科技成果-低碳低鹽無氨氮分離提純稀土化合物新技術(shù)

科技成果一一低碳低鹽無氨氮分離提純稀土化

合物新技術(shù)技術(shù)類別儲(chǔ)碳技術(shù)適用范圍有色金屬行業(yè)，稀土濕法冶煉分離與稀土氧化物生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀我國是世界稀土生產(chǎn)大國，稀土冶煉分離年產(chǎn)量為12-15萬噸稀土氧化物（REO）。在稀土生產(chǎn)過程中，存在化工材料消耗高、資源綜合利用率低、三廢污染嚴(yán)重等問題。同時(shí)，在稀土氧化物制備過程中，通常采用碳銨或草酸進(jìn)行沉淀、煅燒等工序，每制備1噸REO將直接產(chǎn)生3噸以上CO2，造成大量CO2排放。預(yù)計(jì)到2020年，全國稀土分離量將達(dá)到每年20萬噸REO,年CO2排放量將達(dá)60多萬噸。低碳低鹽無氨氮分離提純稀土化合物新技術(shù)，采用碳酸氫鎂溶液皂化萃取分離稀土，與傳統(tǒng)的氫氧化鈉皂化萃取分離法相比，產(chǎn)生的CO2氣體可以循環(huán)用于鎂鹽碳化。目前，該技術(shù)已在江蘇省進(jìn)行應(yīng)用，改建完成1條年產(chǎn)3000噸高品質(zhì)、低成本稀土氧化物清潔萃取分離生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)連續(xù)規(guī)?；a(chǎn)。同時(shí)，在廣西崇左已建設(shè)完成5500噸規(guī)模稀土冶煉分離廠的一期工程3000噸REO/年生產(chǎn)線。成果簡介1、技術(shù)原理該技術(shù)采用碳酸氫鎂溶液皂化萃取分離稀土技術(shù)，用碳酸氫鎂溶液代替液氨或高成本的液堿用于稀土萃取分離，可解決稀土萃取分離過程中氨氮或高鈉鹽廢水排放問題；采用新型稀土沉淀結(jié)晶技術(shù)，用低成本的堿土金屬沉淀劑碳酸氫鎂溶液替代原碳銨沉淀工藝，可解決稀土沉淀過程中的氨氮排放問題；采用稀土分離提純過程中化工材料及CO2低成本循環(huán)利用，將高鹽度廢水和CO2氣體有效回收利用制備碳酸氫鎂溶液，可降低原料消耗和生產(chǎn)成本，減少溫室氣體和三廢排放。稀土萃取分離過程以碳酸氫鎂溶液替代氨水或液堿作為新型有機(jī)相皂化劑，應(yīng)用于稀土萃取分離提純過程，化學(xué)反應(yīng)式如下所示：MgO+H2O=Mg(OH)2CaO+H2O=Ca(OH)2MgCI+Ca(OH)=Mg(OH)+CaCI2 2 2 2Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2Mg(HCO3)2+2HA=MgA2+2CO2f+2H2O3MgA2+2REaCl3=2REaA3+3MgCl2REaA3+REbCl3=REbA3+REaCl3其中，REa代表難萃稀土兀素，REb代表易萃稀土兀素。稀土沉淀和焙燒過程2RECl+3Mg(HCO)=RE2(CO)+3MgCl+3COf+3HORE(CO)=REO+3COf2、3婦 23 22、關(guān)鍵技術(shù)(1)CO2低成本循環(huán)利用技術(shù)將CO2利用和稀土萃取、沉淀、焙燒工藝相結(jié)合，通過凈化除塵、除油、脫水、壓縮等綜合手段，處理稀土萃取、稀土沉淀、焙燒、鍋爐燃燒等各個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的不同濃度的CO2氣體，并通過梯度碳化，實(shí)現(xiàn)CO2高效循環(huán)利用。（2） 碳酸氫鎂溶液皂化萃取分離稀土技術(shù)將碳酸氫鎂溶液用于稀土萃取分離，即以自然界廣泛存在的鈣鎂礦物為原料，稀土提取過程回收的CO2為介質(zhì)，通過碳化反應(yīng)制備碳酸氫鎂溶液，代替液氨或液堿用于稀土分離過程，實(shí)現(xiàn)稀土萃取分離過程無氨氮排放，可解決早期開發(fā)的鈣皂化及非皂化工藝中存在的三相物、雜質(zhì)含量高、反應(yīng)慢等問題，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。（3） 酸、鹽等化工材料循環(huán)利用技術(shù)利用Mg、Ca堿性差異，采用輕燒白云石或石灰石消化得到氫氧化鈣，將稀土萃取分離和沉淀過程產(chǎn)生的氯化鎂廢水轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，用于碳化制備碳酸氫鎂溶液，實(shí)現(xiàn)鎂鹽的循環(huán)再利用；采用氯化鈣廢水回收制備鹽酸和石膏技術(shù)，無需對含鹽廢水進(jìn)行高能耗的蒸發(fā)濃縮或高成本的膜分離，可實(shí)現(xiàn)低鹽排放，使運(yùn)行成本大幅度降低。（4） 新型稀土沉淀結(jié)晶技術(shù)將純化的碳酸氫鎂溶液用于稀土沉淀結(jié)晶，用堿土金屬沉淀劑和稀土沉淀結(jié)晶工藝代替碳銨沉淀工藝，并通過物理性能溶解積差異控制技術(shù)對非稀土雜質(zhì)的沉淀結(jié)晶行為進(jìn)行控制，徹底革除氨氮廢水污染，消除Fe、Al、Si等雜質(zhì)干擾，獲得不同類別的高品質(zhì)、低成本稀土氧化物。3、工藝流程

