电还原-P507萃取分离法回收稀土新工艺试验研究

张选旭,余党华,郭连平

(1.寻乌南方稀土有限责任公司,江西寻乌 342200; 2.江西南方稀土高技术股份有限公司,江西赣州 341000)

电还原-P507萃取分离法回收稀土新工艺试验研究

张选旭1,余党华1,郭连平2

(1.寻乌南方稀土有限责任公司,江西寻乌 342200; 2.江西南方稀土高技术股份有限公司,江西赣州 341000)

从废钕铁硼中回收稀土旧工艺,工艺流程长、消耗化工材料多,回收成本高;研究一种工艺流程短、消耗化工材料少、回收成本低的从废钕铁硼中回收稀土新工艺非常必要。试验表明:电还原-P507萃取分离法从废钕铁硼中回收稀土新工艺可行,与旧工艺比较,回收1t稀土可节约成本6033.04元;新工艺回收稀土收率为96.10%。

电还原;萃取;回收;废钕铁硼;稀土

0 前言

从废钕铁硼中回收稀土,旧工艺采用先酸分解废钕铁硼原料,后加草酸沉淀稀土,使稀土与铁分离,灼烧稀土草酸盐得稀土氧化物,稀土氧化物再酸分解,配制成合格料液,然后经P507萃取分离成单一稀土。该流程不足之处是工艺流程长,消耗化工材料多。为解决以上问题,我们进行了电还原-P507萃取分离法从废钕铁硼中回收稀土的工艺研究。该工艺采用电还原法将酸分解后的废钕铁硼溶液中的Fe3+还原成Fe2+,然后在惰性气体保护下,用P507萃取分离RE3+与Fe2+;负载有机相经反萃后再用N235萃取除去其中少量铁,获得符合萃取分离条件的氯化稀土料液。新工艺具有工艺流程简单、消耗化工材料少,稀土回收率高的优点。

1 试验原理[1,2]

本试验在水溶液中将Fe3+电还原为Fe2+。阴阳极室用阴离子膜隔开,阴极采用钛网,阳极采用普通铁板。

阴极反应:

电还原完全的分解液,用P507萃取剂在惰性气体保护下萃取分离RE3+与Fe2+。将负载有机相反萃,用N235萃取除去少量溶液中的铁,获得可用于萃取分离稀土的合格料液。

2 试验部分

2.1 原料

废钕铁硼:REO,29.57%;Fe,51.37%。

废钕铁硼中稀土配分见表1。

表1 废钕铁硼中稀土配分(wt%)

2.2 设备、仪表、材料

2.3 试剂

盐酸(分析纯);P507萃取剂(工业级);盐酸(工业级);1#指示剂;N235萃取剂(工业级)。

2.4 试验条件

2.4.1 电还原

将含REO为101.6g/L的废钕铁硼酸分解液放于自制电解槽阴极室进行电解,电解一定时间后,从阴极室取1滴分解液于表面皿上,加1滴1#指示剂,若无颜色变化,说明Fe3+完全还原为Fe2+。将还原好的钕铁硼分解液加入500mL分液漏斗中,在惰性气体保护下进行P507萃取分离,再将负载有机相反萃,用N235将反萃液中少量铁去除得到符合进槽条件的氯化稀土料液。

3 试验结果与分析讨论

3.1 试验结果1

在自制电解槽阴极室中加入含REO为101.6g/ L的废钕铁硼酸分解液,进行阴极电流密度、阴极区酸度条件试验,阳极区电解质;0.5 mol/L盐酸,结果见表2、表3。

表2 阴极电流密度条件试验

表3 阴极区酸度条件试验

3.2 试验结果2

将电还原完全的废钕铁硼分解液、P507萃取剂加入500mL梨形分液漏斗中,在惰性气体保护下进行P507萃取分离,在分馏萃取过程中分相效果良好。萃取平衡后取样分析,结果见表4。

