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磁处理对碳酸氢铵沉淀稀土母液体系的影响
2011-08-01
将磁处理技术应用于碳酸氢铵沉淀稀土母液过程中,研究结果表明,采用合适的磁处理 条件能提高稀土的纯度3 %~4 % ,并得到晶型碳酸稀土。为淋积型稀土矿山的工艺改进,矿山的 综合效益提高开辟了一条较好的途径。
  第 3 期   No. 3 Jun. 2004 矿 产 综 合 利 用 2 004 年 6 月 Multipurpose Utilization of Mineral Resources 磁 处 理 对 碳 酸 氢 铵 沉 淀 稀 土 母 液 体 系 的 影 响 方 夕 辉 , 尹 艳 芬 , 邱 廷 省 , 罗 仙 平 ( 南 方 冶 金 学 院 , 江 西 赣 州 341000)   摘 要 :将 磁 处 理 技 术 应 用 于 碳 酸 氢 铵 沉 淀 稀 土 母 液 过 程 中 ,研 究 结 果 表 明 ,采 用 合 适 的 磁 处 理 条 件 能 提 高 稀 土 的 纯 度 3 %~ 4 % ,并 得 到 晶 型 碳 酸 稀 土 。 为 淋 积 型 稀 土 矿 山 的 工 艺 改 进 ,矿 山 的 综 合 效 益 提 高 开 辟 了 一 条 较 好 的 途 径 。 关 键 词 :淋 积 型 稀 土 ; 碳 酸 氢 铵 ; 沉 淀 ; 磁 处 理 中 图 分 类 号 :TF111. 34 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :100026532(2004) 0320007204   碳 酸 氢 铵 作 为 稀 土 沉 淀 剂 具 有 稀 土 沉 淀 其 稀 土 原 矿 经 硫 酸 铵 浸 出 及 淋 洗 后 得 到 稀 土 率 高 ,成 本 低 廉 ,对 环 境 无 污 染 等 许 多 优 点 , 是 一 种 很 有 应 用 前 景 的 稀 土 沉 淀 剂 。 但 由 于 常 规 的 碳 酸 稀 土 为 无 定 型 絮 状 沉 淀 ,体 积 庞 大 ,过 滤 困 难 ,不 易 洗 涤 ,质 量 不 稳 定 等 原 因 , 限 制 了 碳 酸 氢 铵 作 为 稀 土 沉 淀 剂 的 广 泛 应 用 。 磁 处 理 作 为 一 项 新 技 术 ,以 其 环 保 、节 能 等 优 点 在 工 业 水 处 理 、石 油 化 工 、农 业 育 种 等 领 域 取 得 了 显 著 效 益 。 本 试 验 将 磁 处 理 技 术 引 入 到 碳 酸 氢 铵 沉 淀 稀 土 体 系 中 ,以 期 在 改 善 碳 酸 稀 土 的 结 晶 形 态 ,提 高 稀 土 纯 度 方 面 有 所 突 破 。 母 液 ,稀 土 母 液 组 成 如 表 1 所 示 。 表 1 稀 土 母 液 组 成 3 + 3 + 3 + 2 + 2 + 组 成 - 3 Re Al Fe Ca Mg - 1 含 量 / 10 mol方L 4. 09 5. 20 0. 02 0. 61 0. 09 所 用 试 剂 NH4HCO3 、HCl 、NaOH 均 为 分 析 纯 ,试 验 用 水 为 一 次 蒸 馏 水 。 温 度 控 制 采 用 电 水 浴 锅 ,搅 拌 采 用 HJ - 6 型 多 头 磁 力 搅 拌 器 ,磁 化 装 置 采 用 自 制 的 磁 化 器 。 1. 2 研 究 方 法 及 分 析 方 法 稀 土 沉 淀 试 验 是 在 容 积 为 1000mL 的 烧 杯 中 进 行 的 。 沉 淀 过 程 中 ,按 常 规 沉 淀 工 艺 和 磁 处 理 沉 淀 工 艺 (包 括 不 同 磁 化 时 间 、磁 化 强 度 和 磁 化 方 式 ) 进 行 对 比 。 选 择 适 当 的 操 作 条 件 进 行 沉 淀 反 应 ,然 后 在 水 浴 锅 中 静 1 试 样 、试 剂 及 研 究 方 法 1 . 