稀土是我国重要的战略资源,低成本稀土清洁生产技术是世界稀土资源利用领域普遍存在的难题,其关键科学问题之一便是新型稀土分离体系和分离技术的研发。
迄今为止,溶剂萃取法和化学沉淀法是稀土工业应用最广泛的两种分离技术,为我国稀土工 业的发展做出重要贡献,但仍存在一定不足。如:溶剂萃取法需要大量使用挥发性有机溶剂,存在安全和环境问题;碳酸氢氨和草酸工业沉淀剂难于循环使用,所产生废水对环境造成负面影响等。
日前由中科院海西研究院厦门稀土材料研究所孙晓琦团队发明的新型苯氧羧酸类萃取剂可与稀土形成固体萃合物,并可以反复萃取和循环使用,大大提高了稀土分离富集效率,有效避免传统技术中大量“三废”污染,使我国在稀土采选分离技术上继续保持全球领先地位。
基于该类萃取剂,结合溶剂萃取法和化学沉淀法的优势,该团队开发出了萃取-沉淀法。这一新型分离技术的特征是萃取过程不使用有机溶剂或担体,可定量萃取金属离子生成萃合物沉淀,且萃取剂能够反萃及循环使用。
孙晓琦团队通过与赣州稀土集团、厦门钨业股份有限公司、北方稀土集团、虔东稀土集团合作开展的工业试验表明,萃取-沉淀法具有低成本、稳定性好、大相比、分离速度快、处理量大、环境友好、安全性好等特点,在离子型稀土浸出液富集、包头稀土矿水浸液转型、稀土蒸氨废水软化、稀土二次资源回收领域均有良好的工业应用前景。
针对我国不同地区离子型稀土矿成份差异较大,所研发的工艺参数也会有较大差异的问题,中科院海西院厦门稀土所与国家重大科学工程上海光源合作,采用同步辐射技术对设计制备的新型萃取剂与稀土的作用机理、构效关系、物种分布开展研究,力争从分子水平认识萃取剂的各种因素对稀土分离流程的影响,形成面向不同种类离子型矿稀土的萃取—沉淀剂“基因图谱”。
在此基础上,孙晓琦团队与相关企业合作,研究不同种类离子型矿分离工艺。对于有工业应用前景的萃取剂和分离材料,根据分离工艺需要,协调成本和性能的关系,进一步筛选和优化结构。同时,系统评估不同矿种、不同萃取体系、不同分离装备对流程的影响,优化工艺参数,确定最优工艺路线。
目前,孙晓琦团队已构建起新型的清洁高效稀土分离技术体系,包括新型萃取剂和分离材料、稀土矿浸出液富集技术、重稀土分离工艺、离子液皂化技术、放射性废渣综合处理技术等。
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