从包含高岭石的颗粒物质获得的稀土元素组合物和从包含高岭石的颗粒物质获得稀土元 ...的利记博彩app
【专利说明】从包含高岭石的颗粒物质获得的稀土元素组合物和从包含 高岭石的颗粒物质获得稀土元素组合物的方法
[0001] 要求优先权/通过引用结合 本PCT国际申请要求2012年5月10日提交的美国临时专利申请号61/645,237的优 先权权益，且该申请通过引用以其全文结合到本文中。
[0002] 领域描述 本说明书涉及从包含高岭石的颗粒组合物获得的稀土元素组合物和从包含高岭石的 颗粒物质获得稀土元素组合物的方法。
[0003] 背景 高岭土或高岭石粘土是一种粘土，其包含含有为白色或近白色的，或可被选矿处理为 白色或近白色的高岭土矿物的岩石。这样的粘土由长石岩例如花岗岩和片麻岩中包含的长 石和云母矿物成分的风化和热液蚀变而形成。原高岭土为在它们形成的地点的沉积物中发 现的那些高岭土，且它们通常含有高岭土矿物、一些不变的云母和可能的长石，和稳定的矿 物质例如石英，其必须在对粘土产品的精炼过程中从粘土中分离。例如，原高岭土矿床在诸 如英格兰西南部、法国、德国、西班牙和捷克共和国的地方开采和加工。沉积的高岭土（其 或者称为二次高岭土）是含有由长石类源岩侵蚀的和河流或边缘海洋环境例如与三角洲 有关的那些环境中沉积的沉积物的那些高岭土。例如，从美国乔治亚州、南卡罗来纳州和阿 拉巴马州的矿床，和从巴西帕拉州的矿床开采和加工的高岭土通常是沉积型。也可以使用 在不同地质纪元沉积的沉积粘土，例如第三纪粘土或白垩粘土。
[0004] 稀土元素包括包括十五个镧系元素、钪和钇（即，分别对应于与原子数57-7U21 和39相关联的元素）。稀土元素，虽然在地壳中是相对丰富的，但通常在大多数地壳岩石 中是分散的且未发现富集的量或经济上可开发的形式。例外的情况包括火成岩，例如位于 加利福尼亚Pass山脉的碳酸盐岩；位于新墨西哥的帕哈利托山的过碱性正长岩和花岗岩； 和存在于内华达新月峰附近的花岗岩的独居石-磷灰石矿脉。世界上最大的稀土矿藏是在 中国内蒙古的白云鄂博。白云鄂博的稀土作为从各种含磁铁矿岩类型的铁生产的副产品被 回收。稀土元素富集在与矿石有关的特定副矿物中。可含有稀土元素的一些矿物是磷灰 石、氟碳铈矿、磷铝铈矿、独居石，磷钇矿。氟碳铈矿是一种镧系元素碳酸盐。独居石、磷灰 石和磷钇矿是磷酸盐。磷铝铈矿和多种较少知晓的含有稀土的矿物质是水合磷酸铝。含磷 酸盐矿物抵抗风化的化学攻击，且它们可以在沉积矿床中发现。一些含有独居石和磷钇矿 (其可经济地分离）的海洋重矿物砂矿床位于澳大利亚的埃尼亚巴（Eneabba);和在巴西、 印度、马来西亚、泰国、中国、台湾、美国、新西兰、斯里兰卡、印度尼西亚、扎伊尔和韩国作为 副产品开采和加工的其它重矿物海滩砂矿床。一些高岭石粘土岩（沉积的高岭土）矿藏含 有微量浓度的水合磷酸铝，但已知没有商业开发的沉积的高岭土矿用于生产稀土精矿。
[0005] 用于从矿床分离含有稀土元素的矿物的方法对于每一种情况都是特定的。从坚 硬的岩石例如碳酸盐岩或花岗岩进行稀土矿的地面或地下开采通常需要通过破碎、磨矿使 矿物解离，然后选矿。浮选用于加利福尼亚Pass山脉，以从含有约5重量％ REO (稀土氧 化物）的矿石浓集解离的氟碳铈矿颗粒，以形成含有约60重量％ REO的精矿。含有独居石 和磷钇矿颗粒的冲积矿砂矿床可利用重力分离设备例如选筛、螺旋分级机和水力旋流器， 以基于它们的不同的比重将离散的重矿物砂粒与轻矿物分离。然后使从重力分离的重矿物 进入移出磁性矿物的磁选机、移出氧化钛矿物的静电分离器和最后的分离锆石的磁分离阶 段。然后使从各种地质环境产生的稀土矿物精矿进料至通过溶解在热浓酸或碱浸来提取 REE (稀土元素）的工艺过程中。分离特定稀土元素的进一步化学分馏发生在浸出阶段之 后。
[0006] 稀土元素由于其在现代装置和工艺过程中的很多应用而为一种有价值的商品。例 如，稀土元素通常用于电池、紧凑型荧光灯、航空航天部件、平板显示器、高温超导体、激光 器、抛光化合物、催化剂、水净化装置、紧凑型扬声器和电子设备，以及其它装置和方法。因 此，虽然稀土元素的富矿床是罕见的，对稀土元素的需求却不断增加。结果，识别从矿源浓 集有用量的稀土元素的新的、经济可行的方法将是期望的，其中稀土元素分散在矿石中的 具有低体积浓度的含REO矿物中。例如，因为可发现稀土元素为以低体积浓度分散在具有 高浓度高岭石的矿石内的矿物中的成分，所以期望开发经济可行的方法以将稀土元素组合 物从含有高岭石（例如高岭土）的物质分离。
