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KR20170007423A - 황 회수를 통한 선택적 희토류 추출 시스템 및 공정 - Google Patents

황 회수를 통한 선택적 희토류 추출 시스템 및 공정 Download PDF

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KR20170007423A
KR20170007423A KR1020167035109A KR20167035109A KR20170007423A KR 20170007423 A KR20170007423 A KR 20170007423A KR 1020167035109 A KR1020167035109 A KR 1020167035109A KR 20167035109 A KR20167035109 A KR 20167035109A KR 20170007423 A KR20170007423 A KR 20170007423A
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South Korea
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rare earth
sulfuric acid
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ore
temperature
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레안드루 아우구스투 비아나 테이세이라
루베블랑 고메스 시우바
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발레 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 옥사이드, 포스페이트, 카보네이트 또는 설페이트로서, 다양한 양의 희토류 원소를 포함하는, 모나자이트 또는 바스트네사이트 내포 광석 또는 광석 선광 및 산업 폐기물로부터 희토류 추출 및 토륨 제거 공정에 관한 것이며, 상기 공정은 (i) 황산과 희토류 포함 물질 간의 제어된 혼합 단계 및 (ii) 제어된 조건하에서 물 침출 단계를 포함한다.

Description

황 회수를 통한 선택적 희토류 추출 시스템 및 공정 {System and process for selective rare earth extraction with sulfur recovery}
본 발명은 옥사이드, 포스페이트, 설페이트 또는 카보네이트로서 희토류 원소를 포함하는, 모나자이트 광석, 바스트네사이트 광석, 광석 선광 또는 산업 폐기물로부터 희토류 추출 시스템 및 공정에 관한 것이다.
희토류 원소에 대한 종래의 침출 공정은, 일부 희토류 원소가 철 및 알루미늄 함유 물질과 관련될 수 있기 때문에, 대량의 산을 필요로 한다. 희토류 원소를 포함하는 모나자이트 및 바스트네사이트 광석 및 고철 스크랩이 이러한 유형의 물질의 예이며, 철 및 알루미늄이 또한 산 소비에 기인함에 따라, 이의 조성은 많은 산 소비를 야기한다. 이러한 공정은 종종 실행 불가능하다.
Gupta, C.K. 및 Krishnamurthy의, Extractive Metallurgy of Rare Earths, CRC press는 종래의 희토류 가공 옵션을 개시한다. 황산 처리는, 210 내지 230 ℃의 온도에서 93% 산을 사용하고, 물을 부가함으로써 희토류 설페이트를 용해시키는 두 단계로 수행된다. 이러한 방법으로, 산 / 광석 비율, 온도 및 농도에 의존하여, 토륨 또는 희토류는 선택적으로 가용화되거나, 토륨 및 희토류 모두 완전히 가용화될 수 있다. 반응이 강하게 발열하기 때문에, 산의 부가에는 제한이 있지만, 200 ℃ 이하에서 반응은 매우 천천히 진행한다. 부식 공정에서, 반응을 진행한 이후, 혼합물을 70 ℃로 냉각되고 냉수에서 약 10배로 희석된다. 희토류 및 토륨 염은 고밀도로 인해 불용성 부분이 빠르게 침전되는 동안 용액 내에 체류한다. 광석의 포스페이트 함량은 흐름의 초기에 시판 가능한 부산물인 트리소듐 포스페이트로서 회수되고, 이것은 이러한 공정의 상업적 이용에 있어 주요 매력이 되고있다. 통상적인 산업적 실행에서, 미세 연마된 모나자이트 140-150℃에서 60-70% 소듐 하이드록사이드 용액으로 공격된다. Soviet 실행에서, 분쇄 및 부식 증해(caustic digestion)는 하나의 단계로 수행되며, 이는 가성 소다의 소비를 약 50% 절약할 수 있다. Krumholz (1957)는 몇 기압의 압력 하의 170 ℃에서 가성 소다를 사용하여 광석을 증해시킴으로써 깨끗한 분리를 달성했다. 혼합된 희토류 토륨 하이드록사이드 케이크는 다양한 방법에 의해 희토류 및 토륨 회수로 처리된다. Vale S.A의 문서, US 13/887,027는 철 함유 광물로부터의 희토류가 선택적으로 추출될 수 있는 희토류 추출 시스템 및 방법을 개시한다. 그러나, 이러한 공정은 노 내에서 오랜 체류 시간을 필요로 하며, 일반적으로 높은 실리카 함유 광석에 대해 만족스러운 결과를 제공하지 않는다.
