科技成果——低碳低盐无氨氮分离提纯稀土化合物新技术 技术类别 储碳技术
适用范围 有金属行业，稀土湿法冶炼分离与稀土氧化物生产
行业现状
我国是世界稀土生产大国，稀土冶炼分离年产量为12-15万吨稀土氧化物（REO）。在稀土生产过程中，存在化工材料消耗高、资源综合利用率低、三废污染严重等问题。同时，在稀土氧化物制备过程中，通常采用碳铵或草酸进行沉淀、煅烧等工序，每制备1吨REO将直接产生3吨以上CO2，造成大量CO2排放。预计到2020年，全国稀土分离量将达到每年20万吨REO，年CO2排放量将达60多万吨。低碳低盐无氨氮分离提纯稀土化合物新技术，采用碳酸氢镁溶液皂化萃取分离稀土，与传统的氢氧化钠皂化萃取分离法相比，产生的CO2气体可以循环用于镁盐碳化。目前，该技术已在江苏省进行应用，改建完成1条年产3000吨高品质、低成本稀土氧化物清洁萃取分离生产线，实现连续规模化生产。同时，在广西崇左已建设完成5500吨规模稀土冶炼分离厂的一期工程3000吨REO/年生产线。
成果简介
1、技术原理
该技术采用碳酸氢镁溶液皂化萃取分离稀土技术，用碳酸氢镁溶液代替液氨或高成本的液碱用于稀土萃取分离，可解决稀土萃取分离过程中氨氮或高钠盐废水排放问题；采用新型稀土沉淀结晶技术，用低成本的碱土金属沉淀剂碳酸氢镁溶液替代原碳铵沉淀工艺，可解决稀土沉淀过程中的氨氮排放问题；采用稀土分离提纯过程中化工材料及CO2低成本循环利用，将高盐度废水和CO2气体有效回收利用制备碳酸氢镁溶液，可降低原料消耗和生产成本，减少温室气体和三废排放。
（1）稀土萃取分离过程以碳酸氢镁溶液替代氨水或液碱作为新型有机相皂化剂，应用于稀土萃取分离提纯过程，化学反应式如下所示：
MgO+H2O=Mg(OH)2
CaO+H2O=Ca(OH)2
MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2
Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2
Mg(HCO3)2+2HA=MgA2+2CO2↑+2H2O
3MgA2+2REaCl3抗太阳=2REaA3+3MgCl2
REaA3+REbCl3=REbA3智能一体机+REaCl3
其中，REa代表难萃稀土元素，REb代表易萃稀土元素。
（2）稀土沉淀和焙烧过程
2RECl3+3Mg(HCO3)2=RE2(CO3)3+3MgCl2+3CO2↑+3H2O
RE2(CO3)3=RE沙丘驻涡火焰稳定器2O3+3CO2↑后藤美帆
2、关键技术
（1）CO2低成本循环利用技术
将CO2利用和稀土萃取、沉淀、焙烧工艺相结合，通过净化除尘、除油、脱水、压缩等综合手段，处理稀土萃取、稀土沉淀、焙烧、锅炉燃烧等各个环节中产生的不同浓度的CO2气体，并通过梯度碳化，实现CO2高效循环利用。
（2）碳酸氢镁溶液皂化萃取分离稀土技术
将碳酸氢镁溶液用于稀土萃取分离，即以自然界广泛存在的钙镁矿物为原料，稀土提取过程回收的CO2恶劣的太阳为介质，通过碳化反应制备碳酸氢镁溶液，代替液氨或液碱用于稀土分离过程，实现稀土萃取分离过程无氨氮排放，可解决早期开发的钙皂化及非皂化工艺中存在的三相物、杂质含量高、反应慢等问题，进一步降低生产成本。
（3）酸、盐等化工材料循环利用技术
利用Mg、Ca碱性差异，采用轻烧白云石或石灰石消化得到氢氧化钙，将稀土萃取分离和沉淀过程产生的氯化镁废水转化为氢氧化镁，用于碳化制备碳酸氢镁溶液，实现镁盐的循环再利用；采用氯化钙废水回收制备盐酸和石膏技术，无需对含盐废水进行高能耗的蒸发浓缩或高成本的膜分离，可实现低盐排放，使运行成本大幅度降低。
（4）新型稀土沉淀结晶技术
将纯化的碳酸氢镁溶液用于稀土沉淀结晶，用碱土金属沉淀剂和稀土沉淀结晶工艺代替碳铵沉淀工艺，并通过物理性能溶解积差异控制技术对非稀土杂质的沉淀结晶行为进行控制，彻底革除氨氮废水污染，消除Fe、Al、Si等杂质干扰，获得不同类别的高品质、低成本稀土氧化物。
3、工艺流程
该技术工艺流程图见图1。
图1 低碳低盐无氨氮分离提纯稀土化合物新技术工艺流程图
该技术示范线的流程图见图2。
图2 低碳低盐无氨氮分离提纯稀土化合物新技术示范线流程图
主要技术指标
1、稀土化合物产品相对纯度达到3N-5N；
2、萃取分离过程稀土回收率：≥99.5%；
3、稀土分离提取过程，镁和CO2气体回收利用率：≥90%；
4、稀土分离提取过程，水资源循环利用率：≥85%；
5、材料成本降低35%以上，实现从源头消除氨氮废水污染，三废排放达到《稀土工业污染物排放标准》。
技术水平
正弦波发生器该技术已获得授权国家发明专利7项，美国、澳大利亚和马来西亚发明专利5项。
典型案例
典型用户：江苏省国盛稀土有限公司、中铝广西有稀土开发有限公司、甘肃稀土集团有限责任公司等。
典型案例1
案例名称：江苏国盛3000吨稀土氧化物高效清洁生产线
建设规模：改建3000吨REO/年稀土氧化物生产线。建设条件：项目占地1000m2，与工厂现有工序相配套。主要建设内容：新建钙镁矿物预处理、碳化、皂化萃取、化工材料循环回收等工序；改造沉淀、焙烧、锅炉等区域，以回收CO2温室气体。主要设备为笼式消化机、碱转槽、厢式压滤机、调浆槽、自控连续碳化塔、新型皂化萃取槽、二氧化碳净化回收系统、高效除油器等。该项目采用新技术改造新增投资800万元左右，建设期为6个月。年减排量约9900tCO2，由生产成本降低产生的年经济效益600万元，投资回收期约1.3年。碳减排成本为80-100元/tCO2。
典型案例2
案例名称：中铝广西5500吨稀土氧化物高效清洁生产线
建设规模：新建5500吨REO/年稀土氧化物生产线（一期工程：3000吨REO/年）。建设条件：具备稀土萃取沉淀等工序的稀土氧化物生产线。采用新技术新增建设内容：钙镁矿物
消化、碳化、皂化萃取、盐及废水循环回收利用、CO2温室气体回收利用等工序。主要设备为笼式消化机、碱转槽、厢式压滤机、调浆槽、自控连续碳化塔、新型皂化萃取槽、二氧化碳净化回收系统、高效除油器等。一期工程（3000吨/年）总投资为2.6亿元，其中采用新技术新增投资1000万元，建设期12个月。年减排量约9900tCO2，由生产成本降低产生的经济效益600万元，碳减排成本为80-100元/tCO2。
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