正交实验法优化高纯氧化钕制备工艺参数

利用草酸作为稀土沉淀剂,制备高纯氧化钕时,工艺条件控制不当,料液中的杂质会发生共沉淀现象,影响产品纯度。利用正交实验法优化草酸沉淀稀土的工艺参数,选择沉淀温度、草酸用量、沉淀pH值及陈化时间作为沉淀工艺的主要影响因素,采用极差和方差分析,发现各因素对稀土收率的影响显著性较小,对铝除杂率的显著性影响由大到小顺序为A(沉淀pH值)C(沉淀温度)B(草酸用量)D(陈化时间),降低沉淀pH值、增加草酸用量、降低沉淀温度、增加陈化时间有利于提高铝除杂率。制备高纯氧化钕的最佳工艺条件为沉淀pH值2.0,沉淀温度30℃,草酸用量1.8倍,陈化时间10 h。     

液相法制备碳酸钴及其结构表征

以工业生产氯化钴溶液为钴源,碳酸氢铵为沉淀剂,采用液相法制备碳酸钴。系统研究了沉淀过程碳酸氢铵用量、碳酸氢铵浓度、保温时间、陈化时间和反应温度对母液钴浓度和钴沉淀率的影响,得到优化沉淀工艺条件:碳酸氢铵单耗3.173g/g、碳酸氢铵浓度250g/L、保温时间10min、陈化时间30min、反应温度33℃,在优化条件下,母液钴浓度为0.045g/L,钴沉淀率达99.92%。碳酸钴粒度分布均匀且范围窄,D50=1.428-1.488μm,形貌为小颗粒球形团聚体,物相纯度高。     

从催化剂污泥中提取稀土试验研究

研究了用盐酸从催化废水治理产生的污泥中浸出稀土、铝、铁、硅,考察了浸出剂酸度、固液质量体积比、温度、浸出时间等对浸出率的影响。结果表明:在浸出剂盐酸浓度2.0mol/L、固液质量体积比1∶9、浸出时间0.5h条件下,稀土浸出率为96%,实现了稀土与铁、铝的初步分离;然后采用草酸盐沉淀法制得纯度为99%的草酸稀土。     

离子型稀土浸出液复合钠盐高效富集稀土

为实现无铵富集稀土,以复合钠盐为沉淀剂,对铝盐体系离子型稀土矿浸出液中稀土进行富集。考察了pH对稀土浸出液除铝效果的影响,研究了不同沉淀剂、沉淀剂配比及用量、终点pH、反应温度、反应时间、陈化时间对稀土沉淀率的影响。结果表明,在初始稀土浓度0.014 64 mol/L、铝浓度0.54 g/L、初始pH=3.89、反应温度25 ℃、反应时间60 min的条件下,除铝终点pH=4.93时,残余铝浓度为13.02 mg/L,稀土损失为1.2%;当复合沉淀剂用量为0.7倍理论量的70%NaHCO3+30%Na2CO3、沉淀终点pH=6.72、反应时间60 min、反应温度25 ℃、陈化时间40 min时,稀土沉淀率高达99.68%,灼烧后氧化稀土总量为96.48%,铝含量为0.52%。     

采用碳酸氢铵-氨水混合沉淀剂制备碳酸镧的研究

以碳酸氢铵-氨水作为混合沉淀剂,氯化镧溶液为料液,采用并流沉淀法制备碳酸镧产品,考察了底液中稀土浓度、反应时间及沉淀废水回用对产品质量的影响,并对产品物相结构和形貌进行了表征,最后与采用碳酸氢铵作为沉淀剂的工艺进行了技术指标对比。结果表明,在控制底液中稀土浓度为30g/L,反应时间为7h,沉淀废水回用的条件下,产品的主要成分为La_2(CO_3)3·8H_2O,Cl~-含量0.07%,稀土总量≥45%。沉淀1t稀土氧化物产出5.9m~3沉淀废水,废水中氯化铵含量为169g/L。与采用碳酸氢铵作为沉淀剂的工艺相比,采用混合沉淀剂一方面大幅降低了废水的产出量,进而减少了废水的治理成本;另一方面有效利用了C元素,从而降低了温室气体CO_2的排放量和碳酸氢铵的使用量,具有良好的经济和环境效益。     

