[发明专利]一种从含稀土磷矿中分离磷富集稀土的方法

说明书

本发明公开了一种从含稀土磷矿中分离磷富集稀土的方法，本发明根据稀土磷酸盐溶解度远远小于钙磷酸盐，稀土是以超显微稀土磷酸盐胞体的形式赋存在胶磷矿中这一特性，采用低浓度的盐酸、硝酸、氟硅酸、亚硫酸(二氧化硫溶液)、磷酸中的一种或几种，选择性浸出浮选精矿中的磷和钙，使稀土磷酸盐保留在浸出渣得以富集，从而实现磷和钙与稀土的预分离，使稀土精矿品位得到明显提高，优化条件下，含稀土磷矿浮选精矿中RE₂O₃含量可从0.13％提高到0.92％，富集了7倍，P₂O₅含量从31.89％降低至1.87％，成功实现了磷与稀土的预分离，为降低稀土提取酸用量，提高稀土提取反应器效率，降低稀土提取成本奠定重要基础。

技术领域

本发明涉及一种从含稀土磷矿中分离磷富集稀土的方法，属于选矿技术领域。

背景技术

稀土(RE)元素是指元素周期表中的镧系元素镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)、铈(Ce)、钷(Pm)、钐(Sm)、铒(Er)、钆(Gd)、铽(Tb)、铕(Eu)、镱(Yb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铥(Tm)、镥(Lu)和同族中的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素，简称稀土。

稀土元素特殊的电子结构和独特的物理化学性质，使得稀土元素的化学、光学、磁学以及核性能等特性在不同领域得到广泛应用。在传统产业，稀土主要应用于冶金机械、石油化工、玻璃陶瓷、生物和农业等领域。高新技术市场和新功能材料产业中稀土元素的开发和应用才是其真正的方向和价值。稀土元素因为含有未充满的4f电子用于制备发光材料，发光电源材料和激光材料等；利用稀土元素的磁性制备高性能的稀土永磁材料；稀土贮氢材料、催化剂材料、功能陶瓷和高温结构陶瓷材料等都利用了稀土元素的独特性能，丰富了高新技术产业。随着对稀土元素的深入研究，稀土将占据国民经济和国防尖端领域中无法取代的领先位置，稀土材料的应用亦将成为拉动国民产业和国家发展的中坚力量。稀土素有“工业维生素”的美称，是极为重要的战略资源。

稀土除了以独立的稀土矿资源存在外，还广泛伴生在其他金属、非金属矿中，最主要的伴生稀土的资源有磷矿和铝土矿，其中部分铝土矿中稀土含量可达0.1％左右，在铝土矿生产氧化铝过程中，稀土几乎全部进入赤泥，富集比很低，目前经济回收十分困难。

由于稀土磷酸盐溶解度远低于钙磷酸盐，稀土的离子半径(0.848～0.106nm)与Ca²⁺(0.106nm)很接近，稀土往往通过化学共沉淀方式以超显微稀土磷酸盐胞体状态赋存在磷块岩中，部分磷矿中稀土含量高，具备工业开发价值。含稀土磷块岩主要集中在俄罗斯、美国、越南、埃及、中国等国家。其中俄罗斯磷矿中稀土品位最高，如希宾磷灰石中稀土品位为0.5％-5％，科拉(Kola)半岛上各磷矿床的稀土平均品位为0.5％-0.67％，此外，美国的田纳西州、佛罗里达州和爱达荷州也分布大量含稀土的磷矿，其稀土平均品位达0.05％左右。世界磷矿总储量约为1000亿吨，稀土平均含量为0.5‰，估计世界磷矿中伴生的稀土总量为5000万吨。由于磷矿一般都采用酸法加工，磷矿中伴生稀土较铝土矿中易于综合回收利用，随着独立稀土矿物的大量开发和廉价销售，稀土资源日益紧缺，含稀土磷矿未来将有可能成为仅次于独立稀土矿的重要稀土资源。

在一些地区，含稀土磷块岩中磷和稀土都主要赋存在胶磷矿中，稀土与磷关系十分密切，主要以超显微稀土磷酸盐胞体和类质同像形式赋存在胶磷矿中，物理选矿不能单独分选稀土，稀土只能随磷一起富集。受磷的选矿富集比限制，物理选矿过程中，磷和稀土都只能富集1.4倍左右，物理选矿精矿中稀土品位通常只能达到0.13～0.21％，这样含量的稀土物理选矿精矿，在后续浸出提取液中浓度通常只能达到0.5～1g/L，而且在浸出液中含有160～250倍于稀土的磷，给稀土的分离带来极大的困难。由于稀土磷酸盐溶解度很低，磷和稀土极易形成稀土磷酸盐沉淀，溶液中稀土浓度太低，后续分离成本非常高，从含磷溶液中经济分离稀土变得十分困难。如何预先分离磷、富集稀土，最大限度降低稀土精矿中的磷的含量，提高稀土精矿中稀土含量，是含稀土磷矿中稀土经济提取的关键瓶颈技术。