一種循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，其特征是：首先利用硝酸對負(fù)載稀土的有機(jī)相進(jìn)行反萃，或是將混合或單一碳酸稀土用硝酸溶解得到硝酸稀土溶液，將該硝酸稀土溶液加熱蒸發(fā)濃縮得到稀土硝酸鹽和冷凝水，焙燒此稀土硝酸鹽直至全部轉(zhuǎn)化為稀土氧化物，并用濃縮過程中產(chǎn)生的冷凝水吸收焙燒產(chǎn)生的全部含氮?dú)怏w，采用硝酸工業(yè)吸收含氮?dú)怏w的工藝制取硝酸，再循環(huán)利用硝酸重復(fù)以上工藝過程，實(shí)現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是：工藝中不消耗化工材料及純水，產(chǎn)生廢物循環(huán)利用；工藝過程中不產(chǎn)生廢水和廢渣，解決了稀土沉淀廢水的問題；工藝能耗低；提高了稀土的收率。
【專利說明】一種循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，屬于稀土濕法冶金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)上生產(chǎn)稀土氧化物的主要工藝過程為:首先鹽酸反萃稀土負(fù)載有機(jī)得到氯化稀土溶液，在一定條件下，用碳酸氫銨沉淀氯化稀土溶液，得到碳酸稀土并產(chǎn)生大量的氯化銨廢水。最后碳酸稀土經(jīng)過焙燒得到稀土氧化物。該工藝存在以下問題:第一、原料消耗高，廢水量大，二次污染嚴(yán)重。生產(chǎn)I噸稀土氧化物大約消耗1.55噸鹽酸以及1.6噸碳酸氫銨，并產(chǎn)生13立方米的氯化銨廢水。第二、廢水無法達(dá)標(biāo)排放，處理成本高。第三、碳酸鹽焙燒生產(chǎn)稀土氧化物，會產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w，污染環(huán)境而且碳酸稀土的分解溫度較高使得能耗也偏高。第四、使用大量的化工材料也引入了許多非稀土雜質(zhì)，使稀土產(chǎn)品的純度降低，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。第五、該生產(chǎn)工藝為開放式流程，生產(chǎn)過程中出口多，導(dǎo)致稀土的收率偏低。所以該工藝是一個高耗能，高消耗，高污染的生產(chǎn)工藝，不符合清潔化生產(chǎn)及未來循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對以上現(xiàn)有工藝的不足，提供一種循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
首先利用硝酸對負(fù)載稀土的有機(jī)相進(jìn)行反萃，或是將混合或單一碳酸稀土用硝酸溶解得到硝酸稀土溶液，將該硝酸稀土溶液加熱蒸發(fā)濃縮得到稀土硝酸鹽和冷凝水，焙燒此稀土硝酸鹽直至全部轉(zhuǎn)化為稀土氧化物，并用濃縮過程中產(chǎn)生的冷凝水吸收焙燒產(chǎn)生的全部含氮?dú)怏w，采用硝酸工業(yè)吸收含氮?dú)怏w的工藝制取硝酸，再循環(huán)利用硝酸重復(fù)以上工藝過程，實(shí)現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)。
[0005]所述的循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，其特征在于該工藝使用的循環(huán)物質(zhì)是硝酸和純水。
[0006]所述硝酸反萃的濃度為3mol/L~10mol/L，硝酸稀土溶液的濃度為lmol/L~2mol/L,硝酸鈰的濃縮溫度60°C~227°C，焙燒溫度227°C~700°C，其他硝酸稀土溶液的濃縮溫度60V~300°C，焙燒溫度300°C~800°C。焙燒硝酸稀土產(chǎn)生的氮氧化物利用硝酸工業(yè)中氮氧化物的吸收工藝進(jìn)行處理，制取硝酸，最終得到包括鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥和釔中的一種或幾種元素混合的稀土氧化物。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明的生產(chǎn)稀土氧化物的整個生產(chǎn)過程中不消耗任何化工材料及純水，產(chǎn)生的廢物都進(jìn)行了循環(huán)利用。
[0008](2)本發(fā)明的生產(chǎn)稀土氧化物的工藝過程中不產(chǎn)生任何廢水和廢渣，創(chuàng)造性的解決了稀土沉淀廢水的問題，按照每年生產(chǎn)10萬噸稀土氧化物計(jì)算，可少排放130萬立方米的氨氮廢水。
[0009](3)本發(fā)明的生產(chǎn)稀土氧化物的工藝方法沒有在生產(chǎn)過程引入非稀土雜質(zhì)，避免了對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。
[0010](4)本發(fā)明的生產(chǎn)稀土氧化物的工藝方法流程短，節(jié)約了生產(chǎn)成本；稀土硝酸鹽分解溫度低于稀土碳酸鹽的分解溫度，所以該工藝能耗低。
[0011](5)該工藝實(shí)現(xiàn)了閉合生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中稀土沒有損失，提高了稀土的收率，減少了資源浪費(fèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為循環(huán)利用硝酸生產(chǎn)稀土氧化物的主要工藝流程圖；
圖2為硝酸稀土焙燒制取稀土氧化物和硝酸的實(shí)驗(yàn)裝置圖；
圖中:1、空氣泵，2、管式爐，3、石英管，4、集氣瓶，5、氣體細(xì)化器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在鑭系稀土元素的硝酸鹽中，鈰元素為變價(jià)元素；鑭元素在所有鑭系稀土元素中活性最高，硝酸鑭的熱穩(wěn)定也最好，所以我們選取硝酸鈰和硝酸鑭做單一稀土硝酸鹽熱分解制取硝酸的實(shí)驗(yàn)，同時我們選取硝酸鐠釹做混合稀土硝酸鹽熱分解制取硝酸的實(shí)驗(yàn)。
