[发明专利]一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法

说明书

本发明公开了一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法，属于深海沉积物中稀土、铝、钾等金属的综合利用技术领域。将深海沉积物通过自然晾干或干燥至含水率5％以上，将含水率5％‑50％的深海沉积物与一定量的98％硫酸混合，置于浸出池内。利用深海沉积物含一定水量、物相特征及化学成分，与硫酸混合过程中产生大量的硫酸稀释热和化学反应热，实现硫酸自热熟化低能耗提取稀土。浸出池内的熟化料保温一定时间后，经喷淋水或搅拌浸出，使稀土进入溶液，再通过萃取法、离子交换吸附法、沉淀法、结晶法中的一种或多种方法回收稀土。该方法工艺过程简单，利用熟化自身热量降低了能耗，并使深海沉积物中的铝、钾等资源得到了综合利用。

技术领域

本发明属于深海沉积物中稀土、铝、钾等金属的综合利用技术领域，涉及一种硫酸自热熟化池浸提取深海沉积物中稀土的方法。

背景技术

稀土元素不仅具有广泛的科学研究价值，也是一种极其宝贵的矿产资源，是新型功能材料的研制和应用领域中不可或缺的原料，广泛应用于原子能、冶金、石油、航空、航天、电子和电气工业、化学纺织、照明、玻璃、陶瓷、医药、农业等领域，素有“工业味精”之称。

随着陆地稀土资源的储量在逐渐下降，可开发利用的高品位稀土资源越来越濒临枯竭，许多国家都开始寻找其他出路。众多研究者调查结果表明，深海沉积物中赋存着丰富的稀土元素，有望作为未来的稀土资源。

深海沉积物一般是指水深大于1000米的海底松散沉积物质，主要分布于大陆边缘以外的深海盆地中。深海沉积物主要来源包括陆壳、火山喷发、生物和宇宙物质等，在海底矿产资源、古海洋学、古气候学等研究领域一直受到高度重视。依据沉积物中主要成分的含量进行归类，将沉积物分为沸石粘土、远洋粘土、硅质粘土、硅质软泥、钙质粘土、钙质软泥和热液沉积物等7种类型。

Fleet(1984)根据前人的资料，认为深海沉积物中50％的稀土元素可能是通过浮游生物的吸附作用、氢氧化物共沉淀作用等方式从溶液中迁移出来进入深海沉积物中，深海粘土中稀土元素大多是以吸附态存在的，并总结了水圈中稀土元素的分布状况。深海沉积物还含有Al,P,K,Ca,Ti,Mn,Fe,V,Co,Ni，Cu，Mo等有价元素，部分含量较高的K、Al等具有综合开发利用价值。

在太平洋深海沉积物中，稀土元素相对较富集。2011年日本科学家Kato et al.首次提出，太平洋深海沉积物中赋存有丰富的稀土元素，在沸石粘土、远洋粘土等类型沉积物中高度富集，局部区域沉积物中稀土总含量可达2230×10^-6，重稀土元素含量是中国华南离子吸附型稀土矿产丰度的2倍，并且初步估算太平洋深海沉积物中稀土资源量可能超过目前陆地上的总储量。

刘志强等针对大平洋中深海粘土进行了研究，太平洋中部REGC010柱状样的深海粘土样品主要由粘土、沸石、磷灰石、石英、石盐、锰矿物组成，有价矿物主要为磷灰石、水羟锰矿和独居石，其中磷灰石最多，含量约2.39％；稀土元素几乎全部赋存在磷灰石中，并且中重稀土元素含量高，其稀土配分与中国南方离子型稀土元素配分非常接近。稀土含量为778.13×10^-6，H₂SO₄溶液浸出深海粘土中Y的最佳工艺条件如下:H₂SO₄浓度为1mol·L^－1，浸出温度为40℃，搅拌时间为60min，液固比为4∶1，大洋稀土中稀土Y的浸出率为84.38％。

日本学者YUTARO TAKAYA针对深海沉积物含稀土的软泥进行了酸浸出研究，在低酸0.25-0.5mol/l，浸出时间2-5min,常温，液固比15:1条件下，钇的浸出率都很高，最大值为硫酸时钇浸出率为81.3％，盐酸时钇浸出率95.1％。硫酸浸出时钾、铝浸出率都很低，钾浸出率10％左右，铝浸出率为20％左右。