一種從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法

專利名稱：一種從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法
技術領域：
本發明涉及材料制備技術，進一步是指一種從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰 的方法。
背景技術：
稀土拋光粉以其獨特的物理、化學特性和優良的拋光性能，已廣泛用于顯 示屏玻璃、光學玻璃、飾品及精密儀器等玻璃器件的精密拋光。隨著稀土拋光粉用量的增加 及國家對稀土礦產資源的保護性開采，一方面稀土拋光粉的供應日趨緊張；另一方面，在稀 土拋光粉使用過程中形成的稀土拋光粉廢渣也在不斷增加。稀土拋光粉廢渣主要是粘附于拋光設備各部位逐步凝結的塊狀廢料和循環使用 中過濾出的篩上物，以及從稀土拋光粉廢液中沉淀分離的產物。稀土拋光粉廢渣中的主要 成分為含鈰和鑭的輕稀土氧化物和磨拋下來的玻璃微粒，此外，還會混雜有一些玻璃碎屑、 拋光機上的磨皮(有機聚合物)、金屬或金屬氧化物等，從拋光粉廢液中沉淀分離的廢渣還 含有人工混入的沉淀劑氯化鋁等，這些廢渣無法用簡單的方法再生利用，不僅造成稀土資 源的浪費，還成為拋光粉使用企業固體廢渣的一個主要來源。目前國內外均有一些對稀土拋光粉再生利用的報道，如日本專利JP11319F55提 出采用氫氟酸除去拋光粉中玻璃成分的方法，此法雖能有效去除玻璃中的硅等成分，但對 油脂和其他雜質難以去除，且處理后的稀土氧化物的拋光性能仍不理想。國內專利“失效 稀土拋光粉的再生方法”(ZL03119524. 5)也是在稀土拋光粉的漿液中加入一定濃度的水 溶性堿和/或水溶性氟化物進行化學處理，經一定時間的加熱攪拌后，通過沉降、清洗和過 濾工序，回收固體。以上對稀土拋光粉廢渣的處理均是采用氟化物溶解玻璃成分來清除雜 質，不僅工藝過程復雜，而且還會帶來氟化物的后期處理和污染環境的問題。發明人曾公開 了 一種稀土拋光粉廢渣和廢液的回收和再利用方法(專利申請號201110053793. X)，此法 雖然能從稀土拋光粉廢渣和廢液中回收部分可重復利用的稀土拋光粉，但不能從根本上解 決稀土拋光粉廢渣的回收與綜合利用問題。最近有人公開了一種從水晶廢渣中制稀土組分 的方法(專利申請號=201110164888. 9)，也是通過研磨細化后利用重力分選等物理方法來 獲得稀土組分。以上處理稀土拋光粉的化學方法和物理方法均存在一定的局限性，所以推 廣應用有限。大多數企業目前仍是將稀土拋光粉廢渣作為普通廢渣處理，不僅造成寶貴稀 土資源的浪費，而且還造成一定的環境污染。近年因國家對稀土礦資源的控制，部分稀土冶 煉企業開始回收稀土拋光粉廢渣摻入到稀土礦中，經重新冶煉來回收稀土成分。這種方法 雖然能有效回收稀土成分，但采用傳統的冶煉工藝過程復雜，回收成本高，對環境的污染較 大。因此，發明一種針對稀土拋光粉廢渣的低成本、環境友好的回收與綜合利用技術，對我 國稀土拋光粉廢渣的科學利用和寶貴稀土資源的可循環使用具有重要意義。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，針對現有物理方法和化學法回收處理稀土拋光粉廢渣技術存在的不足，發明一種不需要使用氟化氫等氟化物，用較溫和的化學方法來浸潰分 離稀土拋光粉廢渣中稀土成分的方法，實現稀土拋光粉廢渣的綜合利用。本發明具有投資 少、回收成本低、工藝流程簡單、回收利用率高、對環境友好等特點。本發明的技術方案為，
一種從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法，具體步驟為
(1)將稀土拋光粉廢渣進行物理分選，去雜，并將廢渣顆粒破碎至粒徑10mm以下，得破 碎后的廢渣；
(2)在破碎后的廢渣中加入濃硫酸，控制反應溫度在120°C 180°C，反應3小時 10小 時后使物料冷卻至100°C以下時出料，得硫酸鑭鈰浸出物；濃硫酸的加入量由廢渣中的稀 土氧化物含量確定，按稀土氧化物全部形成硫酸稀土鹽的理論需要摩爾量的1. 1倍 1. 5倍 加入濃硫酸；
