低浓度稀贵复杂溶液大相比鼓泡油膜萃取技术与装备

245 编辑：中冶有色技术网来源：北京科技大学冶金与生态工程学院

2024-07-03 16:12:33

成果简介：

离子型稀土矿现行原地浸矿工艺浸矿不完全，遗留大量废弃尾矿。浸矿尾液和尾矿淋滤水随雨水进入河沟溪水造成稀土流失、对当地水源及环境造成严重污染。稀土在浸矿液中的浓度极低，非稀土杂质含量高，难以经济回收。现行碳氨或草酸沉淀法处理低浓度稀土溶液不仅沉淀不完全，稀土收率低，杂质离子共沉影响稀土产品纯度，导致后续稀土分离提纯压力增大，而且工艺经济性极不理想，试剂耗量大，氨氮污染严重。如何高效富集和经济提取低浓度稀土，治理大量废弃稀土矿山的浸矿尾液和淋滤废水，是离子型稀土矿开发利用急需解决的重大需求。本成果发明一种低浓度稀土溶液大相比鼓泡油膜萃取技术及装备，突破了传统萃取技术无法用于极低浓度稀溶液的瓶颈，可推广应用于离子型稀土矿的尾矿浸矿液或浸矿尾液、稀土冶炼和分离过程废水等。主要创新点如下：

1)发明基于气泡支撑有机萃取剂薄层油膜的超大相比鼓泡油膜萃取新方法。利用气泡分散极小体积的有机萃取剂，将萃取剂铺展包覆在气泡表面，形成薄层油膜萃取富集极低浓度稀土。解决了极小体积有机萃取剂传质表面积最大化、并在流动过程中均匀分散在大体积水相中的技术难题。由于界面效应强化萃取传质效率极高，传质推动力大，适用的稀土浓度极低。萃取过程水油相比高达600以上，萃取-反萃后稀土浓度可富集上千倍，可实现与现行单一稀土萃取分离工艺直接衔接。新技术相比现行碳沉工艺生产成本大幅下降，可直接用于含稀土浓度(以REO计)< 100 mg/L的极稀溶液经济、高效萃取回收稀土。

2)发明大相比鼓泡油膜萃取装置结构设计与放大方法。气泡表面有机萃取剂油膜层易控制破膜聚集，有机萃取剂在萃余液中夹带损失极少。经大相比萃取后，水相开路一次过柱排出的萃余液中残留的总稀土浓度< 0.5 mg/L，总磷P < 0.3 mg/L，COD < 50 mg/L。解决了传统液膜萃取需外加表面活性剂易引起乳化、破乳困难的问题，也解决了易乳化萃取体系大相比萃取操作时，油水分散和聚并的矛盾。以包覆有机萃取剂油膜的“油泡”捕集极低浓度稀土离子，油泡中的气体上浮推力解决了大流比、高通量萃取操作易导致液泛返混的技术难题。装置处理能力大，萃取操作比负荷高达100 m3/m2h以上。

3)建立针对离子型稀土矿原地浸矿液的“浸萃一体化”新工艺。低浓度硫酸稀土浸矿液经大相比萃取后，萃余液可循环用于浸矿，是从低浓度溶液中回收稀土的原创新技术。与现行硫铵浸矿工艺相比，含铝镁硫酸盐的萃余液返回浸矿可大大改善稀土浸矿效率，避免氨氮污染。

该成果技术先进，工艺简单，萃取过程稳定，经济效益显著，具有很好的工业应用前景，已在江西赣州龙南东江足洞稀土矿成功应用，建成日处理300m3 稀土浸矿尾液和淋滤废水的工业示范线。2016年通过中国稀土行业协会组织的专家鉴定，2017年获中国稀土学会和中国稀土行业协会联合颁发的中国稀土科学技术奖(技术发明二等奖)。整体技术达到国际先进水平，授权国家发明专利12项。新技术的推广应用，将产生显著的经济、社会和环境效益，促进稀土行业可持续发展。

应用案例

2015年12月, 在江西赣州龙南县足洞稀土矿建成年处理十万方低浓度稀土原地浸矿液的工业示范线。