提高南方矿稀土氧化物纯度的研究

研究了提高南方稀土混合氧化物纯度的工艺。研究结果表明：选择铵的强酸盐作浸矿剂，在浸矿剂中添加硫化铵等除杂剂并调节ｐＨ，对浸出的稀土料液调ｐＨ和加入除杂剂进行预处理；先用碳酸氢铵流出稀土，然后用草酸沉淀提纯；控制沉淀比、酸度和硫酸铵含量等条件，都可提高稀土纯度，且适合于处理各种料液。     

从钕铁硼废料中提取稀土工艺研究

采用氧化焙烧-盐酸分解法,研究从钕铁硼废料中提取稀土的工艺条件,探讨了焙烧温度和时间对铁的氧化率的影响,在浸出过程中考察了盐酸浓度、反应时间、反应温度以及液固比对稀土浸出率的影响,并分析了pH值和陈化时间对浸出液除杂效果的影响.结果表明:在700℃焙烧1.5 h,铁的氧化率最高,铁基本完全氧化成三价铁,在最佳浸出条件下稀土浸出率高达到99.33%,浸出液中和除杂时,调节pH值为3.5,陈化时间大于2 h,料液中非稀土杂质含量低,特别是铁仅为0.0014 g/L,浸出液完全达到稀土萃取的要求.      

用还原—酸浸—沉淀工艺从废FCC催化剂中回收稀土

研究了采用H_2O_2还原—盐酸浸出—沉淀工艺从废FCC催化剂中回收稀土,考察了温度、盐酸浓度、双氧水用量、浸出时间对稀土浸出率的影响。结果表明:控制温度为70℃,盐酸浓度为5mol/L、双氧水浓度为1.65mol/L、浸出时间1.5h,稀土浸出率为94.5%;酸浸液用NaOH调pH沉淀稀土,在溶液pH≥13条件下,氢氧化铝全部转化成偏铝酸钠,稀土以La(OH)3和Ce(OH)3混合物形式沉淀分离;适宜条件下,混合稀土回收率为92.8%,产品质量满足氧化镧铈原料的要求。     

灼烧温度对镨钕二元氧化物比表面积、密度影响的研究

以氯化镨钕溶液为原料液,分别用草酸、碳酸氢铵和碳酸钠为沉淀剂,制备镨钕草酸盐和碳酸盐,在800℃～1300℃范围内不同灼烧温度下制备出错钕二元氧化物,研究了灼烧温度对稀土氧化物的比表面积和密度的影响.     

稀土玻璃废料中稀土及有价元素的回收

研究了一种从某种稀土光学玻璃中回收稀土和铌、锆的湿法工艺。此工艺首先采用盐酸酸浸出稀土,然后加入一定量的碱保持微沸30 min,过滤后得到稀土滤液和铌锆的水解固体。研究了影响稀土浸出的条件,盐酸浓度、温度、浸出时间、液固比和搅拌速率,通过酸浸正交实验得出了这些影响因素的优组合,在优组合的条件下,Y、La、Gd的浸取率分别为100.00%、99.98%、99.96%;盐酸滤液经草酸沉淀、过滤、洗涤、灼烧获得稀土混合氧化物纯度为99.80%,总回收率高达99.6%。水解获得的铌、锆混合物经过草酸溶解、加Na_2CO_3沉淀铌,使铌、锆得到了分离;铌、锆的回收率分别到达91.68%、99.47%。     

从某稀土尾矿中回收稀土试验研究

研究了采用浸出—净化—沉淀工艺从某离子吸附型稀土尾矿中回收稀土,考察了硫酸质量浓度、浸出时间、浸出温度、液固体积质量比等因素对稀土浸出率的影响。结果表明:在浸出时间3h、硫酸质量浓度150g/L、浸出温度80℃、液固体积质量比3∶1条件下,稀土浸出率达96.44%。该方法对于从同类矿石中回收稀土有一定参考意义。     

