磷石膏中稀土与石膏资源的综合回收

【作者】 赵大鹏； 巫圣喜； 周亮； 张贵清； 李青刚； 曾理； 关文娟； 曹佐英；

【机构】 中南大学冶金与环境学院冶金分离科学与工程实验室；

【摘要】 稀土元素因其独特的物化性质及广泛的工业应用而备受关注。含稀土磷矿是一种极具潜力的稀土新资源,现有磷矿处理工艺中稀土绝大部分进入磷石膏中。为实现磷石膏中稀土和石膏资源的综合利用,本文对磷石膏中稀土赋存状态及其浸出回收过程机理进行了系统研究。结果表明(1)磷石膏中稀土主要以三种形态赋存,分别为同晶取代(60～80%)、磷酸盐和硫酸复盐(钡-稀土)。前者可在稀酸条件下浸出,而以磷酸盐和硫酸复盐形式存在的稀土则难以溶出。(2)采用酸循环浸出磷石膏中稀土时,由于溶液中硫酸钙达到饱和浓度,浸出率随循环次数增加而迅速衰减。所幸,本研究发现了硫酸钙在溶解过程中存在重结晶现象,且晶格中稀土离子得以释放。基于此,提出采用部分酸循环法和高温压煮重结晶法回收磷石膏中的稀土,1mol/L硫酸条件下稀土浸出率可提高至>50%。(3)酸溶后磷石膏的微观形貌特征表明未浸出稀土绝大部分以磷酸盐和硫酸复盐形式存在,且集中在粒径在50-100μm的矿物型颗粒中,根据粒径分布的宽窄,可通过筛分方法将稀土浓度进一步富集10-20倍。(4)酸溶后磷石膏中可溶磷、可溶氟均降至10ppm以下,且白度大幅提升(>85%),可作为建筑石膏原料使用。更多还原