[0007] 除了稀土元素组合物外，高岭土也往往包含许多被认为是杂质的物质，特别是当 高岭土被精制以在各种应用组合物中用作原料、颜料或填充材料，例如像纸、纸板和类似产 品的填料和涂料时。例如，高岭石是白色矿物并通常用于这样的应用组合物中以尤其赋予 白度和亮度。然而，高岭土的一种或多种所需的性质可受存在的杂质的不利影响。典型的 杂质可包括但不限于含氧化钛的矿物如锐钛矿和金红石、石英、云母、磷酸盐、蒙脱石，和含 有过渡元素如铁和铬以及重金属如铅和钍的其它硅酸盐、氧化物和氢氧化物化合物。因此， 期望开发一种处理高岭土或其它含高岭石的组合物的方法，其方式使得不仅将稀土元素组 合物从含有高岭石的物质分离，而且也将其它杂质从高岭土或含高岭石的组合物分离。
[0008] 简述 根据第一个方面，获得稀土元素组合物的方法可包括提供包含至少一种稀土元素化合 物和高岭石的颗粒物质的分散水悬液。该方法还可包括将选择性絮凝聚合物加入到悬液 中，所述选择性絮凝聚合物通过使高岭石絮凝并允许稀土元素化合物的颗粒不絮凝或保持 不絮凝，促使至少一部分的至少一种稀土元素化合物与高岭石分离。该方法还可包括允许 含有聚合物的悬液在选择性絮凝分离器中分离成层，包括絮凝产物层和含有所述一部分的 至少一种稀土元素化合物的不絮凝层。该方法还可包括从分离器提取每一个分离的层。
[0009] 根据另一个方面，不絮凝层可以是上溢层。根据另一方面，所述一部分的至少一种 稀土元素化合物可包括具有当量球形直径小于325微米的颗粒。例如，稀土元素化合物颗 粒可以是不絮凝层的一部分，和稀土元素化合物颗粒可浮于分离的各层的上层。根据又一 个方面，含有所述一部分的至少一种稀土元素化合物的不絮凝层的比重可为约1.0005至 约1.03。根据另一个方面，高岭石可包括在絮凝层中，且絮凝层可处于分离的各层的下层。
[0010] 根据又一个方面，选择性絮凝聚合物可包括高分子量聚合物。例如，选择性絮凝 聚合物可包括具有分子量大于约100, 000的弱阴离子有机聚合物。例如，选择性絮凝聚合 物可包括含有阴离子单元的丙烯酰胺，阴离子单元构成不超过约15%重量的聚合物。根据 另一方面，加入的选择性絮凝聚合物的总量可基于颗粒物质的干重为约0. 01%至约0. 5%干 重。
[0011] 再根据另一方面，颗粒物质可从高岭土获得。例如，颗粒物质可从原高岭土和/或 二次高岭土获得。根据另一方面，提供颗粒物质的分散的水悬液可包括加入水和分散剂至 固有潮湿的粗品高岭土中。
[0012] 根据另一个方面，稀土元素化合物可包括含稀土元素颗粒的化合物。至少一种稀 土元素化合物可包括具有小于约325微米的当量球形直径的颗粒。
[0013] 根据又一个方面，稀土元素化合物可包括大于0%重量至约8. 0%重量，约0. 1%重 量至约5. 0%重量，或0. 2%重量至约4. 0%重量的La2O3。稀土元素化合物可包括大于0%重 量至约5. 0%重量，约0. 1%重量至约4. 5%重量，或0. 3%重量至约4. 0%重量的CeO2。稀土 元素化合物可包括大于〇%重量至约2. 0%重量，约0. 1%重量至约1. 5%重量，或0. 2%重量 至约1. 0%重量的Nd2O3。稀土元素化合物可包括大于0%重量至约0. 2%重量，约0. 001%重 量至约0. 2%重量，或0. 01%重量至约0. 2%重量的Y2O3。
[0014] 根据另一个方面，不絮凝层可包括至多约8. 0%重量的La2O3，至多约4. 0%重量的 CeO2，至多约1. 0%重量的Nd2O3，和至多约0. 2%重量的Y2O3。根据另一个方面，不絮凝层可 包括至多约4. 0%重量的La2O3，至多约4. 0%重量的CeO2，至多约1. 0%重量的Nd2O3，和至多 约0. 1%重量的Y2O3。
[0015] 根据又一个方面，该方法还可包括在向其中加入选择性絮凝聚合物之前，通过允 许悬液老化至少30分钟的时间段来调整悬液。根据另一方面，该方法可包括在允许悬液老 化之前调节悬液的PH到至少约6. 5。根据又一个方面，该方法还可包括在老化之前或老化 期间加入调整化学品。根据另一个方面，该方法还包括在提供分散的水悬液之后加入钠盐 至悬液中。根据另一方面，该方法还可包括在老化期间机械搅动悬液。
[0016] 再根据另一方面，该方法还可包括在加入选择性絮凝聚合物之前调节悬液的pH 到至少约8。例如，该方法可包括调节悬液的pH到至少约9. 8,到至少约10. 2,例如，使pH 范围为约10. 2-约12. 5,然后加入选择性絮凝聚合物。
[0017] 根据又一个方面，该方法还可包括通过机械加工过程解聚分散的水悬液。例如，解 聚可包括掺水搅拌或某些类型的高剪切液体加工。
[0018] 根据又一个方面，分散的水悬液可具有至少约30%重量的固体含量。根据另一个 方面，该方法还可包括加入水至分离的各层，然后从分离器提取分离的各层，以使各层的固 体含量为约5%至约15%重量。
[0019] 根据另一个方面，该方法还可包括加热分散的水悬液，然后加入选择性絮凝聚合 物。
[0020] 本发明的另外的目标和优点将在以下描述中部分得到阐明，并可通过本发明的实 践得知。本发明的目标和优点将借助于特别是所