从废弃荧光粉中浸出稀土及其动力学分析

废弃荧光粉含有大量稀土,是主要的二次资源。研究了用盐酸从废弃荧光粉中浸出稀土,考察了盐酸浓度、液固体积质量比、反应时间及温度对稀土浸出率的影响,分析了浸出过程动力学。试验结果表明:在室温、盐酸浓度为4mol/L、浸出时间为6h、液固体积质量比为5∶1条件下,稀土浸出率可达92.71%;稀土浸出过程受扩散控制,符合未反应核收缩模型,反应活化能为25.22kJ/mol。     

氨浸工艺从废旧锂电池中选择性回收有价金属

研究了碳酸氢铵-还原剂体系选择性浸出废旧三元锂电池中锂、镍、钴的过程。考察了浸出温度、碳酸氢铵浓度、还原剂的种类和浓度、固液比及浸出时间等对有价金属浸出率的影响,并通过XRD、SEM-EDS和FT-IR等表征方法对选择性浸出机理进行了初步探明。结果表明：在浸出温度80 ℃、浸出时间2.5 h、碳酸氢铵浓度2.5 mol/L、固液比50 g/L、还原剂亚硫酸钠浓度0.6 mol/L的条件下,锂、镍、钴的浸出率分别为96.86%、96.36%、93.43%,而锰几乎不被浸出。碳酸氢铵-亚硫酸钠还原浸出体系可以实现从废旧三元锂电池材料中高效、选择性回收锂、镍和钴。     

废旧镍氢电池负极板中稀土的回收

采用湿法冶金工艺,回收废旧镍氢电池负极板中的稀土（RE）元素,用硫酸浸出负极板中的有价金属,分析硫酸浓度、浸出温度、浸出时间等因素对稀土元素浸出率的影响,在硫酸浓度为2.0 mol/L、浸出温度为60℃、浸出时间120 min下,RE的浸出率为92.31%.采用磷酸二异辛酯（P204）为萃取剂萃取浸出液中的稀土,当P204在煤油中的比率为20%时,萃取率为92.86%.用硫酸钠沉淀溶液中的稀土,浸出液中稀土元素回收率可达98.78%.采用XRD和SEM分析表征回收的稀土氧化物的物相和表面形貌,结果表明,回收产物为铈系稀土氧化物,为立方晶系,呈面心立方结构,表面形貌为棱柱形.     

菱镁矿酸浸液制备高纯氢氧化镁

采用低品位菱镁矿酸浸得到的硫酸镁溶液为原料，以氨水为沉淀剂制备出了纯净度高且性能优良的高纯氢氧化镁。通过改变硫酸镁浓度、反应时间和温度、氨水浓度、陈化温度和陈化时间，考察不同条件下镁的沉淀效果。确定的最佳工艺条件为：陈化温度55 ℃、陈化时间60 min、硫酸镁溶液浓度1.5 mol/L、反应时间50 min、反应温度55 ℃、氨水浓度21%，在此条件下Mg2+的沉淀率可达到90%以上。所得样品氢氧化镁晶型完整，粒径小且均匀，呈规则球状，有少量的团聚现象，平均粒径2 μm左右，纯度达到99.5%以上，高于工业用氢氧化镁一级品标准（HG/T 3607—2000）的要求。     

硫化铅精矿三氯化铁浸出新工艺研究

研究了三氯化铁浸出硫化铅精矿,并在浸出后期沉淀银、铜、铋。通过试验,得出新工艺的最佳工艺条件为：三氯化铁质量浓度为140 g/L,氯化钠浓度为6 mol/L,浸出时间2 h,浸出温度90℃,沉淀剂用量为理论量的1.6倍,沉淀反应温度85℃,沉淀反应时间10 min。在此条件下,铅的浸出率达到98.41%,浸出渣中硫、银、铜、铋的富集率分别达90%,99%,98.5%,97%以上。     