表4 电还原-P507萃取分离法从废钕铁硼中回收稀土试验结果

3.3 试验结果3

将负载有机相反萃得反萃液,用N235去除反萃液中少量铁。试验结果见表5。

表5 N235去除反萃液中少量铁试验结果

3.4 分析讨论

从表2、3条件试验结果知:阴极电流密度: 60A/m2,阴极区酸度:0.15 mol/L时电流效率大于95%。

从表4结果可以看出:P507-HCl体系分馏萃取分离RE3+与Fe2+,二次试验平均稀土收率为96.10%,除铁率为98.97%。反萃液中含有0.70～0.72g/L的Fe,是由于被还原溶液转移过程中少量Fe2+被空气中氧气氧化成Fe3+造成的;要隔离空气预防Fe2+被空气中氧气氧化成Fe3+,才能减少反萃液中铁的含量。

表6 新、旧工艺流程回收1t稀土主要化工材料消耗成本比较

从表5的结果可以看出:负载有机相反萃后的反萃液中含有少量铁,用N235可将其大部分去除,所得料液可满足稀土分离料液所需要求。

4 新工艺、旧工艺流程比较

(1)现众多的废钕铁硼回收厂家均采用旧工艺流程进行稀土回收,其工艺流程如图1所示[4]。

(2)本试验新工艺流程如图2所示。

(3)新、旧工艺流程回收1t稀土氧化物主要化工材料消耗比较(废钕铁硼料为文中提到原料)见表6。

相对于旧工艺而言,新工艺有如下优点:工艺流程简单、消耗化工材料少,新工艺与老工艺比较回收1t稀土可节约成本6033.04元。

(4)新工艺稀土收率为96.10%,而旧工艺稀土回收率为91.66%[4],新工艺稀土回收率更高。

5 结论

(1)阴极电流密度:60A/m2,阴极区酸度:0.15 mol/L时电流效率大于95%。

(2)试验结果表明,电还原-P507萃取分离法从废钕铁硼酸分解液中分离RE3+与Fe2+,分离效果好。稀土收率96.10%,除铁率为98.97%。

(3)负载有机相反萃后的反萃液中含有的少量铁可用N235可将其去除,所得料液满足稀土分离要求。

(4)试验结果表明,电还原-P507萃取分离法从废钕铁硼中回收稀土工艺可行。新工艺有如下优点:工艺流程简单、消耗化工材料少,稀土回收率高,新工艺与旧工艺比较回收1t稀土节约成本6033.04元。

图1 旧工艺流程图

REFERENCES

[1] 傅献彩,等.物理化学(第五版)[M].北京:高等教育出版社, 2005.

[2] 徐光宪主编.稀土(第二版)[M].北京:冶金工业出版社, 1995.

[3] 大连理工大学无机化学教研室编.无机化学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1990.

[4] 简启发,邱小英.废旧钕铁硼提取氧化钕和氧化镝工艺及生产实践[J].江西有色金属,2001,(3):26-29.

Test Study New Process on Recovering Rare Earth
by Electrical Reduction--P507 Extraction Separation M ethod

ZHANG Xuan-xu1,YU Dang-hua1,GUO Lian-ping2
(1.Xunwu Southern Rare Earth Limited Liability Company,Xunwu 342200,Jiangxi,China; 2.Jiangxi Southern Rare Earth High-Tech Co.,Ltd,Ganzhou,341000,Jiangxi,China)

The process of recovering rare earth from waste neodymium iron boron iswith long process flowsheet and comsums lots of chemicalmaterials.It is very necessarty to research a new process with short flowsheet,less material comsumption and low costs. Test results show that electrical reduction-P507extraction separationmethod is feasible to recover rare earth from thewaste neodymium iron boron and cost effective.

electrical reduction;extraction;recover;waste neodymium iron boron;rare earth

O652

:B

:1009-3842(2010)01-0066-04

2009-12-29

张选旭(1963-),男,江西南康人,本科,高级工程师,主要从事稀土冶炼技术和管理工作。