1 试 样 、试 剂 及 仪 器 稀 土 浸 出 母 液 取 自 江 西 赣 南 某 稀 土 矿 , ( China University of Geosciences , Beijing , China) Abstract :Using natural mineral potash feldspar and industrial water glass as raw materials ,the mesopore micropore composite molecular sieve NaX/ MCM - 41 was synthesized under hydrothermal condition. - The synthesized sample was characterized by X - ray diffractometry ( XRD) ,N2 adsorption/ desorption isotherm and scanning electron microscopy(SEM) . Key words :Composite molecular sieve ; Synthesis ; Characterization 收 稿 日 期 :2003208204 基 金 项 目 :江 西 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (0050009) 作 者 简 介 :方 夕 辉 (1972 - ) ,女 ,工 学 硕 士 ,助 教 ,主 要 从 事 矿 物 加 工 的 教 学 与 科 研 工 作 。 方 8 方 矿 产 综 合 利 用 2004 年 置 陈 化 3h ,将 稀 土 沉 淀 物 过 滤 后 再 进 行 焙 烧 ,在 650 ℃ 下 恒 温 30min ,最 后 得 到 Re2O3 。 灼 烧 得 到 的 氧 化 稀 土 纯 度 分 析 是 用 草 酸 溶 解 形 成 氯 化 稀 土 ,溶 解 时 加 几 滴 过 氧 化 氢 助 溶 ,溶 液 用 草 酸 重 量 法 测 定 稀 土 含 量 。 稀 土 沉 淀 率 是 用 三 溴 偶 氮 胂 作 显 示 剂 ,测 定 沉 淀 完 稀 土 的 母 液 中 的 稀 土 含 量 ,加 以 换 算 得 到 。 2 试 验 结 果 及 讨 论 2 2 . 1 常 规 沉 淀 工 艺 参 数 的 选 择 . 1. 1 碳 酸 氢 铵 用 量 的 选 择 图 2 沉 淀 pH 值 对 稀 土 的 沉 淀 率 和 纯 度 的   影 响 各 取 1000mL 浸 出 母 液 , 按 Re2O3 ∶ < 7 时 ,加 入 的 碳 酸 氢 铵 部 分 用 于 中 和 稀 土 NH4HCO3 不 同 重 量 比 进 行 沉 淀 实 验 ,结 果 如 图 1 所 示 。 母 液 中 的 游 离 酸 ;当 pH > 7 以 后 ,溶 液 中 逐 渐 形 成 稀 土 氢 氧 化 物 ,由 于 稀 土 氢 氧 化 物 的 溶 解 度 大 于 稀 土 碳 酸 盐 的 溶 解 度 ,因 此 稀 土 沉 淀 率 大 大 下 降 。 2 . 1. 3 沉 淀 路 径 的 选 择 固 定 Re2O3 ∶NH4HCO3 = 1∶2. 5 和 pH 值 为 7 ,分 别 将 稀 土 母 液 倒 入 碳 酸 氢 铵 溶 液 中 , 或 将 碳 酸 氢 铵 溶 液 倒 入 稀 土 母 液 中 ,考 察 沉 淀 路 径 对 稀 土 沉 淀 物 稀 土 纯 度 的 影 响 。 从 试 验 结 果 来 看 ,将 稀 土 母 液 加 入 到 碳 酸 氢 铵 溶 液 中 稀 土 纯 度 为 92. 3 % ,将 碳 酸 氢 铵 溶 液 加 入 到 稀 土 母 液 中 稀 土 纯 度 为 图 1 Re2O3∶NH4HCO3 不 同 重 量 比 与 稀 土   沉 淀 率 和 纯 度 的 关 系 91. 