專利號
①實用新型 :一種離子型稀土礦的浸礦系統(tǒng)ZL 201320723877.4;
②發(fā)明專利 :一種稀土分離用萃取劑的在線皂化的方法ZL201010617820.7;
③實用新型 :一種稀土分離用萃取劑的在線皂化裝置ZL201020693922.3。
獲獎情況 1.“稀土生產(chǎn)無氨化工藝技術(shù)及應(yīng)用”獲2015年度江西省科學(xué)技術(shù)進步二等獎，2.“稀土生產(chǎn)無氨化工藝研究”獲2014年度中國
有色金屬工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)進步二等獎、2015年度中國五礦集團公司科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎、2017年度中國稀土科學(xué)技術(shù)獎二等獎、2015年度贛州市科技進步獎二等獎和2012-2013年度江西鎢業(yè)集團有限公司科學(xué)技術(shù)二等獎。
成果簡介：
1.主要技術(shù)內(nèi)容：
(1)對
離子型稀土礦進行無氨浸礦劑的浸礦試驗研究，開發(fā)出適合的無氨浸礦劑、浸礦工藝技術(shù)及母液無氨沉淀工藝技術(shù);
(2)通過對稀土萃取分離無氨在線皂化的試驗研究，開發(fā)出無氨在線皂化工藝技術(shù)及相應(yīng)設(shè)備;
(3)通過對稀土無氨沉淀的試驗研究，開發(fā)出無氨沉淀工藝技術(shù)。
2.解決關(guān)鍵問題
(1)無氨新型浸礦劑代替硫銨進行浸礦和無氨新型沉淀劑代替碳銨進行稀土浸出母液沉淀。通過無氨新型浸礦劑浸礦，浸出率與硫銨浸礦相當，無氨沉淀劑進行稀土浸出母液沉淀，能消除離子型稀土浸礦生產(chǎn)過程中氨氮對土壤和水體的污染，有利于環(huán)境保護，實現(xiàn)離子型
稀土資源的綠色開采。
(2)超細碳酸鈣替代氨水或氫氧化鈉進行在線皂化反應(yīng)。通過在線皂化使反應(yīng)后的有機相皂化值達到0.05～0.54mol/L，滿足萃取分離工藝要求，通過控制工藝操作條件，使稀土萃取分離過程稀土產(chǎn)品中非稀土雜質(zhì)氧化鈣的含量小于0.03%。通過對稀土分離過程無氨在線皂化技術(shù)的應(yīng)用，探索出一條節(jié)能減排新途徑，既可減輕稀土分離過程廢水處理負擔(dān)，避免環(huán)境污染，又可節(jié)省分離成本。
(3)碳酸鈉或碳酸氫鈉替代碳銨進行稀土沉淀。通過控制沉淀條件，滿足沉淀工藝要求，使稀土沉淀過程稀土產(chǎn)品中氧化鈉的含量小于0.03%。通過采用新型沉淀劑來沉淀稀土技術(shù)的應(yīng)用，做到在整個生產(chǎn)過程中氨氮零攝入，徹底解決稀土濕法冶煉過程產(chǎn)生的氨氮廢水對環(huán)境造成的嚴重污染問題，貫徹國家提倡的節(jié)能減排方針，真正實現(xiàn)離子型稀土的清潔生產(chǎn)。
(4)無氨皂化劑皂化設(shè)備。研制出一種使無氨皂化劑與有機相充分反應(yīng)的在線皂化設(shè)備和一種能均勻連續(xù)加料的固體粉末給料裝置，使工藝簡單易操作。
3.市場應(yīng)用與前景
(1)本項目的關(guān)鍵技術(shù)是在稀土生產(chǎn)過程中，采用不含氨氮的化工材料，從源頭上遏制氨氮的攝入，浸出母液含鐵、鋁、硅離子濃度與硫銨浸礦相當，有機相皂化實現(xiàn)在線連續(xù)一體化，且技術(shù)經(jīng)濟指標達到或超過采用硫銨浸礦、氨水皂化和碳銨沉淀同等要求。既解決了現(xiàn)有工藝產(chǎn)出大量含氨氮廢水的問題，又使得工藝簡單，易于控制。
(2)稀土生產(chǎn)無氨化工藝技術(shù)的實現(xiàn)解決了三大問題：a、無氨化工材料可以避免氨氮所帶來的生態(tài)環(huán)境的破壞，是符合社會可持續(xù)發(fā)展要求的新工藝技術(shù)，且不增加其他的非稀土雜質(zhì)種類和重金屬污染;b、無氨皂化劑價格便宜，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的競爭力;c、整體操作環(huán)境得到改善，不再有氨熏味。