2013년 5월, 호주의 퍼스에서 열린 ALTA 2013, Uranium-REE conference에서, 복합 및 저품위 침전물로부터 희토류 원소의 회수 (호주, 퍼스에서의 Uranium-REE Conference)에서 Christoph Pawlik는 희토류 공정, 특히 저품위 희토류 광석에 대한 공정의 검토를 발표했다. Pawlik는 가공 경로에 대한 광물학 의존성 및 몇 가지 옵션을 언급하면서, 150 내지 250 ℃ 온도에서 광석이 농축 황산과 혼합되는, 설페이트로의 희토류의 전환을 제안하였다. 그러나, 이러한 공정은 대부분의 철 및 알루미늄이 설페이트로 반응하기 때문에 대량의 산을 필요로 한다.
US 13/887.027에 앞서 인용된 특허 FR2826667는 황산이 광석에 부가되는 제1 단계 침출, 이에 뒤이어 고온에서 수행되는 하소/소성(배소) 단계를 개시한다. 또한 침전/추출/분리 단계가 상기 문서에 기재되었다. 상기 발명은 많은 산 소비 및 매우 높은 온도의 필요성과 같은 몇 가지 단점을 지닌다. 관여하는 매커니즘은 광석 내 모든 종의 설페이트로 (불순물 포함) 전환시키고, 이를 고온에서 불용성 옥사이드로 분해하여, SOx 배출하는 것을 포함한다. 상기 발명은 부가되는 불순물의 양을 감소시키는데 기여하지만, 여전히 다량의 황산을 부가해야 하며, 형성된 일부 설페이트를 분해하기 위해 고온을 필요로 한다. 이와는 달리, 본 발명은 소량의 산 소비, 낮은 온도 및 노 시간(furnace time)을 가진다.
또한 상기 언급된 문서들은 더 나은 결과 제어를 위한 공정 조건, 선택적 열분해 및 반응 매커니즘을 제시하지 못한다.
본 발명은 노 체류 시간을 감소시키고, 고 실리카 함유 광석에서의 성능 향상시켜, 열분해 단계 동안 황을 회수하고, 황산 소비를 감소시키는 것을 목표로 하는 시스템 및 공정을 제공한다 제어된 혼합 단계는 저온에서 희토류 전환을 가능하게 하며, 이는 고 실리카 함유 광석과 연관되며, 희토류 추출을 증가시키고 노 시간을 단축시킨다. SO3는 선택적 열분해 단계 동안 배출되며, 철 및 알루미늄 옥사이드의 설페이트로 전환을 증가시키고, 철/알루미늄 설페이트와 희토류 화합물 간의 접촉 확률을 향상시키고, 희토류 설페이트 전환 및 추출을 증가시킨다. 열분해 생성물은 이들의 대부분이 옥사이드이기 때문에 용이하게 침출된다.
본 발명은 옥사이드, 포스페이트, 카보네이트 또는 설페이트 및 철 또는 알루미늄으로서 다양한 양의 희토류 원소를 포함하는, 모나자이트 또는 바스트네사이트 내포 광석 또는 광석 선광 및 산업 폐기물로부터의 희토류 (란타넘, 세륨, 프레세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 튤륨, 이테르븀, 루테튬, 이트륨 및 스칸듐) 추출 공정에 관한 것이다.
