本發(fā)明涉及一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法，涉及濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

白云鄂博礦選鐵、稀土和螢石的尾礦經(jīng)弱磁選和強(qiáng)磁選可回收鐵，通過(guò)浮選可回收鈮、鈧及稀土，最終尾礦中的鈮、鈧含量分別達(dá)到0.36％和0.03％，均為原礦鈮、鈧含量的3倍左右，鈮、鈧資源得到有效富集，具有較高的回收價(jià)值。此外，還有少量的在浮選過(guò)程中未能回收的稀土元素還存于尾礦中，含量約為2.14％。充分回收尾礦中的鈮、鈧及稀土等稀有金屬對(duì)于實(shí)現(xiàn)白云鄂博礦產(chǎn)資源的綜合利用具有重要意義。

目前，包鋼選礦廠以選鐵、稀土和螢石的尾礦為原料，通過(guò)浮選得到品位為4％，收率為30％左右的鈮精礦。在此基礎(chǔ)上，采用強(qiáng)磁選工藝獲得鈧精礦，采用濃硫酸于高壓反應(yīng)釜中浸取鈮、鈧。此方法可使鈮浸出率達(dá)到65％，鈧浸出率達(dá)到90％以上。

上述方法的優(yōu)點(diǎn)是采用鈮、鈧精礦進(jìn)行濕法浸出，浸出液中雜質(zhì)含量相對(duì)較少，可在一定程度上減輕浸出液除雜的工作量。缺點(diǎn)是目前的選鈮藥劑性能尚未過(guò)關(guān)，浮選精礦不但雜質(zhì)含量較多，且鈮礦物回收率過(guò)低，很大一部分鈮礦物仍滯留于尾礦中，進(jìn)入浸出流程的礦物量相對(duì)較少，會(huì)對(duì)鈮、鈧的最終回收率產(chǎn)生影響。此外，通過(guò)磁選所得到的含鈧礦物也存在同樣問(wèn)題，加之，加壓酸浸工藝對(duì)設(shè)備強(qiáng)度及耐腐蝕性要求較高，加大了工藝成本，同時(shí)，在整個(gè)工藝過(guò)程中無(wú)法對(duì)稀土資源進(jìn)行二次回收。

此外，還有諸多方法可有效浸出鈮、鈧礦物，但是均存在一定的缺點(diǎn)或局限性。例如，硫酸低溫分解鈮礦物的方法，只能用于易分解的鈮礦物，且耗酸量較大；氫氟酸法分解鈮礦物，會(huì)產(chǎn)生有毒氣體HF；氯化法分解鈮礦物，對(duì)設(shè)備腐蝕及環(huán)境污染較重，操作環(huán)境較差；氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液浸取鈧的方法，使得過(guò)濾過(guò)程固液分離困難，成本高；濃鹽酸直接浸鈧的方法，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，浸出率較低，且高濃度的鹽酸揮發(fā)性較強(qiáng)，該工藝的作業(yè)條件相對(duì)較差。

綜上所述，急需提供一種操作簡(jiǎn)單，低能耗，綠色環(huán)保，工藝成本低，能夠有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧及稀土，且鈮、鈧及稀土的浸出率高的從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法，該方法操作簡(jiǎn)單，能耗低，綠色環(huán)保，工藝成本低，能夠有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧及稀土，且鈮、鈧及稀土的浸出率高。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法，包括以下步驟：

S1、在選鐵、稀土和螢石的尾礦中添加氫氧化鈣和氯化鈉，混合均勻得到混合物，并將混合物焙燒后得到焙燒礦；

S2、對(duì)步驟S1中的焙燒礦進(jìn)行球磨處理；

S3、將步驟S2中球磨處理的焙燒礦與鹽酸混合，加熱浸出，并過(guò)濾浸出物，得到浸出渣Ⅰ以及富含稀土和鈧的浸出液Ⅰ；

S4、將步驟S3中的浸出渣Ⅰ烘干，采用濃硫酸加熱浸出的方法對(duì)浸出渣Ⅰ進(jìn)行浸出，并過(guò)濾浸出物，得到浸出渣Ⅱ和富含鈮的浸出液Ⅱ。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，所述S1中的氫氧化鈣的質(zhì)量為尾礦質(zhì)量的20％-100％，氯化鈉的質(zhì)量為尾礦質(zhì)量的10％-100％；

