稀土分離生產(chǎn)中反萃后空白有機(jī)水洗工藝研究

張五國， 游其峰， 詹海波

(江西金世紀(jì)新材料股份有限公司，江西 南昌 330047)

稀土資源是我國當(dāng)前一種特別重要的國家戰(zhàn)略基礎(chǔ)資源，被外界稱為”工業(yè)味精”[1]。由于各種稀土元素均處于ⅢB族，具有極其類似的化學(xué)性質(zhì)，并充分考慮到與稀土元素伴生的其他雜質(zhì)元素之間的相互影響，導(dǎo)致稀土元素的化學(xué)分離方法成為一項(xiàng)極為復(fù)雜新工藝技術(shù)。經(jīng)過幾代稀土技術(shù)工作者的不斷努力，在稀土元素分離提純方面，我國取得了巨大的技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步。近二十年來，稀土分離技術(shù)發(fā)展迅速，許多新技術(shù)涌現(xiàn)而出并被生產(chǎn)利用，并得到了良好的經(jīng)濟(jì)效益，如有機(jī)連續(xù)皂化技術(shù)、洗反液共用技術(shù)、模糊聯(lián)動萃取技術(shù)等逐步被運(yùn)用到生產(chǎn)中。新技術(shù)的使用優(yōu)化了稀土分離工藝，提升了稀土產(chǎn)品的純度，增加了稀土產(chǎn)品的多樣性，酸堿單耗、新水消耗等指標(biāo)明顯降低，廢水重新利用大大增加，排放量逐漸減少，并減少了廢水處理成本，也取得了明顯的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益和社會效益[2-5]。

目前，國內(nèi)采用的稀土分離體系主要是P507-HCL體系。通過使用堿皂化P507+煤油(以下統(tǒng)稱有機(jī))來提高有機(jī)萃取稀土的容量方式進(jìn)行分餾萃取[6]。如圖1所示，空白有機(jī)和堿經(jīng)過共流皂化(連續(xù)皂化技術(shù))后，再進(jìn)行稀土皂，依次流過萃取段、洗滌段后，最后進(jìn)入反萃段，利用鹽酸作為反萃劑將含稀土元素的負(fù)載有機(jī)反萃為空白有機(jī)，反萃后的空白有機(jī)循環(huán)到萃取槽前端繼續(xù)堿皂化循環(huán)利用。反萃后，雖然采取多種方式方法來增加空白有機(jī)在澄清室內(nèi)的澄清效果(如延長澄清路線、增大澄清室體積、擴(kuò)大澄清室與混合室比例)[7]，以達(dá)到降低空白有機(jī)中夾帶含酸水相的目的，但是仍有少部分酸隨著空白有機(jī)的循環(huán)利用進(jìn)入到下一步的堿皂化過程中。余酸與部分皂化堿中和形成鹽和水，導(dǎo)致要達(dá)到目標(biāo)皂化度時(shí)，需要增加額外的堿量消耗，也就產(chǎn)生了稀土分離過程中酸堿無效消耗，增加了稀土分離成本，同時(shí)增加了環(huán)保處理廢水的總量，導(dǎo)致了廢水處理成本的上升。針對有機(jī)中的余酸導(dǎo)致增加酸堿消耗的現(xiàn)象，大多數(shù)的稀土分離企業(yè)均采用空白有機(jī)逆流水洗來降低空白有機(jī)中的余酸，達(dá)到降低酸、堿消耗的目的，同時(shí)也降低了廢水排放總量，減少了后期環(huán)保處理廢水的成本。本文討論水洗空白有機(jī)得到的水洗液不同利用方式的幾種工藝。

圖1 萃取分離的工藝流程

1 水洗空白有機(jī)的洗水回用工藝流程

目前，國內(nèi)大部分的大型稀土分離企業(yè)及廢料回收分離企業(yè)基本都采用增加水洗空白有機(jī)段來降低萃取稀土分離的酸堿消耗，減少廢水大量排放，降低后期環(huán)保處理成本。經(jīng)過科技人員、稀土分離企業(yè)長期的試驗(yàn)、實(shí)踐探索，在稀土分離生產(chǎn)過程中，目前主要形成了以下幾種工藝實(shí)現(xiàn)洗水的回用。