4 % ,前 者 比 后 者 高 ,这 可 能 是 因 为 不 同   从 图 1 可 知 ,随 着 碳 酸 氢 铵 用 量 的 增 加 , 的 沉 淀 路 径 使 得 溶 液 的 pH 变 化 曲 线 以 及 溶 液 中 碳 酸 稀 土 的 饱 和 度 变 化 路 径 不 同 。 2. 2 磁 处 理 条 件 对 沉 淀 体 系 的 影 响 磁 化 时 间 ,磁 化 强 度 和 磁 处 理 方 式 是 影 响 磁 处 理 效 果 的 三 个 重 要 因 素 ,因 此 本 试 验 在 常 规 沉 淀 的 最 佳 条 件 下 对 磁 化 时 间 、磁 化 强 度 、磁 处 理 方 式 三 个 因 素 对 沉 淀 体 系 的 影 响 进 行 了 研 究 。 稀 土 沉 淀 率 增 大 ,稀 土 纯 度 下 降 ,这 是 因 为 当 碳 酸 氢 铵 用 量 增 大 后 ,一 方 面 稀 土 离 子 沉 淀 3 + 2 + 得 更 为 完 全 ,另 一 方 面 ,Al 、Ca 等 离 子 和 碳 酸 稀 土 共 沉 淀 ,从 而 使 得 沉 淀 率 升 高 ,纯 度 下 降 。 综 合 稀 土 沉 淀 率 和 稀 土 纯 度 两 个 因 素 考 虑 ,试 验 选 择 Re2O3∶NH4HCO3 = 1∶2. 5。 2 . 1. 2 沉 淀 pH 值 的 选 择 HCl 和 NaOH 调 浆 , 按 Re2O3 以 ∶ 2 . 2. 1 磁 化 强 度 对 沉 淀 指 标 的 影 响 NH4HCO3 = 1∶2. 5 进 行 pH 值 对 稀 土 沉 淀 率 及 纯 度 的 影 响 实 验 ,结 果 如 图 2 所 示 。 由 图 2 可 见 ,当 pH = 7 时 ,稀 土 碳 酸 盐 沉 淀 得 最 为 完 全 ,析 出 量 最 大 。 原 因 是 当 pH 在 碳 酸 氢 铵 常 规 沉 淀 工 艺 参 数 Re2O3 ∶ NH4HCO3 = 1∶2. 5 ,沉 淀 pH 值 7 ,稀 土 母 液 浓 - 3 度 4. 09 综 10 mol/ L ,将 稀 土 母 液 加 入 碳 酸 氢   第 3 期 方 夕 辉 等 :磁 处 理 对 碳 酸 氢 铵 沉 淀 稀 土 母 液 体 系 的 影 响 铵 溶 液 中 的 条 件 下 ,固 定 磁 化 时 间 40min ,考 察 磁 化 强 度 及 磁 处 理 方 式 对 沉 淀 指 标 的 影 响 ,其 结 果 见 图 3。 淀 体 系 进 行 磁 处 理 时 效 果 最 好 。 这 说 明 磁 化 方 式 也 是 影 响 磁 处 理 的 重 要 因 素 之 一 。 2. 3 碳 酸 稀 土 的 电 镜 分 析 从 上 述 试 验 结 果 可 见 ,在 适 当 的 磁 处 理 条 件 和 常 规 沉 淀 条 件 下 ,磁 处 理 能 够 使 碳 酸 稀 土 的 纯 度 提 高 3 %~ 4 % ,说 明 磁 处 理 可 能 改 善 了 碳 酸 稀 土 的 结 晶 状 态 。 为 此 ,对 碳 酸 稀 土 进 行 了 电 镜 分 析 。 从 电 镜 图 可 以 看 出 ,碳 酸 稀 土 沉 淀 呈 细 小 的 晶 形 沉 淀 。 我 们 知 道 常 规 的 碳 酸 氢 铵 沉 淀 法 得 到 的 碳 酸 稀 土 通 常 为 无 定 形 絮 状 沉 淀 ,絮 状 沉 淀 通 常 夹 杂 杂 质 和 大 量 的 水 分 ,而 经 过 磁 处 理 强 化 的 稀 土 沉 淀 物 已 转 变 为 晶 形 ,减 少 了 稀 土 沉 淀 物 对 杂 质 的 夹 带 作 用 ,从 而 使 稀 土 纯 度 在 磁 处 理 作 用 下 能 够 得 到 一 定 程 度 的 提 高 。 图 3 磁 化 强 度 对 稀 土 沉 淀 体 系 的 影 响 1 4 3 .NH HCO 溶 液 磁 处 理 ,2. 稀 土 母 液 磁 处 理 ,3. 沉 淀 体 系 磁 处 理   从 试 验 结 果 来 看 ,不 同 磁 化 强 度 对 稀 土 纯 度 的 影 响 程 度 不 同 ,在 磁 化 强 度 为 600kA/ m ,且 对 整 个 沉 淀 体 系 进 行 磁 处 理 的 磁 化 方 式 时 效 果 最 好 ,在 最 佳 磁 化 强 度 下 磁 处 理 能 使 稀 土 沉 淀 物 的 纯 度 提 高 3 %~ 4 %。 