본 발명의 공정은 다음의 단계를 포함한다: (i) 광석 선광 단계, (ii) 황 회수를 위한 기체 황산화 단계, (iii) 제어된 혼합 단계, (iv) 선택적 열분해 단계 및 (v) 희토류 설페이트 용해를 위한 물 침출 단계. 본 발명에서, 반응 매커니즘의 제어가 공정의 핵심이며, 제어된 혼합 단계 및 열분해 단계에 반영된다.
본 발명의 하나의 양태에서, 황 회수 단계는 선택적일 수 있다.
다른 양태에서, 제어된 혼합 단계 이전에 처리되기 위한 기체-고체 반응인 SO3 기체가 선택적 단계로서, 설폰화 단계에 사용될 수 있다. 이러한 단계는 일부 광석 구성 성분을 설페이트로 부분적으로 전환하여, 전체 산 소비를 감소시킨다. 또한 SO3 기체는 현장에서 사용 가능한 경우, 황산 설비를 사용함으로써 회수될 수 있다.
본 발명은 이제 첨부되는 도면을 참조하여 더욱 자세히 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 실리카 풍부 광석에 대한 제어된 혼합 단계를 사용함으로써, US 공개 공보 13/887,027와 비교하여 희토류 추출의 증가를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 선택적 열분해가 가해지는 경우, 침출된 액체에서의 불순물 감소를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 제어된 혼합 동안 희토류 추출의 증가를 혼합 시간의 함수로서 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 실리카 풍부 물질에 대한 제어된 혼합 단계로 인한 열분해 시간의 감소를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 희토류 설페이트 분해에 있어 열분해 온도의 효과를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 페릭 설페이트 분해에 있어 열분해 온도의 효과를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 토륨 설페이트 분해에 있어 열분해 온도의 효과를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따라, 무수 페릭 설페이트, 페로스 설페이트 및 수화된 변형물로서 철 설페이트 분해에 대한 열역학적 도표를 나타낸다.
도 9는 무수 및 수화된 희토류 설페이트에 대한 열역학적 도표를 나타낸다. 이는 소프트웨어에 의해 계산되었다.
도 10은 본 발명에 따른 샘플 가열 동안 SOx 기체 생성을 나타낸다. 결과는 물질 수지에 의해 평가되었다.
도 11은 본 발명에 따라 제어된 혼합 온도의 증가에 따른 희토류 추출의 증가를 나타낸다.
도 12는 파선으로 도시된 모든 선택적 단계를 포함하는 본 발명에 따른 흐름도를 나타낸다. 옵션 1에서, SO3 기체는 제어된 혼합 단계 이전의 고체-기체 황산화에 의해 회수되고; 옵션 2에서, SO3 기체는 황산 설비 중 H2SO4 액체 내에서 전환을 통해 회수된다.
본 발명은 희토류 원소를 포함하는 모나자이트 광석, 바스트네사이트 광석, 광석 선광 및 산업 폐기물로부터의 희토류 추출 공정에 관한 것이다.
하나의 양태에서, 본 발명은 희토류 원소로부터 토륨의 제거 및 분리에 대한 효과에 관한 것이며, 여기서 공정 경로는 소량의 황산을 소비하여, 저품위 광석 및 폐기물에 적용할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 US 13/887,027에 개시된 공정의 개선을 제공한다. 희토류 원소는 포스페이트, 옥사이드 또는 설페이트로서 존재할 수 있다.
본 발명의 초기 단계는 희토류 함량 향상을 목표로 하는, 물리적 선광 단계를 포함한다. 희토류 원소 배출을 위한 입자 크기 감소 단계 이후, 물리적 선광의 또 다른 단계는, 특히 저품위 광석 또는 폐기물에 관련하여 물질을 향상시키기 위해 존재하며, 이는 가공된 물질 톤 당 가공 비용을 감소시키기 때문이다. 희토류 함량 향상은 입자 크기 분류 (예컨대, 체 또는 사이클론 분류), 중력 분류 또는 부유 선별에 의해 달성될 수 있다. 이것은 선택적 단계이며, 물질의 성질 및 조성에 의존한다.
