Kỹ thuật mới để thu hồi đất hiếm từ basnezit Basnezit

Phương pháp thông dụng nhất để thu hồi đất hiếm từ basnezit gồm các giai đoạn sau: - Đầu tiên dùng tuyền nổi để nâng hàm lượng đất hiếm lên 66%. - Tiếp đến là hòa tách quặng tinh đất hiếm bằng H2SO4 ở nhiệt cao, sau đó dùng axit ôxalic kết tủa đất hiếm để thu hồi nó từ dung dịch hòa tách. Song nhược điểm chính của quá trình này là gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do sự phát tán của HF và SO chi phí nhiều vật liệu đầu, bởi vậy cần tìm...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật mới để thu hồi đất hiếm từ basnezit Basnezit Kỹ thuật mới để thu hồi đất hiếm từ basnezitBasnezit (CeFCO3) là nguồn lớn nhất trong số các khoáng vậtchứa đất hiếm ở trên thế giới. Đến 70% các sản phẩmhiếm được sản xuất từ basnezit.Phương pháp thông dụng nhất để thu hồi đất hiếm từ basnezitgồm các giai đoạn sau:- Đầu tiên dùng tuyền nổi để nâng hàm lượng đất hiếm lên 66%.- Tiếp đến là hòa tách quặng tinh đất hiếm bằng H2SO4 ở nhiệtcao, sau đó dùng axit ôxalic kết tủa đất hiếm để thu hồi nó từ dungdịch hòa tách. Song nhược điểm chính của quá trình này là gây ônhiễm môi trường nghiêm trọng do sự phát tán của HF và SOchi phí nhiều vật liệu đầu, bởi vậy cần tìm kiếm một quá trình chiệu quả về công nghệ, kinh tế và có lợi cho môi trường để thu hồđất hiếm từ basnezit.Một trong những kỹ thuật nổi bật để thu hồi đất hiếm từ basnezit lànung nó với clorua amôn ở nhiệt độ 500 độ C. Khi nung nóng NHbị phân hủy hoặc thăng hoa thành khí HCl. Khí HCl tạo thành sẽphản ứng với oxyt đất hiếm tạo thành RECl3 dễ hòa tách khỏi quặngbằng nước nóng, sau đó dùng axit ôxalic kết tủa đất hiếm để thu hồnó từ dung dịch hòa tách. Kỹ thuật này đã được áp dụng thànhcông cho khoáng sàng đất hiếm phong hóa Pannxi của Trung Quốcho phép nhận được đất hiếm với thực thu và tính chọn riêng cao.Một trong những khó khăn của quá trình nung trực tiếp như trên làở nhiệt độ 500 độ C, basnezit bị phân hủy thành oxyt đất hiếmflourit đất hiếm và CO2. Oxyt đất hiếm dễ phản ứng với clorua amôntạo thành clorua đất hiếm dễ thu hồi được bằng cách hòa táchvới nước nóng, song fluorit đất hiếm không phản ứng với cloruaamôn, chúng không tan trong nước do đó không thể hòa tách bằngnước nóng và nó sẽ bị mất vào bã thải (trong một số trường hợpđến 1/3 đất hiếm bị mất vào bã thải). Để giảm thiểu mất máthiếm do tạo thành fluorit đất hiếm, một quá trình mới được đề xuấlà thêm oxyt manhê vào quá trình nung trực tiếp quặng tinhhiếm với clorua amôn để khử hoạt tính của fluorit chứa trongbasnezit và giảm thiểu sự tạo thành florua đất hiếm, khi đó fluortrong quặng tinh đất hiếm dễ chuyển thành fluorit manhê, không tantrong nước; kết quả là các nguyên tố đất hiếm sẽ chuyển thành