優(yōu)選的，所述S1中的氫氧化鈣的質(zhì)量為尾礦質(zhì)量的50％，氯化鈉的質(zhì)量為尾礦質(zhì)量的30％。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，所述S1中的焙燒溫度為750℃-900℃，焙燒時(shí)間為90min-150min；

優(yōu)選的，所述S1中的焙燒溫度為800℃，焙燒時(shí)間為120min。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，在所述S2中，球磨處理后焙燒礦中磨礦粒度小于等于75μm的礦量不低于總礦量的95％。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，所述S3中的鹽酸的濃度為3mol/L-9mol/L，鹽酸與焙燒礦的液固比為(6-10)ml:1g；

優(yōu)選的，所述S3中的鹽酸的濃度為6mol/L，鹽酸與焙燒礦的液固比為8ml:1g。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，所述S3中的浸出溫度為80℃-95℃，浸出時(shí)間為90min-150min；

優(yōu)選的，所述S3中的浸出溫度為90℃，浸出時(shí)間為120min。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，在所述S3中，采用水浴加熱裝置進(jìn)行加熱。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，所述S4中的濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％或93％。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，所述S4中的濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質(zhì)量比為11.04:1-18.4:1；

優(yōu)選的，所述S4中的濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質(zhì)量比為13.56:1。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進(jìn)，所述S4中的浸出溫度為250℃-320℃，浸出時(shí)間為50min-90min；

優(yōu)選的，所述S4中的浸出溫度為300℃，浸出時(shí)間為60min。

(三)有益效果

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的氯化鈉熔點(diǎn)較低，氯化鈉可在低溫下為反應(yīng)體系提供液相，加強(qiáng)反應(yīng)物傳質(zhì)的進(jìn)行，可有效降低目標(biāo)礦物與氫氧化鈣的反應(yīng)溫度。氫氧化鈣起活化作用和分解作用，氫氧化鈣在加熱條件下可與鈮礦物反應(yīng)生成易于被酸浸出的化合物，且氫氧化鈣與含鈧礦物發(fā)生反應(yīng)，對(duì)礦物的結(jié)構(gòu)造成破壞，有利于酸對(duì)鈧的浸出，從而提高尾礦中鈮、鈧的浸出率。稀土礦物在氫氧化鈣的作用下分解為稀土氧化物，進(jìn)而可被鹽酸浸出，從而提高了稀土的浸出率。另外，球磨處理有利于鈮、鈧及稀土被酸浸出，浸出速度快且浸出徹底，進(jìn)一步提高了尾礦中鈮、鈧及稀土的浸出率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)單，能耗低，綠色環(huán)保，工藝成本低，能夠有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧及稀土，且鈮、鈧及稀土的浸出率高，其中，鈮的浸出率不低于80％，鈧的浸出率不低于90％，稀土的浸出率不低于90％。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如圖1所示，實(shí)施例1提供了一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法，其中，原料選自白云鄂博礦選鐵、稀土和螢石的尾礦，其中主要的稀有金屬包括鈮、鈧以及前序稀土浮選工藝中未回收的少量稀土。尾礦中的鈮、鈧及稀土的含量分別如下：w(Nb₂O₅)＝0.36％，w(Sc₂O₃)＝0.03％，w(REO)＝2.4％。