이후 이러한 물질은 혼합기로 옮겨지고, 황산이 부가된다. 상기 단계는, 특히 다량의 실리카를 포함하는 폐기물 또는 광석에 대한, 전체 공정의 최종 성능에 중요하다. 설페이트로의 희토류 전환은 상기 단계에서 시작한다.
도 1은 제어된 혼합 단계가 사용되는 본 발명과 비교하여 US 13/887,027에 기재된 공정이 적용되는 경우 획득되는 효율의 차이를 나타낸다. 본 발명은 또한 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 노에서의 열분해 후 물질의 침출에 의해 획득된, 낮은 불순물 농도를 가지는 액체를 생성한다.
50% 초과의 희토류 원소는 제어된 혼합 단계에서 설페이트로 전환되어, 제어된 혼합 단계 및 수성 침출 단계만을 포함하는 가공 경로를 가질 수 있다. 도 3은 혼합 시간의 함수로서 희토류 추출 값을 나타낸다. 더욱 격렬한 혼합은 더 나은 결과를 제공한다. 혼합 시간은 5 내지 240 분, 바람직하게 5 내지 45 분의 범위일 수 있다. 표 1은 상기 단계 및 가열 단계 동안 일어날 수 있는 반응을 나타낸다. 반응 속도는 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 온도에 의해 강화될 수 있다. 희토류 원소 및 알칼리 및 알칼리 토금속과 같은, 산의 주된 소비물과 반응하기 위해 충분한 양의 황산이 부가된다. 이러한 원소는 비가역적으로 반응하고, 소비된 황은 회수될 수 없다. 대부분의 철 및 알루미늄은 산 소비에 기인하지 않는다. 일부 경우에, 80% 초과의 희토류 추출은 제어된 혼합 및 물 침출 단계를 적용함으로써 도달할 수 있다. 제어된 혼합 단계는 (소량으로 부가된) 산과 표적 물질 간의 필수적인 접촉, 뿐만 아니라 표 1에 나타난 고체-고체 반응인 철 및 알루미늄의 설페이트와 희토류 화합물 간의 접촉을 가능하게 한다. 제어된 혼합 단계는 다양한 유형의 장비, 예를 들어, 비제한적으로, 퍼그밀(pug-mill) 또는 인텐시브 믹스처에서 수행될 수 있다.
표 1
Figure pct00001
Figure pct00002
다음 단계는 열분해 단계로서, 적합한 노가 사용된다. 상기 단계에서의 온도는 650 ℃ 내지 750 ℃, 바람직하게 680 ℃ 내지 720 ℃ 이어야 한다. 열분해 단계의 주된 목적은 철, 알루미늄 및 토륨 설페이트와 같은 유해한 원소의 설페이트의 분해이다.
열분해 단계에서, 반응 속도의 증가로 인해 설페이트 및 포스페이트 간의 고체-고체 반응이 강화된다. 335 ℃ 초과의 온도에서, 반응하지 않은 황산은 분해되어 SO3 기체를 생성한다. SO3 기체는 노를 통과하여 옥사이드와 반응하고 포스페이트와 반응하는 설페이트를 더욱 생성하여, 추출 효율을 증가시킨다. 도 10에 도시된 바와 같이, SO3 기체는 650 ℃에 근접한 온도에서 철, 알루미늄 및 토륨과 같은 유해한 설페이트의 분해를 통해 더욱 많이 생성된다. 도 5는 희토류 설페이트 분해에 대한 온도 한계를 나타낸다. 도 6은 철 설페이트의 분해 (및 후속 SO3 기체 배출)를 나타낸다. 희토류 설페이트 및 철 설페이트 분해 간의 온도 차이가 공정 선택성에 있어 주된 요인이다.
도 7은 토륨 설페이트의 분해를 나타내며, 이는 침출 단계 동안 감소된 토륨 용해도를 야기한다.
