Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM
2.3. QUY TRèNH TÁCH CHIẾT XERI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT LỎNG
2.3.2.1. Giai đoạn 1: Từ quặng monazite điều chế tổng hydroxit đất hiếm cú chứa
chứa Ce(OH)4 tối ưu
Do ƣu điểm là năng suất cao nờn phƣơng phỏp axit đƣợc ỏp dụng khỏ phổ biến trờn thế giới.
Tinh quặng monazite cú hàm lƣợng đất hiếm khoảng 50 - 60% đƣợc nghiền nhỏ thành hạt mịn cú kớch cỡ khoảng 150 m đƣợc khuấy trộn với axit sunfuric đậm đặc (92 %) ở nhiệt độ khoảng 180 - 200 o
C, tỉ lệ axit/quặng = 3/1. Trong quỏ trỡnh này cần lƣu ý: (1) Axit đƣợc nạp vào và làm núng trƣớc, quặng đƣợc cho vào sau, (2) Nhiệt độ của bể phản ứng cú thể tăng lờn do quỏ
trỡnh phõn hủy quặng là quỏ trỡnh tỏa nhiệt. Thời gian phõn hủy kộo dài trong 4 giờ. Cả đất hiếm và thori đều tan trong axit và chuyển thành dạng sunfat. Cỏc phản ứng chuyển húa muối phốt phỏt của đất hiếm, thori và uran thành muối sunfat theo cỏc phƣơng trỡnh phản ứng chớnh sau:
2LnPO4 + 3H2SO4 → Ln2(SO4)3 + 2H3PO4
Th3(PO4)4 + 6H2SO4 → 3Th(SO4)2 + 4H3PO4
Hỗn hợp bựn thu đƣợc sau đú đƣợc chuyển qua bể hũa tan để hũa tan bằng nƣớc. Nƣớc ở nhiệt độ khoảng 30 oC đƣợc sử dụng để hũa tan hỗn hợp thu đƣợc. Tỉ lệ Nƣớc/Quặng (ban đầu) tối ƣu cho quỏ trỡnh hũa tan là 10:1. Nƣớc rỉ ra từ quỏ trỡnh này sẽ đƣợc dẫn qua bể lọc. Quỏ trỡnh rỉ nƣớc thƣờng diễn ra trong khoảng 12 đến 15 giờ.
Hỡnh 2.6. Hỗn hợp bựn nhóo sau khi quỏ trỡnh phõn hủy quặng
Nƣớc rỉ của quỏ trỡnh 3 đƣợc lọc 1 lần nữa. Sản phẩm cặn thƣờng là silica, rutile, zircon, ilmenit và một phần monazite khụng tan. Dung dịch thu đƣợc là hỗn hợp đó đƣợc hũa tan của monazite nờn cú tờn gọi là monazite sunfat, dung dịch KMnO4 10% dƣ đƣợc sử dụng để oxi húa hoàn toàn Ce3+ thành Ce4+ trong monazite sunfat.
Hỡnh 2.7. Dung dịch phỏ quặng và dung dịch quặng sau khi dựng dƣ KMnO4,
Ce3+ Ce4+
Dung dịch NH4OH đƣợc sử dụng để làm tăng pH của dung dịch monazite lờn khoảng 2,5. Đõy là pH tố ƣu cho quỏ trỡnh kết tủa của Xeri hydroxit. Quỏ trỡnh này đƣợc thực hiện để thu hồi đất hiếm kết tủa dƣới dạng hydoxit.
Hỡnh 2.8. Dung dịch phõn hủy quặng khi đƣợc nõng pH = 2,5 khi đƣợc nõng pH = 2,5
Hỡnh 2.9. Hydroxit đất hiếm khi đƣợc kết tủa ở pH =2,5 đƣợc kết tủa ở pH =2,5