甘肃稀土清洁生产技术案例.docx

硫酸体系非皂化联动萃取分离稀土清洁工艺与集成技术 ——稀土行业清洁生产关键共性技术案例 一、案例概述 技术来源：甘肃稀土新材料股份有限公司、北京有色金属研究总院、北京大学、五矿（北京）稀土研究院有限公司 实施单位：甘肃稀土新材料股份有限公司 中国是世界公认的稀土资源大国，经过50多年的发展，已建成世界上较完整的稀土工业体系，成为世界上最大的稀土生产国、消费国和出口国。我国稀土冶炼分离工业也经历了从小到大、由大到强的转变，由此引发的资源消耗和环境污染也呈快速增长的态势，已成为制约我国稀土工业发展的瓶颈问题。 包头混合型稀土矿是世界第一大稀土资源。目前，大约90％的包头稀土精矿均采用第三代硫酸法处理，得到的硫酸稀土溶液采用碳铵沉淀转型方法或P204钕钐分组-捞稀土转型得到氯化稀土溶液，再采用氨皂P507萃取分离获得单一或稀土富集物产品。上述工艺会因碳铵沉淀和皂化P507萃取分离产生大量的含氨氮废水，其中的氨氮含量5-10 g/L，已超出《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）的数百倍。据统计，“十一五”期间，北方轻稀土年产量约8.69万吨，每年消耗液氨1.8万吨、碳酸氢铵6万多吨，直接产生含氨氮废水450万吨左右。2005年，包头地区一些稀土冶炼分离企业氨氮废水直接排放造成黄河水氨氮严重超标，这些企业被迫停产。严重制约了中国稀土产业的可持续发展。 本技术工业实施与运行结果表明：稀土萃取金属回收率由传统技术的98%提高至99%以上，单位产品化工材料消耗较传统技术下降30%，首次从生产源头解决了稀土行业氨氮污染的世界性环保难题，对推进我国绿色产业革命具有重要的引领和带动作用。新工艺的开发应用成功是我国稀土行业重大的技术进步，符合《国务院关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》（国发[2011]12号）要求的“四、加快稀土行业整合，调整优化产业结构……鼓励企业利用原地浸矿、无氨氮冶炼分离、联动萃取分离等先进技术进行技术改造”。 二、技术内容 （一）基本原理 本技术属湿法冶金清洁生产技术。充分利用水浸液（硫酸稀土溶液）中重稀土萃取平衡过程中水相pH值高（pH4）的特点，不需要补充硫酸调整酸度，直接采用非皂化P507代替早期使用的P204进行Nd-Sm萃取预分组，然后采用非皂化P204进行硫酸稀土溶液一步萃取分组转型，并产出10%-20%低La少铕氯化稀土，降低了非皂化P204转型线的分离量，减少氧化镁消耗约10%-20%，而且，钐铕钆及重稀土反萃能力大幅度提高，降低了反萃酸度及酸用量，降低了原辅材料消耗和生产成本。通过采用联动萃取技术，重构了分离流程，结合稀土交换洗涤技术、有机纯化技术、有机捕捞技术、降低酸耗8.8%，有机消耗降低20%。为实现萃取分离废水全面达标排放，外排废水经过曝气除油、石灰乳中和等处理设施，重点解决废水中的COD、P、pH值、重金属超标问题，出口废水达标排放。石灰乳中和硫酸稀土转型后废水，产出石膏废渣，主要用做生产水泥的原料，废水（主要含氯化钠）回用于公司烧碱车间化盐工序，实现资源的综合利用。 （二）工艺技术 本技术结合了北京有色金属研究总院的非皂化萃取分离稀土工艺和北京大学、五矿（北京）稀土研究院有限公司的联动萃取分离稀土设计与控制等多项专利技术，以及甘肃稀土在稀土分离领域的实践经验，通过优化实现了跨P507/P204和硫酸-盐酸分离体系的联动非皂化萃取分离，将工序大幅度简单化，实现了简单操作和整体系统衔接，增强了工艺的技术经济性，源头解决生产的环保问题，大幅降低了原辅材料消耗，实现在一条生产线上产出多种不同规格稀土产品，质量稳定，实现达标排放。 （三）技术创新点 1.主要技术创新点 ⑴非皂化萃取转型硫酸稀土及预分组技术 ①利用P507-硫酸体系非皂化萃取分离、分组中重稀土技术，工艺充分利用中重稀土萃取平衡pH值高的特点，采用非皂化的P507进行Nd-Sm预分组，产出低La少铕氯化稀土，大幅提高钐铕钆及重稀土反萃能力，降低了反萃酸度及酸用量，减少氧化镁消耗约10%-20%，降低了萃取装箱量、原辅材料消耗和生产成本。 ②充分利用低浓度硫酸稀土在P204中的酸碱平衡特性，实现少铕硫酸稀土向氯化稀土的非皂化萃取转型，同时在转型反萃取过程中还首次利用了P204的初步预分离特性，将少铕氯化稀土进行预分离，降低了酸碱消耗。 ⑵通过采用非皂化萃取分离技术，稀土萃取分离过程中完全革除氨氮使用，整个萃取体系不引入氨氮离子，源头上实现废水无氨氮排放，保证所产生的萃取废水直接采用超声除油和石灰中和等常规末端治理方式进行处理，实现了萃取废水低成本绿色运行。 ⑶将非皂化分组技术与联动萃取分离技术的有效结合，采用计算机仿真技术优化设计流程，首次实现了跨P507和P204两种萃取分离体系和硫酸-盐酸分离体系的萃取分离，大幅降低消耗