(3)將硫酸鑭鈰浸出物加水稀釋并攪拌均勻，然后用離心或壓濾的方法將硫酸鑭鈰浸 出物與固體殘洛分離；
(4)在分離獲得的硫酸鑭鈰浸出物中加入草酸，得到草酸鑭鈰沉淀，草酸的加入量以不 再出現草酸鑭鈰的白色沉淀為終點；
(5)用離心或壓濾方法將草酸鑭鈰沉淀物分離并洗滌至中性，得分離出的廢液和草酸 鑭鈰沉淀物，將草酸鑭鈰沉淀物在100°C 120°C干燥，即得到草酸鑭鈰成品。以下對本發明做進一步說明
在步驟(5)中分離出的廢液中加入石灰進行沉淀，得到石膏和清水，石灰的加入量應根 據酸性廢液的pH值來確定，以最終廢液中的pH值達到6 7為終點。步驟(1)中稀土拋光粉廢渣是指用于液晶顯示屏、光學玻璃拋光后的氧化鈰和氧 化鑭質量總含量在15%以上的拋光粉廢洛，其中鈰和鑭的原子比為1 :0. ro. 5。步驟(2)中所述濃硫酸優選質量濃度為98%的濃硫酸。適當過量的濃硫酸有利于 提高稀土的浸出率。步驟(3)中的固體殘渣用去離子水洗滌3次1次，以充分回收浸出的硫酸稀土鹽。步驟(4)中草酸可以是草酸粉體也可以是草酸水溶液，優選質量濃度為20%_30% 的草酸水溶液。步驟(5)中草酸鑭鈰成品中鈰和鑭的原子比為1 :0. ro. 5。用本發明方法可回收稀土拋光粉廢渣中859^98%的稀土成分，上述步驟(3)中分 離的固體殘渣可用作生產建筑陶瓷的原料，最后沉淀得到的石膏可用于制備石膏建筑材 料，清水可回收循環利用，因此，回收過程不對環境產生污染。與現有技術相比，本發明的優勢在于
從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法不需要使用氟化氫等氟化物，回收工藝簡 單，稀土成分的回收率達85%-98%，回收后的固體廢渣可作為建筑陶瓷的生產原料，酸性廢 水中和后的副產物石膏可用于制作建筑裝飾材料，清水可循環利用，不僅使拋光粉廢渣得 到科學合理的綜合利用，而且整個回收過程對環境友好，無污染。
具體實施例方式實施例1 :(1)取1000千克稀士拋光粉廢渣，經物理分選出顯見雜質后，將其顆粒破碎至粒徑 10mm以下，得破碎后的廢洛；
(2)將破碎后的廢渣中投入到2500升的搪玻璃反應釜中，加入900千克98%的濃硫酸， 用導熱油加熱反應釜，在150°C下浸潰反應8小時，然后在反應釜中自然冷卻至100°C以下 時出料，得硫酸鑭鈰浸出物；
(3)將硫酸鑭鈰浸出物加水稀釋至總量為3000升，攪拌均勻，然后用壓濾機將硫酸鑭 鈰浸出物與固體殘渣分離并用去離子水洗滌固體殘渣6次；
(4)在分離獲得的硫酸鑭鈰浸出溶液中加入質量濃度為20%的草酸水溶液，得到白色 的草酸鑭鈰沉淀，直至加入草酸溶液不再出現明顯沉淀時結束；
(5)用壓濾機將草酸鑭鈰沉淀物分離，并用去離子水洗滌至中性，經10(Tl2(rC干燥后 即得到草酸鑭鈰成品，其中鈰和鑭的原子比為1 :0. 2 ;
(6)將步驟(5)中分離的酸性廢液加入石灰進行沉淀，直到溶液的pH值達到6.5時停 止加入石灰，得到副產物石膏和清水。實施例2:
(1)取1000千克稀士拋光粉廢渣，經物理分選出顯見雜質后，將其顆粒破碎至粒徑 10mm以下，得破碎后的廢洛；
(2)將破碎后的廢渣中投入到2500升的搪玻璃反應釜中，加入1000千克98%的濃硫 酸，用導熱油加熱反應釜，在180°C下浸潰反應5小時，然后在反應釜中自然冷卻至100°C以 下時出料，得硫酸鑭鈰浸出物；
(3)將硫酸鑭鈰浸出物加水稀釋至總量為3000升，攪拌均勻，然后用壓濾機將硫酸鑭 鈰浸出物與固體殘渣分離并用去離子水洗滌固體殘渣8次；
(4)在分離獲得的硫酸鑭鈰浸出溶液中緩慢均勻地加入25%的草酸水溶液，得到白色 的草酸鑭鈰沉淀，直至加入草酸溶液不再出現明顯沉淀時為止；
(5)用壓濾機將草酸鑭鈰沉淀物分離，并用去離子水洗滌至中性，經10(Tl2(rC干燥后 即得到草酸鑭鈰成品，其中鈰和鑭的原子比為1 :0. 3 ;
(6)將步驟(5)中分離的酸性廢液加入石灰進行沉淀，直到溶液的pH值達到6.5時為 止，得到副產物石膏和清水。實施例3:
(1)取1000千克稀士拋光粉廢渣，經物理分選出顯見雜質后，將其顆粒破碎至粒徑 10mm以下，得破碎后的廢洛；