(3)本課題符合國家節(jié)能減排的政策導(dǎo)向，針對目前稀土行業(yè)普遍存在的廢水中氨氮超標排放，生產(chǎn)成本高的問題而提出，在環(huán)境保護和降低成本方面都具有重要意義。隨著人們對生態(tài)環(huán)境保護意識的不斷加強，社會經(jīng)濟發(fā)展和人類生存環(huán)境保護之間的矛盾日益擴大，如何建立可持續(xù)發(fā)展的區(qū)域社會經(jīng)濟是各地政府所面臨的首要問題。實現(xiàn)綠色環(huán)保、規(guī)?；⒌统杀?、高附加值的生產(chǎn)經(jīng)營是稀土生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的總趨勢。
總之，本項目對水資源的保護有廣泛的社會效益，既降低了生產(chǎn)成本，使企業(yè)在市場上更具竟爭優(yōu)勢，同時工藝可靠、風(fēng)險小，易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。研發(fā)成果將直接應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，可在全省乃至全國稀土行業(yè)廣泛推廣，市場前景非常好。
應(yīng)用案例
1.應(yīng)用于四川江銅稀土有限責(zé)任公司“漫水灣8000t/a稀土冶煉分離項目”。該公司成立于2008年8月27日，截止到2011年6月，通過注資收購控股，已經(jīng)成為我國重要稀土礦開采、冶煉分離企業(yè)。公司總資產(chǎn)16.75億元，已形成年產(chǎn)20000噸稀土精礦，18000噸冶煉分離生產(chǎn)能力。該項目的實施完全做到氨氮零攝入、零排放，產(chǎn)品質(zhì)量指標達到合同要求。江銅漫水灣稀土冶煉分離廠年處理氟碳鈰鑭精礦10000噸(以REO68.5%計)，無氨技術(shù)實施后累計每年節(jié)約化工材料費用517萬元，廢水處理成本節(jié)約1906萬元，合計節(jié)約制造成本2423萬元，減排氨氮量3570噸。2012年～2014年三年期間，新增銷售額7.38億元，新增利潤9029萬元，新增出口額7516萬元。
2.應(yīng)用于國家離子型稀土資源高效利用工程技術(shù)中心“年處理300噸中釔富銪稀土冶煉分離中試線”和“年處理6000噸稀土廢料中試線”，每年可實現(xiàn)生產(chǎn)稀土產(chǎn)品1800噸左右，實現(xiàn)銷售收入約5億元，實現(xiàn)稅收2000萬元，實現(xiàn)利潤1億元。與傳統(tǒng)工藝相比，預(yù)計每年可節(jié)約化工材料費用230萬元，節(jié)約廢水處理費用1000萬元，減排氨氮量達1500噸。
研發(fā)背景
目前，國內(nèi)離子型稀土生產(chǎn)行業(yè)主要采用以下模式：稀土礦山采用硫銨作浸礦劑，碳銨作浸出母液沉淀劑進行混合稀土生產(chǎn)，稀土分離過程中則采用氨水或氫氧化鈉皂化有機相，碳銨或草酸作為沉淀劑進行稀土單一氧化物產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。
以上兩個生產(chǎn)過程均產(chǎn)出大量的氨氮廢水，環(huán)保治理問題突出。據(jù)統(tǒng)計，礦山每生產(chǎn)一噸離子型稀土氧化物需要的總水量為600噸(按原礦稀土品位0.07%、土壤含水率30%、稀土回收率70%計)，其中含氨氮量約2.82噸;每分離提純1噸離子型稀土氧化物約產(chǎn)出含氨氮廢水90噸，含氨氮量約0.746噸。礦山浸礦后排放的廢水約為需水總量的10%，即60噸，則兩項合計排放廢水量約為150噸，氨氮量合計為3.566噸。若國內(nèi)每年按5萬噸的離子型稀土氧化物的處理量計，每年產(chǎn)生的廢水量約為750萬噸，氨氮量約17.83萬噸。
另外，目前國內(nèi)氨氮廢水治理成本高、裝備要求嚴，同時在浸礦過程中大量的氨氮己滲透擴散至土壤和地下水中，對礦山區(qū)域造成不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)污染。綜合上述問題，急需合理的無氨技術(shù)來替代傳統(tǒng)技術(shù)。
本項目通過試驗，找出了合適的無氨浸礦劑浸礦，無氨皂化劑在線皂化，無氨沉淀劑進行稀土沉淀的工藝技術(shù)，從而實現(xiàn)了離子型稀土礦浸礦，稀土萃取分離皂化和稀土沉淀的無氨化清潔生產(chǎn)，技術(shù)經(jīng)濟指標達到或超過采用硫銨浸礦、氨水皂化和碳銨沉淀同等指標，并實現(xiàn)稀土分離在線皂化。該項目成果不僅達到氨氮零攝入的目的，保護環(huán)境，還降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力。而且從技術(shù)上徹底革除目前嚴重影響生態(tài)、造成環(huán)境污染的工藝，是造福于后代的示范工程。同時，也為稀土生產(chǎn)行業(yè)的治理整頓和規(guī)范化的管理提供有效的保障，掀起稀土冶煉行業(yè)新一輪的改革。
