稀土产品生产流程中铝元素的影响和消除方法

摘 要：稀土元素具有优良的光、电、磁等特性而备受关注。随着科学技术的不断发展，人们对稀土的要求不仅仅停留在单一的纯度要求上，而对其物理特性和非稀土杂质等也有了更高的要求。本文探讨了在实际工艺生产流程中稀土元素与杂质铝有效分离的不同方法，对生产过程有一定的指导借鉴意义。

关键词：生产 铝 稀土产品 影响 消除方法

稀土作为当今世界高科技产品不可缺少的基本元素，因其具有优良的光、电、磁等特性而受到广泛的应用。随着科学技术的日新月异，人们对稀土的要求不仅仅停留在单一的纯度要求上，而对其物理特性（如：比表面积、D50、放射性）和非稀土杂质等也有了更高的要求。其中对非稀土杂质铝在各类稀土产品中的含量也做了明确的标准规定。

铝在地壳中的丰度排名第四，仅次于硅；再加上铝具有两性，从而增加了其与许多元素的分离难度。在很多情况下，其与镧系元素的分离系数随组分发生变化，在不同的萃取体系中，铝在萃取金属离子序列中的顺序不同。

在环烷酸体系中，根据环烷酸萃取金属离子的特殊性，可将铝看做是易于稀土萃取的杂质，对于易萃杂质铝可通过控制水相的PH≥4.0使其负载于有机相与稀土分离。但同时应注意铝在PH较高的时候很容易形成含有羟基的络合阳离子Al（OH）2+，在环烷酸萃取时以Al（OH）2+为核心形成悬浮颗粒使有机相出现乳化，影响生产的正常进行。

在P507-HCL体系中，以分离中钇富铕南方矿为列，品位为90%的稀土精矿，其中铝含量往往高达0.8～2.5%（质量分数），不但给后须分离流程增加了难度，而且使有机负载量下降，导致处理能力降低，所以在料液进入萃取体系之前应进行预处理除铝，同时对铝富集的中间物料在进入下一道分离工序前也进行除铝。根据相关文献记载和南方矿分离操作实际验证，铝较钐难萃，在整个稀土萃取序列中属于难萃组分，随着水相前移，主要由La-Nd液出头和钐铕钆出口带走，带入下一道分离工序。

我单位对金属铝的去除也做了大量的工作，进行了深入的探索，也取得了一些可喜的收益，其中以218设计的环烷酸除纯钕液中铝的萃取分离线为典型。目前我单位采取的除铝方法有以下几种：

一、环烷酸除铝

溶剂萃取分离作为一种有效的分离方法，为稀土除铝提供了可能，环烷酸是一种来源丰富、价格低廉的酸性萃取剂，具有萃取容量大，萃取平衡酸度低和易反萃等优点。根据铝在环烷酸萃取金属离子序列的特殊性以及具有实现铝和稀土分离的可能性，而达到对稀土料液中铝的分离。

二、草酸沉淀除铝

草酸作为一种重要的有机沉淀试剂，它能起到去除非稀土杂质的目的。草酸沉淀稀土有利于稀土与铝的分离，由于在酸性溶液中草酸铝沉淀的溶解度远远大于草酸稀土沉淀的溶解度而达到分离。反应方程式如下：

3（COOH）2.H20+2AL3+=AL2（C2O4）3+2H20+6H+

3（COOH）2.H20+2RE+=REC2O4）3+2H20+6H+

此法可用于分离大量稀土中少量铝。目前，我单位绝大多数高纯产品都采用草酸沉淀来控制非稀土杂质的含量。

三、碱法除铝

作为两性元素的铝在强碱性条件下生成可溶性偏铝酸盐，而稀土则生成氢氧化物沉淀，通过静置、过滤等使铝和稀土达到分离的目的。反应方程式如下：

4OH-+AL3+=ALO2-+2H2O

3OH-+RE3+=RE（OH）3

此法适用于稀土碱转过程中分离铝和稀土。

四、残液排铝

在设计萃取生产线的时候采用稀土皂化萃取连续浓缩技术为后续工艺排除了大部分的Na+、NH4+、Ca2+、Al3+等难萃非稀土杂质，减少了杂质富集积累干扰程度，提高了料液的质量。

根据实践经验，萃取反应应在一级反应完全，否则水相中稀土及一些金属杂质发生水解，以至产生乳化。所以应尽量提高有机相负载率，但又不能完全造成稀土损失，一般选择负载率为85～95%之间。稀土皂体用2～3级并流结构，目的是为了延长两相混合时间，保证稀土皂废水中稀土含量极少，同时甩掉大部分非稀土杂质。

综上所述，铝与镧系元素的分离系数随组分与萃取体系的不同而发生变化，在不同的萃取体系中，铝在萃取金属离子序列中的顺序不同，在环烷酸体系中，根据环烷酸萃取金属离子的特殊性，可将铝看做是易于稀土萃取的杂质，在P507-HCL萃取体系中铝较钐难萃，在整个稀土萃取序列中属于难萃组分。在现实工艺流程中可以用环烷酸除铝、草酸沉淀除铝、碱法除铝、残液排铝将铝与稀土元素有效分离。准确把握铝在这个生产流程中的，才用恰当合理的方法，一定能把铝控制在产品要求的范围之内。

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