伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法

本发明属于伊利石型稀土矿综合利用，具体涉及伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法。

背景技术：

1、稀土元素具有特殊的电子层分布结构，是许多高科技产品的重要组成部分，主要应用在绿色和可再生能源、电动汽车、玻璃抛光和陶瓷等领域，同时也是当今世界各国发展高新和国防尖端技术以及战略性新兴产业不可缺少的关键原材料。然而基于矿物本身稀土含量不同、选冶回收难易程度差异大等因素，目前进行大规模商业开发的稀土矿仅氟碳铈矿、独居石矿和离子吸附型稀土矿等少数几种矿种，由于这些常规矿床储量有限，常规矿床在可预见的未来已无法满足对稀土产品的需求。伊利石是一种由两个硅氧四面体和一个铝氧八面体组成的2：1型层状硅酸盐云母类矿物，具有抗腐蚀性、耐热性等特点，可用于制作钾肥、高级涂料及填料和陶瓷配件等产品。

2、如今，有研究团队发现川滇黔相邻区广泛分布的古陆沉积相中的稀土是一种全新的稀土矿床类型，被命名为“古陆相沉积型稀土矿”，这是继离子吸附型稀土后，新发现的一个全新稀土矿床类型。古陆相沉积型稀土矿赋存于川滇黔相邻区二叠系宣威组底部黏土岩系中，稀土氧化物平均品位0.39％，分布广泛，该地区已被列为国家重点建设的我国南方重要战略资源支撑基地。该沉积型稀土矿根据矿石类型可分为高岭石型稀土矿和伊利石型稀土矿，稀土元素主要以纳米矿物颗粒的形态被“束缚”在黏土矿物(高岭石或伊利石)层状结构中，采用常规的物理选矿方法无法实现稀土的富集回收，同时以传统的铵盐体系及硫酸体系直接浸出稀土的浸出率也极低(龚大兴等.川滇黔相邻区古陆相沉积型稀土的发现及意义.)。

3、由于沉积型稀土矿发现时间较短，对伊利石型稀土矿提取稀土元素的研究尚未报导，只有少许关于高岭石型稀土矿提取稀土元素的报导。专利cn 109266839 a针对稀土元素主要以类质同象替代的形式赋存于高岭石矿物中的沉积型稀土矿进行高温焙烧，将高岭石转变为偏高岭石结构后进行浸出，获得稀土料液。如专利cn 114134348 a发明了一种热高酸直接浸出工艺回收沉积型稀土的方法，使用体积浓度为40-100％高浓度硫酸在60-300℃下直接将铝和稀土同时浸出，过滤后向浸出液中加入硫酸铵反应，过滤后得到硫酸铝铵粗产品和结晶尾液，对结晶尾液进行萃取、反萃得到粗混合稀土渣。又如专利cn 115058609a，将玄武岩风化壳样品和浓硫酸混合，在120℃-250℃下焙烧后再进行稀硫酸浸出，获得稀土浸出液。由上可见高岭石型稀土矿都是通过焙烧或硫酸熟化等工艺破坏矿物结构浸出稀土元素，采用这些方法虽然也可以浸出伊利石型稀土矿中的稀土元素，但是焙烧工序成本高，同时焙烧破坏了伊利石矿物结构，不利于伊利石产品的综合回收。

4、综上所述，本发明针对伊利石型稀土矿(treo含量为0.1-1.6％，伊利石含量为85-96％，tfe含量为0.1-1％)发明了一种无焙烧、无尾矿、低成本、流程简单，选择性浸出制备稀土和伊利石产品的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法，包括以下步骤：

3、s1、磨矿：将伊利石型稀土矿原矿磨矿至-0.074mm占60％～90％；

4、s2、碱激发活化：将磨矿后的伊利石型稀土矿加入到naoh和/或koh溶液中进行碱激发活化反应，过滤得到富稀土的伊利石产品渣和活化废液；

5、其中，所述活化反应的温度为60～100℃，反应时间为30～75min，naoh和/或koh体积分数为25～40％，液固比为2～6l/kg；

6、s3、增白浸出：将所述富稀土的伊利石产品渣加入到硫酸或盐酸中进行浸出，完成后将溶液与助滤剂溶液混合，经过滤得到稀土浸出液和伊利石精矿。

7、其中，所述助滤剂为聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺和聚乙二醇的一种或多种，所述助滤剂以助滤剂溶液的形式使用，所述助滤剂用量为3-10mg/l；