作用原理
(1)無氨浸礦劑代替硫銨浸礦原理
采用無氨浸礦劑代替硫銨溶液進行稀土浸礦，可達到硫銨浸礦劑進行稀土浸礦同等效果。同時，從技術(shù)上徹底革除了目前采用硫銨作為浸礦劑，碳銨作沉淀劑產(chǎn)生氨氮廢水，影響生態(tài)、造成環(huán)境污染的工藝，原理如下所示：
[Al2Si2O5(OH)4]m·nRE + 3nMe+=[Al2Si2O5(OH)4]m·3nMe + nRE3+(Me+為非氨元素)
2 RE3+ + 3CO32- = RE2(CO3)3↓
該項技術(shù)成果獲得了實用新型專利一項：《一種離子型稀土礦的浸礦系統(tǒng)》(專利號：ZL201320723877.4)。
(2)無氨皂化劑皂化有機相原理
利用無氨皂化劑替代氨水或氫氧化鈉與有機相反應(yīng)，使反應(yīng)后的有機相皂化值達到0.50～0.54mol/L，滿足萃取分離工藝要求，且不提高萃取分離體系各稀土產(chǎn)品中非稀土雜質(zhì)的含量，達到擬定目標。通過對稀土分離過程無氨在線皂化技術(shù)的應(yīng)用，探索出了一條節(jié)能減排新途徑，既可減輕稀土分離過程廢水處理負擔(dān)，避免環(huán)境污染，又可節(jié)約分離成本。
此外，研制出的一種使無氨皂化劑與有機相充分反應(yīng)的在線皂化萃取設(shè)備和一種能均勻連續(xù)加料的固體粉末給料裝置，使工藝簡單易操作。在稀土萃取分離過程中，采用無氨在線皂化技術(shù)，即用固體粉末給料裝置將無氨皂化劑均勻連續(xù)定量加至皂化槽，與有機相充分接觸后進行皂化，滿足稀土分離有機相所需稀土負載量的要求。確保不提高萃取分離體系各稀土產(chǎn)品中非稀土雜質(zhì)的含量，實現(xiàn)無氨皂化劑在線皂化。萃取分離所得的氯化稀土溶液采用無氨沉淀劑制備碳酸稀土，并確保各稀土產(chǎn)品中非稀土雜質(zhì)的含量小于0.05%。
用皂化的P507為萃取劑，則無氨皂化劑皂化和萃取基本反應(yīng)原理為：
CaCO3 + H2O = Ca (OH)2 +2CO2↑
2H2A2(O)+ Ca (OH)2 = Ca (HA2)2(O)+2H2O
2RE3+ + 3Ca (HA2)2(O)=2RE(HA2)3(O)+3Ca2+
該項技術(shù)成果分別獲得發(fā)明專利和實用新型專利各一項，分別為：《一種稀土分離用萃取劑的在線皂化的方法》(專利號：ZL201010617820.7)和《一種稀土分離用萃取劑的在線皂化裝置》(專利號：ZL201020693922.2)。
(3)無氨新型沉淀劑代替碳銨進行稀土沉淀
通過采用新型沉淀劑，控制沉淀條件，滿足沉淀工藝要求，且不提高稀土產(chǎn)品中非稀土雜質(zhì)的含量，做到在整個試驗過程氨氮零投入零產(chǎn)出。稀土溶液與沉淀劑的反應(yīng)機理是溶液中的稀土離子與沉淀劑中的陰離子進行反應(yīng)，生成難溶于水的沉淀物。無氨沉淀劑沉淀稀土?xí)r，其基本反應(yīng)為：
2RE3++ 3NaHCO3=RE2(CO3)3↓+3Na+ +3H+
2RE3++3Na2CO3=RE2(CO3)3↓+6Na+
市場分析 本項目成果解決了目前稀土生產(chǎn)過程中大量使用含氨氮化工材料遇到的生產(chǎn)廢水治理難且成本高的問題，從源頭上避免氨氮的攝入，降低成本，提高企業(yè)競爭力，為離子型稀土開采、分離和沉淀新工藝的推廣，解決資源開發(fā)與保護生態(tài)環(huán)境的矛盾，實現(xiàn)稀土清潔綠色生產(chǎn)提供了新的技術(shù)支撐，為稀土生產(chǎn)行業(yè)的治理整頓和規(guī)范化的管理提供有效的保障，使稀土生產(chǎn)更科學(xué)化、規(guī)范化。成功應(yīng)用案例也為本項目的技術(shù)推廣和實用提供了堅實有力的技術(shù)證明。
聲明：
“稀土生產(chǎn)無氨化工藝研究” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
506
編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：贛州有色冶金研究所
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
中冶有色技術(shù)平臺
2025年03月28日 ~ 30日 