該技術(shù)工藝流程圖見圖1?；旌蟁EClj料液T-COw氣體 有機(jī)預(yù)處理-*■?一C6氣體稀土萃取分離RE」Ch該技術(shù)工藝流程圖見圖1。混合REClj料液T-COw氣體 有機(jī)預(yù)處理-*■?一C6氣體稀土萃取分離RE」Ch溶液稀I:沉淀始燒有機(jī)便處理布I赧酸禽錢『鈣碟化捉純稀土氧化物圖1低碳低鹽無氨氮分離提純稀土化合物新技術(shù)工藝流程圖該技術(shù)示范線的流程圖見圖2。圖2低碳低鹽無氨氮分離提純稀土化合物新技術(shù)示范線流程圖主要技術(shù)指標(biāo)1、 稀土化合物產(chǎn)品相對純度達(dá)到3N-5N；2、 萃取分離過程稀土回收率：N99.5%；3、 稀土分離提取過程，鎂和CO2氣體回收利用率：N90%；4、 稀土分離提取過程，水資源循環(huán)利用率：N85%；5、 材料成本降低35%以上，實(shí)現(xiàn)從源頭消除氨氮廢水污染，三廢排放達(dá)到《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。技術(shù)水平該技術(shù)已獲得授權(quán)國家發(fā)明專利7項(xiàng)，美國、澳大利亞和馬來西亞發(fā)明專利5項(xiàng)。典型案例典型用戶：江蘇省國盛稀土有限公司、中鋁廣西有色稀土開發(fā)有限公司、甘肅稀土集團(tuán)有限責(zé)任公司等。典型案例1案例名稱：江蘇國盛3000噸稀土氧化物高效清潔生產(chǎn)線建設(shè)規(guī)模：改建3000噸REO/年稀土氧化物生產(chǎn)線。建設(shè)條件：項(xiàng)目占地1000m2，與工廠現(xiàn)有工序相配套。主要建設(shè)內(nèi)容：新建鈣鎂礦物預(yù)處理、碳化、皂化萃取、化工材料循環(huán)回收等工序；改造沉淀、焙燒、鍋爐等區(qū)域，以回收CO2溫室氣體。主要設(shè)備為籠式消化機(jī)、堿轉(zhuǎn)槽、廂式壓濾機(jī)、調(diào)漿槽、自控連續(xù)碳化塔、新型皂化萃取槽、二氧化碳凈化回收系統(tǒng)、高效除油器等。該項(xiàng)目采用新技術(shù)改造新增投資800萬元左右，建設(shè)期為6個(gè)月。年減排量約9900tCO2，由生產(chǎn)成本降低產(chǎn)生的年經(jīng)濟(jì)效益600萬元，投資回收期約1.3年。碳減排成本為80-100元/tCO2o典型案例2案例名稱：中鋁廣西5500噸稀土氧化物高效清潔生產(chǎn)線建設(shè)規(guī)模：新建5500噸REO/年稀土氧化物生產(chǎn)線（一期工程：3000噸REO/年）。建設(shè)條件：具備稀土萃取沉淀等工序的稀土氧化物生產(chǎn)線。采用新技術(shù)新增建設(shè)內(nèi)容：鈣鎂礦物消化、碳化、皂化萃取、鹽及廢水循環(huán)回收利用、CO2溫室氣體回收利用等工序。主要設(shè)備為籠式消化機(jī)、堿轉(zhuǎn)槽、廂式壓濾機(jī)、調(diào)漿槽、自控連續(xù)碳化塔、新型皂化萃取槽、二氧化碳凈化回收系統(tǒng)、高效除油器等。一期工程（3000噸/年）總投資為2.6億元，其中采用新技術(shù)新增投資1000萬元，建設(shè)期12個(gè)月。年減排量約9900tCO2，由生產(chǎn)成本降低產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益600萬元，碳減排成本為80-100元/tCO2o市場前景隨著國家相關(guān)部門嚴(yán)