稀土礦在我國極為豐富,特別是風化殼淋積型稀土礦,它廣泛分布在我國南方的江西、廣東、福建、湖南,廣西和云南等六省區,近300個礦山。是一種新的稀土資源,但風化殼淋積稀土礦浸出液含稀土元素濃度低,一般含氧化稀土濃度為0.5克/升-10克/升,目前從低濃度稀土礦浸出液中提取稀土元素的工藝是草酸沉淀,草酸稀土灼燒得到氧化稀土。稀土分離廠購進稀土氧化物后需溶解成氯化稀土,將不同的稀土元素分離開來。
草酸有毒,生產廢水嚴重污染水體和影響環境。福建和江西都先后發生過稀土礦含草酸廢水排入水庫和河道,毒死庫魚和河流魚蝦事件。草酸昂貴,生產每噸氧化稀土所需草酸在1.6-2.2噸范圍,費用占生產成本的45%以上,嚴重影響生產的經濟效益。也有提出用碳酸氫銨代替草酸生產稀土。但由于碳酸氫銨是在中性或堿性介質中沉淀稀土,沉淀的選擇差,所帶雜質多,最終產品混合氧化稀土達不到商品級要求。此外碳酸稀土沉淀顆粒細小,固液分離困難,沉淀條件苛刻,在生產中很難推廣。
江西某礦曾試用2-2乙基已基磷酸(P204)萃取直接分離稀土,雖解決了萃取乳化問題。但由于P204萃取能力過大,反萃困難,需用高酸反萃。高酸對設備腐蝕嚴重,反萃液后處理困難,操作條件差,投資較大,也不適應風化殼淋積型稀土礦礦點小且分散的特點,現已停止使用。
用2-乙基已基膦酸單(2-乙基已基)酯(P507)作萃取劑萃取稀土元素,再用鹽酸反萃,從低濃度稀土礦的浸出液,特別是風化殼淋積型稀土礦浸出液,直接生產氯化稀土的工藝方法。具體是將含有低濃稀土元素的稀土礦浸出液如風化殼淋積型稀土礦浸出液,通過控制PH值除去鐵、鋁和鉛、銅等金屬雜質后,再用2-乙基已基膦酸單(2-乙基已基)酯(P507)和磺化煤油組成的萃取體系進行多級逆流萃取,萃取后的負載有機相再用鹽酸進行多級逆流反萃,反萃液濃縮得到氯化稀土的產品,反萃后的有機相再生后循環使用。
整個萃取和反萃取的工藝選擇在CWL-M系列離心萃取器中進行。采用P507作為萃取劑的工藝及CWL-M綠色離心萃取工藝優勢突然,具有表現在以下5個方面:
1、采用萃取法,不用昂貴的草酸,直接生產氯化稀土,不僅省去了礦山的草酸稀土灼燒作業,而且省去了稀土分離廠的氧化稀土溶解工序,生產成本降低。
2、選用P507作萃取劑,萃取不形成乳化。使P507損失大大減少。
3、在萃取段采用CWL-M二級離心逆流萃取設備,稀土回率在90%以上。
4、選擇離心萃取器作為萃取及反萃的設備,其傳質過程快,在萃取和反萃時,容易實現高相比,可提高反萃液稀土元素的濃度,減少后續工段稀土元素的濃縮量。
5、整個工藝過程屬于封閉體系,沒有廢水污染,環境效益顯著,工藝操作穩定,易于控制和連續生產,可以方便地調節有關參數,易實現自動化及連續化生產。