低濃度稀土溶液碳酸氫銨沉淀及結(jié)晶過程研究.pdf

1、碳酸氫銨沉淀工藝因其操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn),已成為從低濃度稀土溶液中提取稀土的主要方法之一,尤其是離子型稀土礦浸取液。但由于碳酸稀土溶解度很小,易析出無定形絮狀沉淀,從而造成沉淀體積大,難過濾,結(jié)晶困難等問題。針對該工藝存在的實(shí)際問題及難點(diǎn),本文以碳酸稀土沉淀及結(jié)晶過程和平衡溶液酸度變化之間的關(guān)系出發(fā),結(jié)合SEM、粒度分析及XRD等現(xiàn)代測試方法對沉淀物的形貌及粒度等進(jìn)行了表征,系統(tǒng)研究了碳酸稀土的沉淀及結(jié)晶過程,碳酸稀土的最佳形成條件及

2、影響因素,初步探討了碳酸稀土的結(jié)晶化反應(yīng)機(jī)理,并提出了制備晶型碳酸稀土沉淀的具體方法。
　　以低濃度的氯化稀土溶液為原料,對碳酸稀土的沉淀及結(jié)晶過程進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。研究發(fā)現(xiàn),碳酸稀土沉淀及結(jié)晶過程和平衡溶液酸度變化有對應(yīng)關(guān)系,隨體系pH值下降,無定形絮狀沉淀逐漸向晶型沉淀轉(zhuǎn)化,其下降幅度越大,說明結(jié)晶越好,下降速度越快,說明結(jié)晶速度越快。碳酸稀土結(jié)晶化反應(yīng)機(jī)理研究表明,碳酸稀土結(jié)晶過程中存在著一個消耗HCO—3和釋放H+的結(jié)晶化

3、反應(yīng),其結(jié)晶過程是一個晶體成核→晶體溶解→再結(jié)晶的動態(tài)平衡過程。因此提出了根據(jù)體系pH值的下降來評價碳酸稀土結(jié)晶特征的具體方法。
　　通過對碳酸稀土結(jié)晶形成條件及影響因素的研究,查明了影響結(jié)晶過程的主要因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn):影響碳酸稀土結(jié)晶過程的因素主要有[NH4HCO3]/[RE3+](摩爾比)、稀土濃度、陳化時間及雜質(zhì)含量等。輕型碳酸稀土易在低[NH4HCO3]/[RE3+](摩爾比)下結(jié)晶,稀土濃度過高或過低都對晶型沉淀的形成不利

4、。且隨陳化時間的延長,沉淀體積逐漸減少,顆粒逐漸長大,無定形絮狀沉淀逐漸向晶型沉淀轉(zhuǎn)化,最佳的陳化時間為40min。同時,體系中非稀土雜質(zhì)含量不僅會影響產(chǎn)品的質(zhì)量,也會降低碳酸稀土的結(jié)晶活性,特別是鋁離子、鐵離子的存在,隨其含量增加,碳酸稀土結(jié)晶活性逐漸變小,結(jié)晶速度逐漸變慢,直至難以形成晶型碳酸稀土。
　　實(shí)際稀土浸取液制備晶型碳酸稀土沉淀,其關(guān)鍵在于浸取液中的稀土濃度及雜質(zhì)含量。以尋烏稀土礦為浸取對象,采用控速淋浸工藝并優(yōu)化浸

5、取過程的主要參數(shù),在原礦含水率為0％,硫酸銨濃度為5%,浸取流速為0.42mL/min條件下,可獲得稀土浸取率為83.21%,浸取液中稀土濃度為2.26g/L的良好指標(biāo)。并進(jìn)一步對稀土浸取液進(jìn)行凈化處理,在稀土損失僅為4.43%的前提下,此時可獲得稀土濃度為2.15g/L,鋁、鐵離子含量分別為3.48mg/L、0.26mg/L的稀土除雜液。
　　在充分認(rèn)識碳酸稀土的沉淀及結(jié)晶過程,結(jié)晶化反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了以實(shí)際稀土浸取液為原