열분해 단계 동안 배출된 SO3는 공정에서 포획되어 재사용될 수 있다. 이러한 회수는 황산 소비의 상당한 감소를 야기할 수 있고, 공정 경로를 더욱 경제적으로 매력적이게 만든다. SO3는 노 배출 기체로부터 포획될 수 있고, 황산으로의 전환을 위해 황산 설비로 보내질 수 있다. 이는 또한 제어된 혼합 단계 이전에 공급 물질과 접촉되기 위해 사용될 수 있다. SO3는 Ca, Mg 및 희토류와 같은 옥사이드와 반응하여, 설페이트를 생성하고 후속 단계에서 산 소비를 감소시킨다. 충분한 물이 존재하는 경우, 포스페이트에서 포스페이트 전환이 또한 일어날 수 있어, 포스페이트로서 존재하는 희토류가 설페이트로 전환될 수 있다. 물은 SO3 함유 기체 스트림에 부가될 수 있거나, 공급 물질로 직접적으로 부가될 수 있다. 또 다른 물의 가능한 공급원은 공급 물질 내 존재하는 물 함유 화합물 분해로 부터이다. 이러한 경우의 예로는 일부 광석 내 존재하는 침철석에 의해 배출된 물이다. SO3 회수 및 재사용에 대한 이러한 가능성은 전체 공정 흐름도와 함께 도 12에 나타난다.
선택적 설페이트 분해는 형성된 설페이트의 수화 형태에 의존하며, 따라서 초기 물질의 수화 형태에 의존한다. 도 8은 철 설페이트 화합물에서 나타나는 수화도의 양의 함수로서 분해 온도에 대한 열역학적 계산을 나타낸다. 수화된 화합물의 분해 범위가 겹쳐지는 경우, 가열 전처리가 필요할 수 있다. 희토류 설페이트에 대해서도 동일한 현상이 발생한다. 이론적 분해 온도는 깁스 자유 에너지가 0 일 때의 온도이다.
반응된 물질은 1.5 내지 2.0의 제어된 pH의 물 침출 단계로 이동한다. 공정은 50 ℃ 아래의 온도, 바람직하게 실온에서 일어날 수 있다. 펄프 농도는 5-40%, 바람직하게 10-20%의 범위일 수 있다.
다른 다운 스트림 단계, 예컨대 희토류 원소의 정제 및 침전은 당업자에게 공지되어 있다. 하나의 가능성은 옥살레이트, 클로라이드, 더블 설페이트 또는 하이드록사이드로서 불순물 제거 및 희토류 침전을 제어하는 pH이다.
실시예
다음의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이들은 비제한적인 방식으로 해석되어야 한다. 본 발명의 공정 및 반응물의 선택에서의 다양한 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 가능할 수 있음은 명백하다.　
실시예 1 : 테스트에 사용되는 희토류 풍부 광석은 실리카 부족 및 풍부 광석으로 분류될 수 있다. 희토류 원소가 풍부한 74 μm 미만의 입자를 분리하기 위해 실리카 부족 광석을 선광하였다. 이러한 광석을 위한 선광은 involves ¼ 인치의 스크리닝, 조립을 최소 ¼ 인치로 분쇄, ¼ 인치 스크리닝을 통과한 미세분과 혼합, 30 분간 혼합물을 스크러빙, 74 μm 절단-크기의 하이드로사이클론으로의 분류를 포함한다. 74 μm 미만의 분획은 건조되어 희토류 추출 테스트에 사용된다. 분획 내 74 μm 미만의 희토류 함량은 암석형(Lithotype) 1에 대하여 1.68 배, 암석형 2에 대하여 1.88 배, 및 암석형 3에 대하여 1.67 배 증가하였다. 실리카 풍부 함량은 300 μm 미만으로 분쇄되고, 건조되어 테스트를 수행하도록 사용된다.