从风化壳淋积型稀土矿除杂渣中酸浸稀土和铝

研究了用盐酸从风化壳淋积型稀土矿除杂渣中浸出稀土和铝,考察了盐酸浓度、温度、液固体积质量比和浸出时间对稀土、铝及杂质离子浸出率的影响。结果表明:在盐酸浓度1 mol/L、液固体积质量比10/1、温度40℃条件下浸出30 min,镧、钇、铝浸出率分别为85%、66%和48%,杂质离子铁、钾、镁浸出率均较低;酸浸液用100 g/L碳酸氢铵溶液调pH分步沉淀铝和稀土,铝和稀土最终回收率分别为46%和75%。采用该工艺可实现二次资源综合回收,有较好经济效益。     

废弃稀土抛光粉再生利用的研究

通过对废弃稀土抛光粉再生利用的研究发现,以浓硫酸为浸出液时,硫酸和废弃抛光粉质量比为1.5,浸出反应温度160℃,浸出时间3 h时,稀土的浸出率达到92.3%。通过扫描电镜发现稀土氧化物随着煅烧温度的升高粒径逐渐变小。在550℃时,稀土氧化物晶体开始形成小颗粒有规则的晶体。对抛光粉的抛光性能研究发现,再生抛光粉比市售的抛光粉性能要好。氧化铈含量为85.37%的再生抛光粉,抛光60 min,抛蚀量可以达到437nm/min,并随着再生抛光粉的氧化铈含量的增加会提高打磨性能。     

稀土电解熔盐渣焙烧产物酸浸提取稀土、锂和氟

稀土电解熔盐渣经过氧化钙和硫酸铝协同焙烧活化得到焙烧渣,采用硫酸浸出高效提取焙烧渣中稀土、锂、氟,系统考察了不同酸浸条件对稀土、锂、氟浸出率的影响。针对较优酸浸条件下的浸出液,用硫酸钠沉淀析出稀土复盐沉淀,实现稀土分离。结果表明:较优酸浸条件为硫酸浓度4 mol/L、液固体积质量比10:1（单位:mL/g）、浸出温度90 ℃、浸出时间4 h,熔盐渣中镨、钕、钆、锂、氟的浸出率分别为95.83%、96.55%、93.06%、95.52%、94.85%。稀土复盐沉淀纯度高,稀土回收率达99.3%以上。该方法可以高效回收稀土熔盐电解渣中稀土、锂、氟有价元素,对提升稀土熔盐电解渣的全组分利用具有重要意义。      

氧化钙沉淀富集低浓度硫酸稀土溶液中稀土的研究

氧化钙沉淀富集离子型稀土矿浸出液中稀土的工艺可消除传统碳酸氢铵沉淀过程中存在的氨氮污染,同时补充镁钙复合浸取剂中消耗的钙离子,实现镁钙的有效循环。为此,本文以氧化钙作为沉淀剂,进行了无氨沉淀富集低浓度硫酸稀土溶液中稀土的研究,以期为氧化钙沉淀富集工艺提供数据基础。研究表明,当氧化钙沉淀过程终点pH为9.5时,稀土沉淀率达到99%以上。在最佳沉淀条件下,即温度为45℃、氧化钙消化液浓度为0.5 mol·L~(-1)(以氢氧根计)、加料速度为1.5 ml·min~(-1)、水洗体积为200 ml时,沉淀产物中稀土纯度达83.81%。然而溶液中硫酸根会参与配位沉淀形成碱式硫酸稀土,使得沉淀产物中SO_3含量达12.30%。为了降低沉淀产物中SO_3含量,分别采用乙酸钠、氢氧化钠、丁二酸钠溶液作为洗涤剂对氢氧化稀土滤饼进行搅拌洗涤,利用洗涤剂中阴离子与硫酸根的竞争配位作用,最终获得的沉淀产物中稀土纯度可分别提高至85.83%, 90.40%, 93.09%。可见,通过氧化钙沉淀及氢氧化钠洗涤过程的条件控制,有望获得纯度达标的离子型稀土矿混合稀土氧化物。