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從赤泥浸出液中分離提取稀土,為何選擇萃取法而非離子交換法?

作者:鄭州天一萃取

稀土元素被譽為“工業維生素”,具有優異的磁、光、電性能。大陸是稀土大國,有較為豐富的稀土資源,已探明的稀土儲量有3.7×105噸(折合成氧化物),占世界稀土資源總量的67%。大陸供應了全球稀土需求的97%,但是,據有關資料統計,大陸稀土資源儲量從20世紀70年代接近全球總量的90%,到80年代下降到69%,90年代末下降到45%左右,到目前更是下降到不足36%。按照目前的開采和出口規模,中國将從稀土礦的資源大國變成稀土貧國。随着新能源汽車等新興行業對稀土需求量的不斷增加,稀土資源日益緊缺,從二次資源中回收稀土已成為大勢所趨。

從赤泥浸出液中分離提取稀土,為何選擇萃取法而非離子交換法?

赤泥是氧化鋁生産過程中産生的固體廢物,主要含有 Fe、Si、Ca、Al、Ti 和少量的 Sc 等元素。赤泥中常見的稀土元素包括镧系元素(如镧、铈、镨、钕等)和钇系元素(如钇、镝、钬等),其含量多在500×10-6以上,富集系數約為2,具有較高的綜合利用價值。

中國氧化鋁産量占世界50%以上,每生産1t 氧化鋁,就會附帶1.0~2 t 的赤泥。每年因生産氧化鋁附帶産生的赤泥可達1億 t 以上,但綜合使用率僅為7.6%,并且主要應用于建材行業,其中的稀土元素無法得到充分利用。是以,采用合理的方法提取利用赤泥中的稀土元素,不僅能提高赤泥的綜合使用率、産生極高的經濟效益,同時也對環境保護以及實作稀土資源可持續發展有着重要的意義。

工藝

目前,從赤泥中浸出稀土元素的方法主要分為濕法浸出工藝和火法-濕法聯合工藝。由于其所選用的試劑以及操作工藝的不同,濕法浸出工藝可分為鹽酸浸出法、硫酸浸出法、硝酸浸出法、生物浸出法等;火法-濕法聯合工藝可分為高溫焙燒-浸出法和硫酸化焙燒-浸出法等。

無論是濕法浸出工藝還是火法-濕法聯合工藝,得到的富稀土浸出液中總會含有 Fe、 Al 等雜質,是以需要後續的分離工藝進行提純。目前廣泛應用赤泥浸出液中稀土的分離提取工藝有溶劑萃取法和離子交換法。離子交換法因受限于交換劑的性能和成本導緻應用較少。而萃取法由于工藝成熟、操作簡單且回收率高等優點,成為主要的分離提取工藝。

溶劑萃取法的原理是利用溶質在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中的溶解度的不同,使化合物轉移至目标溶劑中,進而達到分離的目的。和其他稀土元素相比,钪的離子半徑小、電子結構簡單,這使得钪的萃合物和其他稀土元素有所不同,适用于溶劑萃取法。 由于钪的提取必須除去鐵、钛等大量雜質,是以萃取劑和萃取工藝的選用是達到钪的高回收率的關鍵。目前常用的萃取劑主要分為磷酸類萃取劑、羧酸類萃取劑、伯胺等。

裝置

離心萃取機是一種新型、快速、高效的液液萃取分離裝置,它與傳統的萃取裝置如混合澄清槽、萃取塔等在工作原理上有本質的差別。

從赤泥浸出液中分離提取稀土,為何選擇萃取法而非離子交換法?

離心萃取機是利用電機帶動轉鼓高速轉動,密度不同且互不混溶的兩種液體在轉鼓或槳葉旋轉産生剪切力的作用下完成混合傳質,又在轉鼓高速旋轉産生的離心力作用下迅速分離,被廣泛應用到化工制藥、原料藥萃取、濕法冶金、環保、油水分離、食品等衆多領域。

從赤泥浸出液中分離提取稀土,為何選擇萃取法而非離子交換法?

CWL-M離心萃取機

資料來源:知網,知乎,等公開資料整理

圖檔來源:網絡

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