oxyđất hiếm, dễ tan trong quá trình hòa tách và làm tăng đáng kể thựthu đất hiếm.1. Các phản ứng xảy ra trong quá trình nungĐể thu hồi các nguyên tố đất hiếm phải nung quặng tinh basnezđến nhiệt độ 500 độ C, ở nhiệt độ này, basnezit bị phân hủy theophản ứng:3CeFCO3 = Ce2O3 + CeF3 + 3CO2 (1)Cho clorua amôn vào quá trình trên, xảy ra các phản ứng:3CeFCO3 + 6NH4Cl = 2CeCl3 + CeF3 + 3CO2 + 6NH3 + 3H2O (2)Ở phản ứng trên, 1/3 đất hiếm tạo thành fluorua đất hiếm, vCeF3 không phản ứng với clorua amôn và không tan trong nnên nó sẽ đi vào pha rắn, hậu quả là một lượng lớn đất hiếm liênkết với fluorit sẽ không thu hồi được. Tuy nhiên với sự có mặt củaoxyt manhê, basnezit sẽ phản ứng với oxyt manhê, tránh sự tạothành fluorua đất hiếm theo phản ứng:2CeFCO3 + MgO = Ce2O3 + MgF2 + 2CO2 (3)Fluorua manhê tạo thành không tan trong nước, kết quả là nhiềunguyên tố đất hiếm được chuyển thành oxyt đất hiếm.Clorua amôn được sử dụng trong quá trình nung với basnezit ởnhiệt độ trên 325 độ C, clorua amôn bị phân hủy thành amoniac vàkhí HCl theo phản ứng:NH4Cl = NH3 + HCl(khí) (4)Trong quá trình nung, các sản phẩm phân hủy từ basnezit nhưRE2O3 (hoặc Ce2O3) phản ứng với khí HCl theo phản ứng:RE2O3 + 6HCl (khí) = 2RECl3 + 3H2O (5)Clorua đất hiếm tạo thành dễ tan trong nước, do đó có thể thu hồcác nguyên tố đất hiếm bằng cách hòa tách nó bằng nước nóngBằng phân tích nhiệt động cho thấy, Al2O3, Fe2O3 và SiO2 trongquặng tinh basnezit không bị clorua hóa và nó hầu như không thađổi trong quá trình nung, do vậy quá trình nung ở trên có tính chọnriêng cao, dễ dàng tách hiệu quả đất hiếm khỏi các nguyên tốnhôm, silic và sắt trong quá trình hòa tách.2. Cách tiến hành thí nghiệmMẫu thí nghiệm là quặng tinh basnezit ở mỏ đất hiếm Weishan, tỉnhSơn Đông, Trung Quốc, cỡ hạt – 0,074 mm và có thành phnguyên tố như sau (tính bằng %):REO 66,52; F 6,98; S 0,20; CaO 0,10; BaO 1,54; SiO2 0,62Al2O3 0,17; Fe2O3 1,54 và CO2 7,38.Phân tích các nguyên tố đất hiếm chứa trong quặng tinh basnezthấy rằng, tổng các nguyên tố đất hiếm nhẹ chiếm 98,5% tronghàm lượng oxyt sezi là 48,7%.Thí nghiệm được thực hiện theo thứ tự sau: Mỗi thí nghiệm, dùngmáy khuấy cơ giới trộn đều 20g tinh quặng với 0,2g MgO rồihỗn hợp vào lò múp nung ở nhiệt độ 500 độ C trong 1 giờ. Sảnphẩm nung đem làm nguội, sau đó dùng máy khuấy cơ giới trộnđều 20g bột NH4Cl (đã nghiền đến -0,074mm) với sản phẩm nuPhối liệu được trộn đưa lại vào lò và nung ở nhiệt độ 325 đtrong 1 giờ. Sau khi nung với clorua amôn, sản phẩm được làmnguội rồi dùng một lượng nước nóng (75 độ C) đã được tính toántrước, với tỷ lệ L/R = 8:1 khuấy trộn với sản phẩm nung trong 2 gđể hòa tách đất hiếm; sau đó đem lọc tách dung dịch khỏi cặnkhông tan. Cặn không tan được rửa vài lần trước k ...