摘要
离子型稀土矿具有稀土配分齐全、富含中重稀土、工业利用价值高等优点，是我国宝贵的战略矿产资源。然而，无论是采用硫酸镁还是硫酸铵浸出离子型稀土矿，都存在稀土浸出率偏低、浸取选择性差的问题；同时后续浸出液除铝过程稀土损失达到8%以上，造成稀土资源的严重浪费。本文将乙酸引入到离子型稀土矿的浸取富集过程，提出离子型稀土矿镁盐-乙酸体系强化浸取-高效除铝技术，可以实现离子相稀土的强化浸取和铝离子的抑杂浸取；同时中和除铝过程中可以有效降低稀土的损失。本文针对离子型稀土矿镁盐-乙酸体系强化浸取、抑杂浸取，以及稀土浸出液中和除铝等过程进行研究，以实现稀土资源的高效利用和稀土与铝的分离，为离子型稀土矿的高质量发展提供指导；研究内容和结果如下： （1）对RE/Al-乙酸单独及复合溶液体系进行物种平衡计算，结果表明：Al2(SO4)3-HAc和Al2(SO4)3-RE2(SO4)3-HAc体系中，Al3+与乙酸形成AlOH-Ac+络合物，导致Al3+的沉淀pH延后，相同pH下Al3+沉淀率降低；RE2(SO4)3-HAc和Al2(SO4)3-RE2(SO4)3-HAc体系中，RE3+与乙酸形成REAc2+络合物，含量达到20%以上，导致稀土氢氧化物沉淀pH提高。Al2(SO4)3-RE2(SO4)3-HAc体系中存在着乙酸-乙酸盐缓冲体系。 （2）研究了离子型稀土矿镁盐-乙酸浸取热力学和动力学，热力学结果表明：乙酸的加入能促进稀土浸出；动力学结果表明：MgSO4浸取和MgSO4-乙酸复合浸取动力学都受内扩散控制，乙酸加入能提高浸取速率。对Al的浸取行为研究结果表明，乙酸缓冲溶液使得浸取体系pH更高，导致复合浸取体系大部分的Al水解，从而抑制铝的浸出。通过因素实验，在最佳浸取工艺条件下稀土浸取率为98.40%，铝离子浓度为89.17mg/L，与硫酸铵相比稀土浸取率提高6%以上，铝离子浓度降低31.02mg/L；最后对尾矿进行FT-IR、SEM和EDS等测试，结果表明复合浸取体系的尾矿中，Al水解生成氢氧化铝附着于黏土矿物表面。 （3）通过对稀土浸出液除铝过程进行研究，结果表明：稀土的损失包括吸附和共沉淀两种，加入乙酸能够降低稀土的吸附损失。并且通过FT-IR、电位、XPS等测试，发现乙酸降低稀土损失率的原因可能是：乙酸根离子与氢氧化铝表面OH-发生配体交换，化学吸附于氢氧化铝表面，使得氢氧化铝的Zeta电位增大，导致氢氧化铝表面羟基与La/Y的静电吸引力减弱，从而抑制了氢氧化铝对La/Y的吸附。此外，乙酸的加入能使氢氧化铝的粒度增大，比表面积减小，减少吸附位点，降低氢氧化铝对稀土的吸附，从而降低稀土损失率。 （4）以离子型稀土浸出液为研究对象，在MgO、CaO、NH4HCO3、NaOH沉淀剂除铝过程中，MgO的除铝效果最优。通过对工艺条件的优化，在最佳条件下，除铝率达到98.47%，稀土损失率2.62%，与空白沉淀相比，稀土损失率降低了5.59%，并且溶液中的乙酸对稀土浸出液后续稀土的富集过程无影响；通过XRD、FT-IR、SEM-EDS、BET等测试分析了稀土损失原因，发现乙酸与氢氧化铝的形成内球络合物，抑制了氢氧化铝对稀土的吸附，降低稀土损失。
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