方式一：根據(jù)工藝要求，配制好相應(yīng)濃度的鹽酸作為反酸進(jìn)入到萃取槽反萃段。含稀土負(fù)載有機(jī)經(jīng)過反萃后，成為含酸的空白有機(jī)，并進(jìn)入到水洗段。如圖2所示，洗水從水洗段最后一級進(jìn)入。水洗空白有機(jī)完成后，空白有機(jī)后中的大部分余酸隨著洗水形成酸性水洗液被引出萃取槽。被引出的洗水一般有以下用途：1) 返回配制成工藝要求的鹽酸并再次進(jìn)入到萃取工藝使用。2) 含酸洗水溶解稀土原料或。3) 處理廢水時(shí)調(diào)整pH值。存在的問題：1) 返回配制鹽酸增加了洗水的存貯與轉(zhuǎn)移的流程，使工藝流程復(fù)雜化。2) 返回溶解稀土原料時(shí)，由于洗水鹽酸濃度低，降低了原料濃度，不利于萃取工段的物料處理能力的提升。

圖2 水洗方式一

方式二：根據(jù)工藝要求，直接將外購高濃度鹽酸進(jìn)入到反萃段，后端接入水洗段，如圖3示。根據(jù)萃取工藝需要的鹽酸濃度，濃鹽酸流量與洗水流量按照一定的比例直接在萃取槽內(nèi)配制達(dá)到目標(biāo)酸度。優(yōu)點(diǎn)：相對第一種水洗工藝，更為簡潔，無水洗液的引出轉(zhuǎn)移使用，同時(shí)也省去了鹽酸配制程序，節(jié)約了生產(chǎn)成本，水洗液直接進(jìn)入到反萃段與濃酸混合，達(dá)到萃取工藝要求的鹽酸濃度，并作為反酸繼續(xù)流動。此工藝在實(shí)施過程中存在的缺陷：1) 直接進(jìn)濃鹽酸，由于外購鹽酸濃度不穩(wěn)定，導(dǎo)致洗水流量與濃酸流量經(jīng)常調(diào)整，影響工藝的穩(wěn)定性。2) 濃鹽酸在轉(zhuǎn)移到萃取槽計(jì)量的過程中對設(shè)備要求很高，高濃酸對設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕性，存在巨大的安全隱患。

圖3 水洗方式二

方式三：根據(jù)工藝要求，配制好的鹽酸作為反酸進(jìn)入到反萃段，后端接入水洗段。如圖4示，水洗滌有機(jī)后的得到的水洗液直接進(jìn)入到反萃段的第二級或第三級。優(yōu)點(diǎn)：1) 確保反萃段后端的鹽酸濃度足夠高，能夠?qū)⒑⊥霖?fù)載有機(jī)反萃干凈。2) 在第二級或第三級與反萃液混合，達(dá)到萃取工藝要求平衡稀土濃度。此工藝在實(shí)施過程中存在的缺陷：萃取槽出現(xiàn)異常時(shí)，第二級或第三級含稀土有機(jī)和土水相可能出現(xiàn)倒灌進(jìn)入水洗段，導(dǎo)致對空白有機(jī)造成污染，影響稀土分離產(chǎn)品的純度。一般可以采用單向閥門解決此問題。

圖4 水洗方式三

方式四：根據(jù)工藝要求，配制好的鹽酸作為反酸進(jìn)入到反萃段，后端接入水洗段。如圖5示，水洗滌有機(jī)后的得到的水洗液直接進(jìn)入到萃取工藝的洗滌段作為洗液存在。由于水洗液酸度不一定與萃取工藝采用的洗酸酸度一致，導(dǎo)致萃取工藝調(diào)整難度較大，此工藝極少被利用。

圖5 水洗方式四

2 結(jié)語

綜上所述，在稀土分離企業(yè)的萃取分離過程中，空白有機(jī)通過水洗后，采用不同的回用水洗液的工藝，能夠起到節(jié)約酸、堿消耗的作用，降低了廢水排放總量，也節(jié)約了后期環(huán)保治理的成本。不同的水洗工藝均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可不同稀土分離企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)采用相適應(yīng)的工藝實(shí)現(xiàn)降低酸、堿消耗，節(jié)約用水，降低環(huán)保處理成本。