S1、取上述尾礦100g，加入50g氫氧化鈣和30g氯化鈉，將三者混合均勻，得到混合物，將混合物在800℃下焙燒120min，得到焙燒礦。

S2、通過(guò)球磨設(shè)備對(duì)焙燒礦進(jìn)行球磨處理，且保證球磨處理后焙燒礦中磨礦粒度小于等于75μm的礦量不低于總礦量的95％。

S3、取20g球磨處理的焙燒礦，加入160ml濃度為6mol/L的鹽酸，90℃水浴加熱浸出120min，過(guò)濾浸出物進(jìn)行固液分離，得到浸出渣Ⅰ以及富含稀土和鈧的浸出液Ⅰ。其中，水浴加熱的方式能夠使溫度更均勻，有利于酸對(duì)稀土和鈧的浸出。

S4、將浸出渣Ⅰ進(jìn)行烘干處理，按照濃硫酸與浸出渣Ⅰ質(zhì)量比14.72:1加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)98％的濃硫酸，攪拌均勻，在300℃下浸出60min，過(guò)濾浸出物進(jìn)行固液分離，得到浸出渣Ⅱ和富含鈮的浸出液Ⅱ。

實(shí)施例1采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(簡(jiǎn)稱ICP光譜儀)分別對(duì)步驟S3得到的浸出液Ⅰ和步驟S4中得到的浸出液Ⅱ進(jìn)行元素分析，并通過(guò)計(jì)算可得鈮、鈧、稀土的浸出率分別為84.02％，94.93％，98.35％。

同實(shí)施例1的步驟類似，實(shí)施例2-9是通過(guò)調(diào)整步驟S1中的焙燒溫度及焙燒時(shí)間，步驟S3中的浸出溫度及浸出時(shí)間，步驟S4中的浸出溫度及浸出時(shí)間，氫氧化鈣的質(zhì)量，氯化鈉的質(zhì)量，鹽酸的濃度，鹽酸與焙燒礦的液固比，濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質(zhì)量比等參數(shù)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例2-9的工藝條件，以及得到的鈮、鈧和稀土的浸出率情況具體如表1所示。

表1：實(shí)施例2-9的工藝條件及鈮、鈧和稀土的浸出率情況。

在上述各個(gè)實(shí)施例中，氫氧化鈣起活化作用和分解作用，氫氧化鈣在加熱條件下可與鈮礦物反應(yīng)生成易于被酸浸出的化合物。氫氧化鈣與含鈧礦物發(fā)生反應(yīng)，對(duì)礦物的結(jié)構(gòu)造成破壞，有利于酸對(duì)鈧的浸出，從而提高尾礦中鈮、鈧的浸出率(鈮的浸出率不低于80％，鈧的浸出率不低于90％)。稀土礦物在氫氧化鈣的作用下分解為稀土氧化物，進(jìn)而可被鹽酸浸出，從而使得稀土的浸出率不低于90％。

氫氧化鈣的質(zhì)量(氫氧化鈣的質(zhì)量為尾礦質(zhì)量的20％-100％)是根據(jù)鈮、鈧及稀土浸出率來(lái)確定的。在保證高的鈮、鈧及稀土浸出率的前提下，為了盡可能降低工藝成本，氫氧化鈣的質(zhì)量本著低添加量的原則來(lái)選擇，氫氧化鈣的質(zhì)量?jī)?yōu)選為尾礦質(zhì)量的50％。

氯化鈉的熔點(diǎn)(801℃)較低，其可在低溫下為反應(yīng)體系提供液相，加強(qiáng)反應(yīng)物傳質(zhì)的進(jìn)行，可有效降低目標(biāo)礦物與氫氧化鈣的反應(yīng)溫度。如果不加入氯化鈉，要實(shí)現(xiàn)氫氧化鈣對(duì)鈮礦物的活化與分解，反應(yīng)體系所需溫度就要更高一點(diǎn)，而高溫會(huì)導(dǎo)致稀土焙燒成難以用酸浸出的氧化物，不利于稀土從尾礦中浸出，從而降低了尾礦中稀土的浸出率。氯化鈉的加入可促成鈮、鈧及稀土的低溫分解。