8、进一步的，所述伊利石型稀土矿treo含量为0.1～1.6％，伊利石含量为85～96％，tfe＜1％。

9、进一步的，步骤s2中，所述活化废液补充naoh和/或koh后循环使用。

10、进一步的，步骤s3中，所述浸出时间为0.5-3h，温度为30-60℃，硫酸或盐酸浓度为0.5-2mol/l，液固比为3-6l/kg。

11、本发明的原理为：本发明针对伊利石型稀土矿，该矿的主要特点是稀土元素主要以纳米矿物颗粒的形态被“束缚”在黏土矿物(高岭石或伊利石)层状结构中。所以本发明通过热的强碱溶液轻微破坏伊利石层间结构，同时将伊利石层间被束缚的稀土载体矿物(或以类质同象存在的稀土离子)得到释放，并转化为氢氧化稀土，最后通过稀酸浸出获得稀土浸出液的同时提高了伊利石的白度，有效提升了伊利石原料的品质。高岭石内部结构较为紧密，晶层间没有离子平衡电荷，离子交换容量小，水分不易进入晶层中间，所以高岭石型稀土矿中高岭石晶胞活动性小，在不改变高岭石结构的情况下，稀土元素难以释放出来，需要焙烧温度高于550℃才能使高岭石结构发生转变，变成偏高岭石结构，从而释放稀土元素；而伊利石型稀土矿中伊利石结构缺陷多，由于层间需要钾离子平衡电荷，各层间相距较远，所以能在无焙烧的情况下通过热的强碱溶液轻微破坏伊利石结构，释放出赋存于层间的稀土元素。

12、本发明采用无焙烧工艺从伊利石型稀土矿中选择性提取稀土元素，同时获得了高白度的伊利石精矿产品，克服了传统的沉积型稀土矿焙烧提取稀土工艺能耗高，工艺流程复杂，尾渣综合利用程度不高等缺点，为以伊利石为主的沉积型稀土矿提供了一种无焙烧的综合利用工艺方案。

13、本发明的有益效果是：

14、1、本发明首先采用热碱溶液轻微破坏伊利石层状结构，主要是让层间中被束缚的稀土载体矿物(或以类质同象存在的稀土离子)得到释放，并转化为氢氧化稀土，而伊利石层状结构中主要元素si和al组成的硅氧四面体和铝氧八面体未破坏，再采用稀酸浸出转化渣，得到的稀土浸出液中杂质较少，同时酸洗能去除铁等杂质，使伊利石的白度增加，达到了除铁增白的效果，相对于将伊利石焙烧成熟料的方法，无法对伊利石型稀土矿得到综合利用，而本发明得到了高白度的伊利石精矿产品，有利于拓宽伊利石型稀土矿的使用范围。

15、2、本发明免去了传统沉积型稀土矿常用的焙烧工序，且无尾渣，大幅地降低了生产能耗，并且naoh、koh溶液和硫酸溶液可以多次循环利用，整个流程低碳环保。

技术特征：

1.伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法，其特征在于，所述伊利石型稀土矿treo含量为0.1～1.6％，伊利石含量为85～96％，tfe＜1％。

3.根据权利要求1所述的伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法，其特征在于，步骤s2中，所述活化废液补充naoh和/或koh后循环使用。

4.根据权利要求1所述的伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法，其特征在于，步骤s3中，所述浸出时间为0.5-3h，温度为30-60℃，硫酸或盐酸浓度为0.5-2mol/l，液固比为3-6l/kg。

技术总结本发明属于伊利石型稀土矿综合利用技术领域，具体涉及伊利石型稀土矿低碳制备稀土和伊利石产品的方法，包括以下步骤：S1、磨矿：将伊利石型稀土矿磨矿至‑0.074mm占60％～90％；S2、碱激发活化：将伊利石型稀土矿加入到NaOH和/或KOH溶液中进行碱激发活化反应，得到富稀土的伊利石产品渣；S3、增白浸出：将富稀土的伊利石产品渣加入到硫酸或盐酸中进行浸出，混合助滤剂过滤后得到稀土浸出液和伊利石精矿。本发明免去了传统沉积型稀土矿常用的焙烧工序，无尾渣排放，降低了生产能耗，产品中杂质含量更少，并且使用的溶液可以多次循环利用，整个流程绿色环保。技术研发人员：徐璐,杨耀辉,龚大兴,李昃霖,张笑天,李超,冀成庆受保护的技术使用者：中国地质科学院矿产综合利用研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/13