電還原-P507萃取分離法回收稀土新工藝試驗研究

張選旭,余黨華,郭連平

(1.尋烏南方稀土有限責任公司,江西尋烏 342200; 2.江西南方稀土高技術股份有限公司,江西贛州 341000)

電還原-P507萃取分離法回收稀土新工藝試驗研究

張選旭1,余黨華1,郭連平2

(1.尋烏南方稀土有限責任公司,江西尋烏 342200; 2.江西南方稀土高技術股份有限公司,江西贛州 341000)

從廢釹鐵硼中回收稀土舊工藝,工藝流程長、消耗化工材料多,回收成本高;研究一種工藝流程短、消耗化工材料少、回收成本低的從廢釹鐵硼中回收稀土新工藝非常必要。試驗表明:電還原-P507萃取分離法從廢釹鐵硼中回收稀土新工藝可行,與舊工藝比較,回收1t稀土可節約成本6033.04元;新工藝回收稀土收率為96.10%。

電還原;萃取;回收;廢釹鐵硼;稀土

0 前言

從廢釹鐵硼中回收稀土,舊工藝采用先酸分解廢釹鐵硼原料,后加草酸沉淀稀土,使稀土與鐵分離,灼燒稀土草酸鹽得稀土氧化物,稀土氧化物再酸分解,配制成合格料液,然后經P507萃取分離成單一稀土。該流程不足之處是工藝流程長,消耗化工材料多。為解決以上問題,我們進行了電還原-P507萃取分離法從廢釹鐵硼中回收稀土的工藝研究。該工藝采用電還原法將酸分解后的廢釹鐵硼溶液中的Fe3+還原成Fe2+,然后在惰性氣體保護下,用P507萃取分離RE3+與Fe2+;負載有機相經反萃后再用N235萃取除去其中少量鐵,獲得符合萃取分離條件的氯化稀土料液。新工藝具有工藝流程簡單、消耗化工材料少,稀土回收率高的優點。

1 試驗原理[1,2]

本試驗在水溶液中將Fe3+電還原為Fe2+。陰陽極室用陰離子膜隔開,陰極采用鈦網,陽極采用普通鐵板。

陰極反應:

電還原完全的分解液,用P507萃取劑在惰性氣體保護下萃取分離RE3+與Fe2+。將負載有機相反萃,用N235萃取除去少量溶液中的鐵,獲得可用于萃取分離稀土的合格料液。

2 試驗部分

2.1 原料

廢釹鐵硼:REO,29.57%;Fe,51.37%。

廢釹鐵硼中稀土配分見表1。

表1 廢釹鐵硼中稀土配分(wt%)

2.2 設備、儀表、材料

2.3 試劑

鹽酸(分析純);P507萃取劑(工業級);鹽酸(工業級);1#指示劑;N235萃取劑(工業級)。

2.4 試驗條件

2.4.1 電還原

將含REO為101.6g/L的廢釹鐵硼酸分解液放于自制電解槽陰極室進行電解,電解一定時間后,從陰極室取1滴分解液于表面皿上,加1滴1#指示劑,若無顏色變化,說明Fe3+完全還原為Fe2+。將還原好的釹鐵硼分解液加入500mL分液漏斗中,在惰性氣體保護下進行P507萃取分離,再將負載有機相反萃,用N235將反萃液中少量鐵去除得到符合進槽條件的氯化稀土料液。

3 試驗結果與分析討論

3.1 試驗結果1

在自制電解槽陰極室中加入含REO為101.6g/ L的廢釹鐵硼酸分解液,進行陰極電流密度、陰極區酸度條件試驗,陽極區電解質;0.5 mol/L鹽酸,結果見表2、表3。

表2 陰極電流密度條件試驗

表3 陰極區酸度條件試驗

3.2 試驗結果2

將電還原完全的廢釹鐵硼分解液、P507萃取劑加入500mL梨形分液漏斗中,在惰性氣體保護下進行P507萃取分離,在分餾萃取過程中分相效果良好。萃取平衡后取樣分析,結果見表4。

