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低浓度稀土溶液大相比鼓泡油膜萃取技术及装置

2017-04-28

稀土被誉为“工业维生素”“新材料之母”,是当今世界各国发展高新技术和国防尖端技术不可替代的战略资源,特别是中、重稀土,更是与高新技术材料和尖端科技产品密切相关。我国南方离子吸附型稀土矿是世界上罕见的高品质中重稀土矿,含有各种高新技术新材料应用急需的中、重稀土元素,其含量高出国外类似工业矿物含量的420倍,是我国特有的、具有绝对竞争优势的稀土资源。但是,现行萃取工艺和装备一直无法克服极低浓度稀土经济、高效回收富集的瓶颈难题。研究开发从低浓度稀土矿浸出液中高效提取富集、经济回收极低浓度稀土的环境友好型新技术新装备,降低生产成本,控制过程污染和减排,对于高效开发利用我国南方中重稀土资源,促进稀土工业的长远可持续发展具有重要意义。

“十二五”期间,中国科学院过程工程研究所和中国科学院青岛生物能源与过程研究所的科研人员,在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“稀土资源高效利用和绿色分离的科学基础”课题“新型高效萃取设备的设计、模拟与过程强化”(课题编号:2012CBA01203)的资助下,成功研发了低浓度稀土溶液大相比鼓泡油膜萃取技术及装置。中国稀土行业协会组织有关专家对该项技术进行了技术鉴定,专家认为该技术成功解决了将极小体积的有机萃取剂油相传质表面积最大化并在流动过程中均匀分散在大体积水相中的技术难题。该装置及技术适用于从低浓度稀土溶液中回收稀土。萃取过程水油相比高达600以上,萃取反萃后稀土溶液浓度可富集上千倍,可实现与现行单一稀土萃取分离工艺直接衔接。新技术相比传统工艺生产成本大幅下降,可直接用于从含稀土离子浓度(以REO计)<100毫克/升的极稀溶液中经济、高效地萃取回收稀土。经大相比萃取后,一次过柱水相开路排出的萃余液中残留的总稀土浓度<0.5毫克/升,总磷P<0.3毫克/升,COD<50毫克/升。离子型稀土矿的低浓度硫酸稀土浸矿液采用该工艺技术萃取富集后,萃余液含油量极低,可循环用于浸矿。

项目共获得国家发明专利4项(一种大相比液液两相连续萃取装置,专利号:ZL201110404565.2;一种气泡辅助的有机液膜发生器,专利号: ZL201410023670.5;一种水溶液中产生油膜包气泡分散相的装置及方法,专利号:ZL201410006753.3;一种气泡表面有机液膜大相比萃取装置,专利号:ZL201410007908.5)。目前,新技术正在江西省赣州市龙南县东江足洞稀土矿实施,已建成一条日处理100300立方米稀土浸矿液的工业试验示范生产线。

项目成果适用于高效、经济提取富集我国南方离子型稀土矿的大体量原地浸矿液或尾矿浸矿液中的极低浓度中重稀土离子,也适用于经济回收利用其他冶金及环境化工领域各种含重金属离子的过程废水中的有价稀贵重金属离子。处理后的排水指标满足国家《污水综合排放标准》( GB8978-1996) 和国家《稀土工业污染物排放标准》(国家标准GB26451-2011),处理每吨水的工艺成本低于1元。