[0014]實(shí)施例1:從生產(chǎn)硝酸鈰的萃取槽中取200mL硝酸鈰溶液，濃度為1.71mol/L,PH~2.0。將硝酸鈰溶液放入到管式爐的石英管內(nèi)，石英管的一端連接空氣泵，另一端用玻璃管連通到集氣瓶內(nèi)，在玻璃管的出口處`連接氣體分散器，考慮到尾氣凈化，采用兩級集氣瓶吸收氣體，第一級集氣瓶內(nèi)放入400mL的純水，第二級集氣瓶內(nèi)放入400mL碳酸氫鈉的飽和溶液，裝置如圖2所示。打開空氣泵，將管式爐升溫至170°C，升溫時間為0.5小時，保溫40分鐘。然后將管式爐升溫至650°C并保溫6小時，升溫時間為2小時。當(dāng)石英管內(nèi)沒有棕色氣體產(chǎn)生時。停止通入空氣。實(shí)驗(yàn)完成后測量第一個集氣瓶內(nèi)的硝酸濃度為:11.14%。氧化鈰固體的質(zhì)量為55.73g，氧化鈰的稀土和非稀土雜質(zhì)含量如表1所示，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)符合國家稀土收儲標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量合格。
[0015]實(shí)施例2:從生產(chǎn)硝酸鑭的萃取槽中取200mL硝酸鑭溶液，濃度為1.69mol/L，PH~2.0。將硝酸鑭溶液放入到管式爐的石英管內(nèi)，石英管的一端連接空氣泵，另一端用玻璃管連通到集氣瓶內(nèi)，在玻璃管的出口處連接氣體分散器，考慮到尾氣凈化，采用兩級集氣瓶吸收氣體，第一級集氣瓶內(nèi)放入400mL的純水，第二級集氣瓶內(nèi)放入400mL碳酸氫鈉的飽和溶液，裝置如圖2所示。打開空氣泵，將管式爐升溫至170°C，升溫時間為0.5小時，保溫40分鐘。然后將管式爐升溫至700°C并保溫6小時，升溫時間為2小時。當(dāng)石英管內(nèi)沒有棕色氣體產(chǎn)生時。停止通入空氣。實(shí)驗(yàn)完成后測量第一個集氣瓶內(nèi)的硝酸濃度為:10.23%。氧化鑭固體的質(zhì)量為51.45g，氧化鑭的稀土和非稀土雜質(zhì)含量如表2所示，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)符合國家稀土收儲標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量合格。
[0016]實(shí)施例3:用硝酸溶解碳酸鐠釹，制取硝酸鐠釹溶液，濃度為1.76 mol/L, PH~2.0。取200mL硝酸鐠釹溶液放入到管式爐的石英管內(nèi)，石英管的一端連接空氣泵，另一端用玻璃管連通到集氣瓶內(nèi)，在玻璃管的出口處連接氣體分散器，考慮到尾氣凈化，采用兩級集氣瓶吸收氣體，第一級集氣瓶內(nèi)放入400mL的純水，第二級集氣瓶內(nèi)放入400mL碳酸氫鈉的飽和溶液，裝置如圖2所示。打開空氣泵，將管式爐升溫至170°C，升溫時間為0.5小時，保溫40分鐘。然后將管式爐升溫至750°C并保溫6小時，升溫時間為2小時。當(dāng)管式爐內(nèi)沒有棕色氣體產(chǎn)生時。停止通入空氣。實(shí)驗(yàn)完成后測量第一個集氣瓶內(nèi)的硝酸濃度為:11.37%。氧化鐠釹固體的質(zhì)量為56.61g，氧化鐠釹的稀土和非稀土雜質(zhì)含量如表3所示，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)符合國家稀土收儲標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量合格。
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，其特征是:首先利用硝酸對負(fù)載稀土的有機(jī)相進(jìn)行反萃，或是將混合或單一碳酸稀土用硝酸溶解得到硝酸稀土溶液，將該硝酸稀土溶液加熱蒸發(fā)濃縮得到稀土硝酸鹽和冷凝水，焙燒此稀土硝酸鹽直至全部轉(zhuǎn)化為稀土氧化物，并用濃縮過程中產(chǎn)生的冷凝水吸收焙燒產(chǎn)生的全部含氮?dú)怏w，采用硝酸工業(yè)吸收含氮?dú)怏w的工藝制取硝酸，再循環(huán)利用硝酸重復(fù)以上工藝過程，實(shí)現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，其特征是:該工藝使用的循環(huán)物質(zhì)是硝酸和純水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，其特征是:所述最終得到的稀土氧化物是包括鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥和釔中的一種或幾種元素混合的稀土氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，其特征是:所述硝酸反萃的濃度為3mol/L~10mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，其特征是:得到的硝酸稀土溶液的濃度為lmol/L~2mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)利用硝酸及水生產(chǎn)稀土氧化物的冶煉工藝，其特征是:硝酸鈰的濃縮溫度60 V~227°C，焙燒溫度227°C~700°C，其他硝酸稀土溶液的濃縮溫度60V~300 V，焙燒溫度 300 V~800 V。
【文檔編號】C01F17/00GK103496730SQ201310475065
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】李二斗, 馬瑩, 侯少春, 丁艷蓉, 李娜, 張赟馨, 包呈敏, 宋靜 申請人:包頭稀土研究院