表4 電還原-P507萃取分離法從廢釹鐵硼中回收稀土試驗結果

3.3 試驗結果3

將負載有機相反萃得反萃液,用N235去除反萃液中少量鐵。試驗結果見表5。

表5 N235去除反萃液中少量鐵試驗結果

3.4 分析討論

從表2、3條件試驗結果知:陰極電流密度: 60A/m2,陰極區酸度:0.15 mol/L時電流效率大于95%。

從表4結果可以看出:P507-HCl體系分餾萃取分離RE3+與Fe2+,二次試驗平均稀土收率為96.10%,除鐵率為98.97%。反萃液中含有0.70～0.72g/L的Fe,是由于被還原溶液轉移過程中少量Fe2+被空氣中氧氣氧化成Fe3+造成的;要隔離空氣預防Fe2+被空氣中氧氣氧化成Fe3+,才能減少反萃液中鐵的含量。

表6 新、舊工藝流程回收1t稀土主要化工材料消耗成本比較

從表5的結果可以看出:負載有機相反萃后的反萃液中含有少量鐵,用N235可將其大部分去除,所得料液可滿足稀土分離料液所需要求。

4 新工藝、舊工藝流程比較

(1)現眾多的廢釹鐵硼回收廠家均采用舊工藝流程進行稀土回收,其工藝流程如圖1所示[4]。

(2)本試驗新工藝流程如圖2所示。

(3)新、舊工藝流程回收1t稀土氧化物主要化工材料消耗比較(廢釹鐵硼料為文中提到原料)見表6。

相對于舊工藝而言,新工藝有如下優點:工藝流程簡單、消耗化工材料少,新工藝與老工藝比較回收1t稀土可節約成本6033.04元。

(4)新工藝稀土收率為96.10%,而舊工藝稀土回收率為91.66%[4],新工藝稀土回收率更高。

5 結論

(1)陰極電流密度:60A/m2,陰極區酸度:0.15 mol/L時電流效率大于95%。

(2)試驗結果表明,電還原-P507萃取分離法從廢釹鐵硼酸分解液中分離RE3+與Fe2+,分離效果好。稀土收率96.10%,除鐵率為98.97%。

(3)負載有機相反萃后的反萃液中含有的少量鐵可用N235可將其去除,所得料液滿足稀土分離要求。

(4)試驗結果表明,電還原-P507萃取分離法從廢釹鐵硼中回收稀土工藝可行。新工藝有如下優點:工藝流程簡單、消耗化工材料少,稀土回收率高,新工藝與舊工藝比較回收1t稀土節約成本6033.04元。

圖1 舊工藝流程圖

REFERENCES

[1] 傅獻彩,等.物理化學(第五版)[M].北京:高等教育出版社, 2005.

[2] 徐光憲主編.稀土(第二版)[M].北京:冶金工業出版社, 1995.

[3] 大連理工大學無機化學教研室編.無機化學(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1990.

[4] 簡啟發,邱小英.廢舊釹鐵硼提取氧化釹和氧化鏑工藝及生產實踐[J].江西有色金屬,2001,(3):26-29.

Test Study New Process on Recovering Rare Earth
by Electrical Reduction--P507 Extraction Separation M ethod

ZHANG Xuan-xu1,YU Dang-hua1,GUO Lian-ping2
(1.Xunwu Southern Rare Earth Limited Liability Company,Xunwu 342200,Jiangxi,China; 2.Jiangxi Southern Rare Earth High-Tech Co.,Ltd,Ganzhou,341000,Jiangxi,China)

The process of recovering rare earth from waste neodymium iron boron iswith long process flowsheet and comsums lots of chemicalmaterials.It is very necessarty to research a new process with short flowsheet,less material comsumption and low costs. Test results show that electrical reduction-P507extraction separationmethod is feasible to recover rare earth from thewaste neodymium iron boron and cost effective.

electrical reduction;extraction;recover;waste neodymium iron boron;rare earth

O652

:B

:1009-3842(2010)01-0066-04

2009-12-29

張選旭(1963-),男,江西南康人,本科,高級工程師,主要從事稀土冶煉技術和管理工作。