一种处理含铅稀土溶液的净化剂和应用方法与流程

本发明属于稀土湿法冶金，具体为一种处理含铅稀土溶液的净化剂和应用方法。

背景技术：

1、在氟碳铈矿的“精矿氧化焙烧-盐酸优浸-常压碱转-盐酸优溶-除杂浓缩-萃取分离”冶炼工艺中，fe、f、al、pb、ba等杂质元素进入稀土溶液，为保证稀土产品质量，必须对稀土溶液进行除杂。在现行工艺中，稀土溶液经过除fe、f、al和浓缩等操作后，溶液中reo浓度为200～350g/l，pbo浓度高达1～3g/l。

2、传统除铅方法为硫化除铅法，即将硫化钠、硫化铵等硫化剂剂加入到稀土溶液中，形成硫化铅沉淀，从而使溶液中pbo/reo的质量浓度比<0.01％。该方法存在明显缺陷，主要体现在：①硫化剂通常为强碱性，造成大量氢氧化稀土损失，损失率达1％～2％；②硫化剂容易发生水解反应，生成剧毒的硫化氢气体，造成了严重的生产安全风险；③产生了大量高稀土含量的铅渣，需要进一步回收，增加了生产工序和成本。其它一些除铅方法还包括电化学法、离子交换法、萃取法等，但因为运行成本高、工艺条件要求严格、效果不稳定等原因，都没有实现广泛工业应用。

3、随着对环保要求的日益严格，废水除铅也是研究热点。废水成分相对简单，普遍不含高浓度金属元素，降低了除铅的难度。目前废水除铅领域常见的除铅剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠，但未见其在高浓度稀土溶液除杂中有相关应用报道。初步研究表明，将其应用于稀土溶液除铅，可实现选择性除铅，降低除铅过程的稀土损失率，并且不产生剧毒的硫化氢气体，但由于二甲基二硫代氨基甲酸钠在高温、高酸度条件下易分解，除铅效果差，因此也存在着适用温度、酸度低(温度≤60℃，ph值≥2)的缺点，限制了二甲基二硫代氨基甲酸钠的在稀土溶液除铅中的应用。

4、因此，研发一种除铅净化剂和应用方法，降低稀土溶液除铅过程的稀土损失和安全风险，并改进净化剂的温度、酸度使用条件，对于提高我国稀土冶炼技术水平具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供了一种处理含铅稀土溶液的净化剂。将该净化剂用于处理含铅稀土溶液，可以达到稀土酸浸液定向除铅目的，同时降低了除铅过程的稀土损失；还能避免产生有毒硫化氢气体，降低了操作风险，改善了生产环境。

2、为了实现以上发明的目，本发明的具体技术方案为：

3、一种处理含铅稀土溶液的净化剂，该净化剂包括以下重量份的原料：硫源5～30份(具体可为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份等)，镁源3～15份(具体可为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等)，水40～95份(具体可为40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份等)；所述硫源为二甲基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠中的任意一种或两种，与五硫代碳酸钠的组合物(即二甲基二硫代氨基甲酸钠与五硫代碳酸钠的组合物；或二乙基二硫代氨基甲酸钠与五硫代碳酸钠的组合物；或二甲基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠与五硫代碳酸钠的组合物)；所述镁源为氯化镁、硫酸镁、硝酸镁中的任意一种。

4、作为本技术中一种较好的实施方式，以上所述的处理含铅稀土溶液的净化剂的制备方法，包括以下步骤：

5、按比例称取各原料，并搅拌使其混合均匀，反应得到悬浊液；将悬浊液过滤得滤渣；再将滤渣烘干至恒重，得到除铅净化剂。

6、作为优选，上述方法中搅拌反应温度为10～50℃(具体可为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃等)，时间为5～30分钟(具体可为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟等)。

7、作为优选，上述方法中滤渣烘干温度为45～55℃(具体可为45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃等)。

8、作为本技术中一种较好的实施方式，采用以上所述方法得到的处理含铅稀土溶液的净化剂用于处理含铅稀土溶液的方法，包括以下步骤：

9、s1)将含铅稀土溶液加入至搅拌罐；

10、s2)将除铅净化剂均匀加入含铅稀土溶液中，控制加入的除铅净化剂与含铅稀土溶液中所含pbo的质量比为w，搅拌并进行除铅反应；

11、s3)固液分离，得到低铅稀土溶液和铅渣，将铅渣洗涤烘干，分析低铅稀土溶液和铅渣成分。

12、作为优选，s1)中含铅稀土溶液的稀土氧化物reo的浓度为200～350g/l(具体可为200g/l、210g/l、220g/l、230g/l、240g/l、250g/l、260g/l、270g/l、280g/l、290g/l、300g/l、310g/l、320g/l、320g/l、340g/l、350g/l等)，氢离子浓度为0.01～0.2mol/l(具体可为0.01mol/l、0.05mol/l、0.1mol/l、0.15mol/l、0.2mol/l等)。

13、作为优选，s2)中w为2.8～5.0(具体可为2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0等)，更优选w为3.5～4.4。

14、作为优选，s2)中除铅反应温度为60～100℃(具体可为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃等)，时间为60～180分钟(具体可为60分钟、70分钟、80分钟、90分钟、100分钟、110分钟、120分钟、130分钟、140分钟、150分钟、160分钟、170分钟、180分钟等)。

15、作为优选，s3)中低铅稀土料液中的pbo与reo的质量浓度比<0.01％；铅渣中的reo含量<2wt％。

16、与现有技术相比，本发明的积极效果体现在：

17、(一)解决了传统工艺中稀土损失率高的问题。在本技术中，除铅净化剂不易溶，净化剂与溶液发生固液交换反应，即净化剂中的镁元素优先置换稀土溶液中的铅离子，而不与稀土离子发生反应，从而实现了选择性除铅的效果，降低了除铅过程的稀土损失率，既避免产生了含稀土铅渣，也避免了稀土溶液中残留的对后续萃取、废水处理工序和产品质量的不利影响。

18、(二)降低了除铅过程的安全风险。除铅净化剂中硫元素与碳元素形成了相对稳定的碳硫键，使用过程中不水解生成剧毒硫化氢气体。

19、(三)相比于直接将二甲基二硫代氨基甲酸钠或二乙基二硫代氨基甲酸钠用于稀土溶液除铅，本发明通过将硫源与镁源反应制备得到不易溶解的含多硫代碳酸镁盐的除铅净化剂，该净化剂在高温、高酸度条件下不易分解，从而解决了如下技术问题：

20、(1)提高了除铅的温度范围。将适用温度由20～60℃提高至60～100℃，从而减少了生产过程中稀土浓缩液的冷却降温过程，缩短了生产周期，降低了设备投资；

21、(2)提高了除铅的酸度条件。将适用酸度由ph值≥2降低至0.01～0.2mol/l氢离子浓度，从而避免了高酸度稀土溶液的中和过程；

22、(3)避免了稀土溶液中残留的除铅净化剂对后续萃取、废水处理工序和产品质量的不利影响。由于除铅净化剂不易溶解，过量的除铅净化剂将留在渣中并与稀土溶液分离；

23、(4)形成了多硫代碳酸镁盐。相比于不添加五硫代碳酸钠的净化剂，本发明中的净化剂镁元素与铅离子的置换能力更强，从而确保将稀土溶液中铅含量除至合格。