摘要
草酸沉淀是生产高纯度、性能好、形貌佳稀土氧化物的重要途径。草沉后液中和渣是石灰中和草沉后液产生的废渣。目前，草沉后液中和渣大多以堆放、填埋的方式处置，这不仅会侵占土地，渣中有害元素还会污染环境，同时草酸因得不到循环利用而造成资源浪费。因此，对稀土草沉后液中和渣进行高值化利用，为推动二次资源可持续发展提供了研究思路。为此，本文以赣南某稀土冶炼厂产生的草沉后液中和渣为原料，通过系统实验考察中和渣在不同酸性体系浸出行为和模拟溶液中草酸结晶行为，获取中和渣中草酸高效浸出和高效结晶分离的有利条件。本文主要研究内容及结论如下： （1）通过绘制草酸钙溶解平衡的lgc-pH图和草酸钙在盐酸、硫酸体系中溶解平衡关系图。由热力学计算分析可知：盐酸体系溶解草酸钙，若初始溶液中存在草酸和氯化钙会显著抑制草酸钙中钙和草酸的溶解；有硫酸根存在时，提高硫酸浓度会使草酸钙转变为硫酸钙，进而促进反应进行；硫酸溶解草酸钙时，初始溶液含有草酸时，初始草酸浓度对硫酸分解草酸钙的抑制作用，明显弱于盐酸分解体系。通过对比分析实验数据与热力学计算数据，可以知道实际数据和理论数据变化趋势基本相同，反映了热力学计算对实验的进行具有指导意义。 （2）基于硫酸体系草沉后液中和渣的浸出行为研究，筛选出最佳浸出条件。试验结果表明：在硫酸体系，浸出草酸的最优条件为反应温度95℃，硫酸浓度4mol/L，反应时间4h，液固比5∶1。中和渣主要成分为草酸钙，在硫酸体系中转变为硫酸钙沉淀，因此钙浓度一直处于低水平状态。硫酸体系浸出中和渣可有效分离草酸和钙。 （3）基于盐酸体系草沉后液中和渣的浸出行为研究，筛选出最优浸出条件。试验结果表明：在盐酸系统，浸出草酸、钙的最优条件为反应温度80℃，盐酸浓度12mol/L，反应时间2h，液固比7.5∶1。盐酸系统浸出的钙以游离态存在，加入1∶1硫酸进行沉钙。试验结果表明：沉钙的最优条件为沉淀温度20℃，S/Ca为3.0。经物相分析，沉钙产物为硫酸钙，高温条件产生的沉淀晶体形貌较好。 （4）通过考察草酸在模拟盐酸、硫酸体系结晶的情况。试验结果表明：低温条件有利于草酸结晶且较为稳定。盐酸体系中，最优结晶条件为结晶温度0℃、盐酸浓度2mol/L；硫酸体系中，最优结晶条件为结晶温度0℃、硫酸浓度1mol/L。重结晶可有效脱除草酸溶液中的硫和氯。
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