為了獲得高的稀土浸出率(90％以上)，氯化鈉的質(zhì)量為尾礦質(zhì)量的10％-100％。為了盡可能降低工藝成本，氯化鈉的質(zhì)量?jī)?yōu)選為尾礦質(zhì)量的30％。

上述各實(shí)施例的焙燒溫度的確定方法為，挑選純礦物(不含其他脈石，純凈的鈮礦物)，加入氫氧化鈣，混合均勻后對(duì)混合物做差熱分析，初步確定確定純礦物與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的溫度，然后在此溫度附近進(jìn)行試驗(yàn)，即可確定本發(fā)明的尾礦與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的溫度范圍。含鈧礦物和稀土礦物反應(yīng)溫度的確定也是采用上述類似方法，即挑選含鈧礦物或稀土礦物與氫氧化鈣混合均勻，之后對(duì)混合物做差熱分析，初步確定含鈧礦物或稀土礦物與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的溫度的大概范圍，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確定本發(fā)明的尾礦與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的溫度范圍。

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終可獲得焙燒溫度范圍為750℃-900℃。在保證高的鈮、鈧及稀土浸出率，盡可能降低工藝成本的情況下，焙燒溫度優(yōu)選溫度較低的800℃。

焙燒時(shí)間的范圍90min-150min可根據(jù)最終鈮、鈧及稀土浸出率來(lái)確定。為了保證高的鈮、鈧及稀土浸出率，盡可能降低工藝成本的情況下，焙燒時(shí)間優(yōu)選時(shí)長(zhǎng)較短的120min。

球磨處理的目的是利于鈮、鈧及稀土被酸浸出，浸出速度快且浸出徹底。球磨粒度范圍是根據(jù)鈮、鈧及稀土的浸出率確定的。為了保證高的鈮、鈧及稀土浸出率，球磨處理后焙燒礦中磨礦粒度小于等于75μm的礦量不低于總礦量的95％。

在步驟S3中，鹽酸的濃度(3mol/L-9mol/L)，浸出過(guò)程中鹽酸與焙燒礦的液固比((6-10)ml:1g)，浸出溫度(80℃-95℃)，浸出時(shí)間(90min-150min)的范圍是根據(jù)稀土和鈧的浸出率來(lái)確定的。在保證高稀土、鈧的浸出率的前提下，上述濃度和質(zhì)量的鹽酸，可有利于稀土和鈧被鹽酸浸出，浸出速度快，工藝成本低。鹽酸濃度過(guò)低或/和質(zhì)量過(guò)低，則減慢了稀土和鈧被鹽酸浸出的速度，延長(zhǎng)了浸出的時(shí)間；鹽酸過(guò)高或/和質(zhì)量過(guò)高，則造成浪費(fèi)，增加工藝成本。

在步驟S4中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的濃硫酸是科研機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室普遍使用的，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93％的濃硫酸是工業(yè)企業(yè)中普遍使用的。濃硫酸的質(zhì)量(濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質(zhì)量比為11.04:1-18.4:1)、浸出溫度(250℃-320℃)和浸出時(shí)間(50min-90min)范圍是根據(jù)鈮的浸出率來(lái)確定的。在保證高鈮的浸出率的前提下，為了盡可能降低工藝成本，濃硫酸的質(zhì)量、浸出溫度和浸出時(shí)間分別本著低添加量、低溫和短時(shí)間的原則來(lái)選擇。濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質(zhì)量比優(yōu)選13.56:1，浸出溫度優(yōu)選300℃，浸出時(shí)間優(yōu)選60min。

綜上所述，本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)單，能耗低，綠色環(huán)保，工藝成本低，能夠有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧及稀土，且鈮、鈧及稀土的浸出率高。

以上結(jié)合具體實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。