1)將礦石磨礦，再與無水碳酸鈉混合均勻后，進行焙燒；(2)取焙燒產(chǎn)物研磨后進行水浸，過濾，得濾渣；(3)將步驟(2)所得濾渣烘干，研磨，再進行鹽酸酸浸，過濾，得濾液；(4)用濃鹽酸調(diào)整步驟(3)所得濾液至Cl-濃度為6-10mol/L，通過裝有樹脂的離子交換柱進行吸附，收集吸附后的溶液，稀土元素以氯化物的形式富集到該吸附后的溶液中。利用本發(fā)明的方法不經(jīng)過物理化學選礦，而是直接通過煅燒-水浸-酸浸法，將礦石中的稀土元素(∑REY)浸出到溶液中，浸出率高，且試驗設備要求簡單，生產(chǎn)成本較低，綠色環(huán)保。
文檔編號C22B3/42GK102978379SQ20121050467
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李大華, 劉 東, 代世峰, 程軍, 胡波, 鄒建華, 田和明, 欒進華, 李甜, 劉峰, 楊洪永, 劉善德 申請人:重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院, 中國礦業(yè)大學(北京)