(2)將破碎后的廢渣中投入到2500升的搪玻璃反應釜中，加入800千克98%的濃硫酸， 用導熱油加熱反應釜，在120°C下浸潰反應10小時，然后在反應釜中自然冷卻至100°C以下 時出料，得硫酸鑭鈰浸出物；
(3)將硫酸鑭鈰浸出物加水稀釋至總量為3000升，攪拌均勻，然后用壓濾機將硫酸鑭 鈰浸出物與固體殘渣分離并用去離子水洗滌固體殘渣5次；
(4)在分離獲得的硫酸鑭鈰浸出溶液中緩慢均勻地加入草酸粉體，得到白色的草酸鑭 鈰沉淀，直至加入草酸粉體不再出現明顯沉淀時為止；
(5)用壓濾機將草酸鑭鈰沉淀物分離，并用去離子水洗滌至中性，經10(Tl2(rC干燥后 即得到草酸鑭鈰成品，其中鈰和鑭的原子比為1 :0. 5 ;(6)將步驟(5)中分離的酸性廢液加入石灰進行沉淀，直到溶液的pH值達到6.5時為止，得到副產物石膏和清水。
權利要求
1.一種從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法，具體步驟為 (1)將稀土拋光粉廢渣進行物理分選，去雜，并將廢渣顆粒破碎至粒徑IOmm以下，得破碎后的廢渣； (2)在破碎后的廢渣中加入濃硫酸，控制反應溫度在120°C 180°C，反應3小時 10小時后使物料冷卻至100°C以下時出料，得硫酸鑭鈰浸出物；濃硫酸的加入量由廢渣中的稀土氧化物含量確定，按稀土氧化物全部形成硫酸稀土鹽的理論需要摩爾量的I. I倍I. 5倍加入濃硫酸； (3)將硫酸鑭鈰浸出物加水稀釋并攪拌均勻，然后用離心或壓濾的方法將硫酸鑭鈰浸出物與固體殘洛分離； (4)在分離獲得的硫酸鑭鈰浸出物中加入草酸，得到草酸鑭鈰沉淀，草酸的加入量以不再出現草酸鑭鈰的白色沉淀為終點； (5)用離心或壓濾方法將草酸鑭鈰沉淀物分離并洗滌至中性，得分離出的廢液和草酸鑭鈰沉淀物，將草酸鑭鈰沉淀物在100°C 120°C干燥，即得到草酸鑭鈰成品。
2.根據權利要求I所述的從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法，其特征是，在步驟(5)中分離出的廢液中加入石灰進行沉淀，得到石膏和清水，石灰的加入量以廢液中的pH值達到6 7為終點。
3.根據權利要求I所述的從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法，其特征是，步驟(1)中稀土拋光粉廢渣是指用于液晶顯示屏、光學玻璃拋光后的氧化鈰和氧化鑭質量總含量在15%以上的拋光粉廢洛，其中鈰和鑭的原子比為I :0. Γ0. 5。
4.根據權利要求I所述的從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法，其特征是，步驟(2)中所述濃硫酸為質量濃度為98%的濃硫酸。
5.根據權利要求I所述的從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法，其特征是，步驟(3)中的固體殘渣用去離子水洗滌3次I次，以充分回收浸出的硫酸稀土鹽。
6.根據權利要求I所述的從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法，其特征是，步驟(5)中草酸鑭鈰成品中鈰和鑭的原子比為I :0. Γ0. 5。
全文摘要
本發明涉及材料制備技術領域，具體提供了一種從稀土拋光粉廢渣中制取草酸鑭鈰的方法。它是將回收的稀土拋光粉廢渣在濃硫酸中反應浸出，得到硫酸鑭鈰溶液，將硫酸鑭鈰溶液從固體殘渣中分離后，加入草酸，得到草酸鑭鈰沉淀，再將草酸鑭鈰沉淀過濾分離、洗滌至中性后烘干，得草酸鑭鈰成品。本發明不需要使用氟化氫等氟化物，不僅使拋光粉廢渣得到科學合理的綜合利用，而且整個回收過程對環境友好，無污染。本發明具有投資少、回收成本低、工藝流程簡單、回收利用率高、對環境友好等特點。
文檔編號C07C55/07GK102659559SQ20121015503
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者周筱桐, 張海峰, 祝寶軍, 肖漢寧 申請人:湖南翰林新材料股份有限公司