低濃度稀土溶液碳酸氫銨沉淀及結晶過程研究.pdf

1、碳酸氫銨沉淀工藝因其操作簡單、成本低等優(yōu)點,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,結晶困難等問題。針對該工藝存在的實際問題及難點,本文以碳酸稀土沉淀及結晶過程和平衡溶液酸度變化之間的關系出發(fā),結合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行了表征,系統(tǒng)研究了碳酸稀土的沉淀及結晶過程,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晶化反應機理,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晶過程進行了系統(tǒng)地研究。研究發(fā)現(xiàn),碳酸稀土沉淀及結晶過程和平衡溶液酸度變化有對應關系,隨體系pH值下降,無定形絮狀沉淀逐漸向晶型沉淀轉化,其下降幅度越大,說明結晶越好,下降速度越快,說明結晶速度越快。碳酸稀土結晶化反應機理研究表明,碳酸稀土結晶過程中存在著一個消耗HCO—3和釋放H+的結晶化

3、反應,其結晶過程是一個晶體成核→晶體溶解→再結晶的動態(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晶特征的具體方法。
　　通過對碳酸稀土結晶形成條件及影響因素的研究,查明了影響結晶過程的主要因素。結果發(fā)現(xiàn):影響碳酸稀土結晶過程的因素主要有[NH4HCO3]/[RE3+](摩爾比)、稀土濃度、陳化時間及雜質含量等。輕型碳酸稀土易在低[NH4HCO3]/[RE3+](摩爾比)下結晶,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化,最佳的陳化時間為40min。同時,體系中非稀土雜質含量不僅會影響產品的質量,也會降低碳酸稀土的結晶活性,特別是鋁離子、鐵離子的存在,隨其含量增加,碳酸稀土結晶活性逐漸變小,結晶速度逐漸變慢,直至難以形成晶型碳酸稀土。
　　實際稀土浸取液制備晶型碳酸稀土沉淀,其關鍵在于浸取液中的稀土濃度及雜質含量。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。并進一步對稀土浸取液進行凈化處理,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。
　　在充分認識碳酸稀土的沉淀及結晶過程,結晶化反應機理的基礎上,進行了以實際稀土浸取液為原