실시예 2 : 건조되고 74 μm 이하의 입자로 100% 구성된, 225.98 g의 선광된 광석 또는 암석형 1을 분석하고 47.78 g 황산 (98% w/w)과 혼합하였다. 황산/선광된 광석의 관계는 211 kg/t이었다. 15 분간 100-200 Hz 의 혼합 속도로 산을 샘플에 부가하였다. 황산화된 광석을 머플로에 700 ℃에서 4 시간 동안 유지하였다. 경화 및 황산화된 광석을 실온으로 냉각하였다. 물질을 침출시키고 진공 조건하에서 여과하여 “희토류 풍부 황산액”를 획득하였다. 결과가 표 2에 나타난다.
표 2 - 암석형 1을 사용한 희토류 추출 테스트 결과
Figure pct00003
Figure pct00004
선광된 광석의 톤 당 낮은 황산으로 (211 kg/t), 82.10%의 공급 REO을 추출하였고 선광된 광석의 주된 유해 성분은 오직 0.39%의 공급 Fe2O3이었다. 설페이트 잔부는 혼합물 광석 내의 전체 설페이트와 농축된 황산의 60%가 SO3 기체로서 머플로 내에서 열분해 동안 손실되었음을 나타낸다. 이러한 기체는 황산과의 반응 이전에 공급 광석과 반응시키는데 사용될 수 있다.
실시예 2 : 건조되고 74 μm 이하의 입자로 100% 구성된, 200.38 g의 선광된 광석 또는 암석형 2을 분석하고 68.13 g 황산 (98% w/w)과 혼합하였다. 황산/선광된 광석의 관계는 340 kg/t이었다. 상기 실시예 2에 기재된 동일한 절차를 사용하였다. 결과가 표 3에 나타난다.
표 3 - 암석형 2을 사용한 희토류 추출 테스트 결과
Figure pct00005
Figure pct00006
마그네슘 옥사이드 함량의 많은 추출이 관찰되었다. 조성 내 마그네슘을 가지는 광물은 황산과 용이하게 반응한다. 광석의 톤 당 중간의 황산으로 (340 kg/t), 76.10%의 공급 REO을 추출하였고 선광된 선광된 광석의 주된 유해 성분은 오직 3.36%의 공급 Fe2O3이었다. 설페이트 잔부는 혼합물 광석 내의 전체 설페이트와 농축된 황산의 19%가 SO3 기체로서 머플로 내에서 열분해 동안 손실되었음을 나타낸다. 이러한 기체는 황산과의 반응 이전에 공급 광석과 반응시키는데 사용될 수 있다.
실시예 4 : 건조되고 74 μm 이하의 입자로 100% 구성된, 203.68 g의 선광된 광석 또는 암석형 3을 분석하고 50.74 g 황산 (98% w/w)과 혼합하였다. 황산/선광된 광석의 관계는 250 kg/t이었다. 상기 실시예 2에 기재된 동일한 절차를 사용하였다. 결과가 표 4에 나타난다.
표 4 - 암석형 3을 사용한 희토류 추출 테스트 결과
Figure pct00007
Figure pct00008
선광된 광석의 톤 당 낮은 황산으로 (250 kg/t), 74.23%의 공급 REO을 추출하였고 선광된 광석의 주된 유해 성분은 오직 2.26%의 공급 Fe2O3이었다. 설페이트 잔부는 혼합물 광석 내의 전체 설페이트와 농축된 황산의 18%가 SO3 기체로서 머플로 내에서 열분해 동안 손실되었음을 나타낸다. 이러한 기체는 황산과의 반응 이전에 공급 광석과 반응시키는데 사용될 수 있다.
실시예 5 - 열분해 단계 동안 배출된 SO3(g)의 회수 및 재사용
(옥사이드로서) 4.7%의 희토류를 함유하는 광석을 황산 104%의 분해로부터 생성된 SO3(g) 스트림과 접촉시켰다. 광석 샘플을 50 ℃로 유지하였다. 초기 광석 조성이 표 5에 나타난다.
표 5 - 초기 광석 조성
Figure pct00009
표 6에 나타난 바와 같이, SO3는 발연 황산의 가열을 통해 생성된다.
