电渗析技术应用于离子吸附型稀土矿浸出液回收稀土工艺研究

摘要

我国稀土资源丰富,其中南方离子吸附型稀土矿更是我国独有的稀土矿种,但在其生产加工过程中存在粗放式生产、污染严重、生产工艺复杂、流程长等问题,严重影响了稀土行业的发展和效益。膜技术作为一种高效实用的新兴分离技术,在料液分离、浓缩、纯化方面效果显著,应用领域不断被拓展,电渗析技术便是其中一种。本课题将电渗析技术应用于从离子吸附型稀土矿浸出液中回收稀土,对电渗析技术回收稀土的影响因素、工艺流程等进行了试验研究。
　　试验研究所用试样取自江西赣州某离子型稀土矿山,为稀土矿原地浸出后经碳酸氢铵沉淀除杂的稀土浸出液,稀土浓度0.207g/L。探索试验中,浸出液经电渗析处理15min,稀土离子基本迁移至浓缩液中,证明电渗析技术能够自浸出液中回收稀土离子。在探索试验基础上,进行了离子交换膜筛选试验研究,结果表明均相离子交换膜效果最佳;并在不同物料稀土浓度和操作条件下测定电渗析过程中的极限电流。对电渗析过程的工作电流、物料流量、物料稀土浓度比等影响因素进行了研究,最佳操作条件为:工作电流在不超过极限电流值的情况下尽量取大值,浓、淡物料流量20L/h,浓、淡水箱物料初始稀土浓度相等。在电压恒定5V,物料流量20L/h条件下进行电渗析循环回收稀土试验,稀土浸出液经过6次循环浓缩,浓缩液中稀土浓度达4.532g/L,淡化液稀土浓度0.004g/L,稀土回收率为75.47％。此外,稀土浸出液中的氨氮也被迁移至浓缩液中,氨氮含量5507.4mg/L,可用直接蒸发结晶法实现氨氮的回收。
　　影响电渗析回收稀土主要因素为离子交换膜污染,其主要原因是:电渗析内极化作用产生沉淀,以及浓缩室内溶液中某些离子过饱和形成沉淀。对膜污染的预防措施包括对原水进行预处理、使用脉冲电流、优化操作过程、加入药剂、进行膜面修饰等。当离子交换膜被污染后,需对其进行清洗,可使用5%柠檬酸循环酸洗10min即可使其恢复,通透能力恢复至初始值的90%以上。

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第一章 绪论

1.1 稀土资源概述

1.2 离子吸附型稀土矿概述

1.3 离子吸附型稀土矿回收稀土研究现状

1.4 电渗析发展及研究现状

1.5 电渗析膜污染研究进展

1.6 课题研究背景与内容

第二章 电渗析技术概述

2.1 电渗析技术发展历史

2.2 电渗析技术基本理论

第三章 试验材料与研究方法

3.1 试样

3.2 试验试剂与设备

3.3 试验研究方法

3.4 计算公式和数据处理

第四章 离子吸附型稀土浸出液电渗析试验及结果分析

4.1 离子吸附型稀土浸出液电渗析探索试验

4.2 离子交换膜筛选试验

4.3 极限电流试验

4.4 电渗析工艺条件试验

4.5 电渗析流程选择试验

4.6 离子吸附型稀土浸出液电渗析全流程试验

4.7 离子交换膜污染机理及清洗

4.8 产品检测和过程问题

4.9 推荐工艺流程

4.10 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新之处

5.3 建议与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果