3 磁 处 理 机 理 对 于 磁 处 理 技 术 来 说 ,无 论 是 基 础 性 实 验 资 料 的 积 累 ,还 是 微 观 机 理 的 理 论 研 究 都 取 得 了 较 大 进 展 ,但 是 规 律 性 的 东 西 并 不 多 , 对 于 磁 处 理 机 理 更 是 没 有 一 个 圆 满 的 解 释 。 本 文 试 图 从 实 验 中 得 到 的 数 据 和 他 人 的 研 究 成 果 来 解 释 磁 处 理 对 稀 土 沉 淀 体 系 产 生 的 影 响 。 作 者 认 为 磁 处 理 影 响 稀 土 结 晶 过 程 可 能 有 以 下 几 方 面 的 原 因 :一 是 磁 处 理 对 溶 液 的 结 晶 动 力 学 产 生 影 响 ,在 适 宜 的 磁 处 理 条 件 下 ,能 够 显 著 地 促 进 碳 酸 稀 土 的 晶 核 生 长 速 度 和 晶 体 生 长 速 度 ,从 而 使 碳 酸 稀 土 由 无 定 2 . 2. 2 磁 化 时 间 对 沉 淀 指 标 的 影 响 常 规 沉 淀 条 件 同 上 , 固 定 磁 化 强 度 为 00kA/ m ,考 察 磁 化 时 间 及 磁 处 理 方 式 对 沉 6 淀 指 标 的 影 响 ,其 结 果 见 图 4。 [ 1] 型 絮 状 沉 淀 转 变 为 晶 形 沉 淀 。 杨 筠 等 研 究 了 碳 酸 氢 铵 和 纯 碱 的 结 晶 过 程 ,发 现 在 适 宜 的 磁 场 条 件 下 ,晶 体 的 平 均 粒 径 增 大 10 %~ 30 %。 二 是 磁 处 理 对 水 溶 液 的 物 化 参 数 产 生 影 响 ,从 而 促 使 碳 酸 稀 土 容 易 形 成 晶 核 ,进 而 图 4 磁 化 时 间 对 稀 土 沉 淀 物 纯 度 的 影 响 [ 2 ,3] 报 道 ,经 磁 处 理 后 , 1 .NH 4 HCO 3 溶 液 磁 处 理 ,2. 稀 土 母 液 磁 处 理 ,3. 生 长 为 晶 体 。 有 文 献 沉 淀 体 系 磁 处 理 水 的 理 化 参 数 有 较 大 的 变 化 ,如 水 的 表 面 张 力 增 大 ,pH 值 升 高 ,溶 解 度 增 大 ,水 及 溶 液 的 离 子 状 态 由 高 缔 合 状 态 转 为 低 缔 合 状 态 等 。   结 果 表 明 ,稀 土 的 纯 度 随 着 磁 化 时 间 的 增 长 而 增 加 ,当 磁 化 时 间 达 到 20min ,且 对 沉   方 10 方 第 3 期   No. 3 矿 产 综 合 利 用 Jun. 2004 Multipurpose Utilization of Mineral Resources 2 004 年 6 月 难 选 萤 石 矿 矿 石 浮 选 工 艺 研 究 周 文 波 , 邓 玉 珍 ( 武 汉 科 技 大 学 化 工 与 资 源 环 境 学 院 , 湖 北 武 汉 430081)   摘 要 :针 对 该 萤 石 矿 嵌 布 粒 度 极 细 的 特 点 ,采 用 一 段 磨 矿 、一 粗 七 精 的 浮 选 流 程 ,可 获 得 含 CaF 98. 80 %、SiO 0. 95 %、回 收 率 为 78. 02 %的 萤 石 精 矿 产 品 ,得 到 了 比 较 满 意 的 结 果 。 2 2 关 键 词 :萤 石 ; 矿 石 性 质 ; 浮 选 工 艺 中 图 分 类 号 :TD97. 5 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :100026532(2004) 0320010204   浙 江 某 萤 石 矿 是 已 生 产 多 年 的 老 矿 ,现 区 。 