표 6 - SO3 생성 조건
Figure pct00010
기체와 접촉 후, 광석은 제어된 조건하에서 물에 침출된다. 광석은 이의 자연 습도를 가졌다. 표 7은 도달된 추출 수준을 나타낸다.
표 7 - SO3 기체 스트림과 광석 접촉 후 추출 결과.
Figure pct00011
실시예 6 : 건조되고 300 μm 이하의 크기를 가지는 100% 입자를 가지는, 137.01 g의 실리카 풍부 광석을 분석하고 27.41 g의 황산 (98% w/w)과 혼합하였다. 황산/선광된 광석의 관계는 200 kg/t이었다. 100 Hz으로 혼합하면서 광석에 황산을 천천히 첨가하였다. 이후, 회전 속도를 300 Hz 이상으로 5 분간 증가시키고, 200 Hz로 감소시킨 이후 240 분간 교반하였다. 황산화된 광석을 머플로에 700 ℃에서 30 분간 동안 보관하였다. 경화 및 황산화된 광석을 실온으로 냉각하였다. 이를 침출시키고, 펄프를 진공 조건하에서 여과하여 희토류 풍부 황산액을 획득하고, 습식 케이크를 세척하였다. 두 스트림 모두 칭량하였다. 희토류 풍부액을 분석하였고 결과가 표 8에 나타난다.
표 8 - 실리카 풍부 광석을 사용한 희토류 추출 테스트 결과(100% <300 μm, 황산으로 반응 + 머플노에서 열분해)
Figure pct00012
Figure pct00013
표 8에 따라, 85.34%의 공급 REO을 추출하였고 주된 유해 성분은 오직 2.26%의 공급 Fe2O3이었다. 이는 선광된 광석의 톤당 소량의 황산 (200 kg/t)을 소비하였다.

Claims (15)

  1. 옥사이드, 포스페이트, 카보네이트 또는 설페이트로서, 다양한 양의 희토류 원소를 포함하는, 모나자이트 또는 바스트네사이트 내포 광석 또는 광석 선광 및 산업 폐기물로부터 희토류 추출 및 토륨 제거 방법으로서, (i) 황산과 희토류 포함 물질 간의 제어된 혼합 단계 및 (ii) 제어된 조건하에서 물 침출 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 부가되는 황산의 양은 오직 희토류 원소, 알칼리 및 알칼리 토금속에 비례하며, 5-10%를 초과하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 혼합 시간은 5 분 내지 240 분인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 혼합 시간은 5 분 내지 45 분인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제어된 혼합 단계 동안의 온도는 15 ℃ 내지 335 ℃인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제어된 혼합 단계 동안의 온도는 20 ℃ 내지 60 ℃인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 물 침출 온도는 15 ℃ 내지 70 ℃인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 물 침출 온도는 20 ℃ 내지 50 ℃인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 물 침출 pH는 1.5 내지 4.0로 제어되는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 물 침출 pH는 1.5 내지 2.0로 제어되는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 철, 알루미늄 또는 토륨 제거가 요구되는 경우 제어된 혼합 단계를 떠나는 물질은 650 ℃ 내지 750 ℃의 온도로 노에서 열분해 단계를 거치는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 철, 알루미늄 또는 토륨 제거가 요구되는 경우 제어된 혼합 단계를 떠나는 물질은 680 ℃ 내지 720 ℃의 온도로 노에서 열분해 단계를 거치는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 열분해 단계를 떠난 SO3 함유 기체는 포획되고 황산에서 추가적인 전환을 위해 황산 설비로 재유도되는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 열분해 단계를 떠난 SO3 함유 기체는 포획되고 제어된 혼합 단계 이전에 희토류를 포함하는 유입 공급 물질과 접촉되는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 공급 물질은 존재하는 결정수를 제거하기 위해 사전-가열 처리하여, 열분해 단계에서 선택성 범위를 증가시키는 방법.
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