由 于 东 部 矿 区 矿 石 性 质 与 西 部 矿 区 的 差 开 采 的 西 部 矿 区 矿 源 已 不 多 ,拟 开 采 东 部 矿 异 较 大 ,嵌 布 粒 度 极 细 ,原 矿 品 位 低 ,故 用 现 成 核 和 结 晶 生 长 的 机 理 还 不 是 特 别 清 楚 ,也 尚 未 得 到 一 致 的 结 论 ,还 需 进 一 步 探 讨 和 研 究 。 4 结 语 磁 场 是 一 种 具 有 特 殊 能 量 的 场 ,近 年 来 参 考 文 献 : 在 影 响 结 晶 过 程 研 究 方 面 取 得 了 很 大 进 展 , 但 其 处 理 效 果 还 未 显 示 出 很 强 的 稳 定 性 。 本 文 研 究 结 果 表 明 ,在 适 宜 的 磁 处 理 条 件 下 ,用 碳 酸 氢 铵 作 稀 土 浸 出 母 液 的 沉 淀 剂 可 以 得 到 晶 形 的 碳 酸 稀 土 ,而 使 碳 酸 稀 土 的 纯 度 提 高 , 从 而 为 碳 酸 氢 铵 在 工 业 上 的 应 用 提 供 了 一 个 有 效 的 途 径 。 但 目 前 磁 处 理 在 促 进 溶 液 结 晶 [ 1]杨 筠 ,杨 祖 荣 ,史 季 芬 ,等 . 磁 场 对 碳 酸 氢 铵 结 晶 动 力 学 的 影 响 [J ]. 北 京 化 工 大 学 学 报 ,1997 ,24 (2) :1~ 7. [ [ 2]王 如 平 ,等 译 . 磁 场 对 水 的 物 理 特 性 pH 值 的 影 响 [J ]. 磁 能 应 用 技 术 ,1990(4) :38~ 39. 3]朱 永 辉 ,程 善 生 ,等 . 磁 化 水 的 检 测 与 评 价 [J ]. 理 化 检 验 (化 学 分 册 ) ,2001 ,37(1~ 6) :279. The Influence of Magnetic Treatment on Rare Earth Lixivium during Precipitation by NH HCO 4 3 FANG Xi2hui , YIN Yan2fen , QIU Ting2sheng , LUO Xian2ping (Southern Institute of Metallurgy , Ganzhou , Jiangxi , China) Abstract :Application of magnetic treatment in precipitation process of rare earth lixivium by NH4HCO3 was researched in this paper. The results show that under proper conditions the magnetic treatment can increase rare earth purity of 3 %~ 4 % ,and obtain crystalline rare earth carbonate. A good approach was found for technological improvement of strain amass2type rare earth mines ,and a satisfactory route was provided for increasing overall social and economic benefit of rare earth mines. Key words :Strain amass2type rare earth ; Ammonium bicarbonate ; Precipitation ; Magnetic treatment 收 稿 日 期 :2003207207 作 者 简 介 :周 文 波 (1973 - ) ,男 ,硕 士 ,讲 师 ,主 要 从 事 矿 物 加 工 工 程 的 教 学 和 科 研 工 作 。
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