相分离辅助机械化学萃取法从高铝粉煤灰中选择性回收稀土元素

《Process Safety and Environmental Protection》：Selective recycling of rare earth elements from high alumina fly ash by phase separation assisted mechanochemical extraction process

本文开发了一种相分离辅助机械化学萃取新策略，通过B2O3高温相分离将高铝粉煤灰（HAFA）玻璃相中富集的稀土元素（REEs）定向迁移至酸溶性硼富集相，结合EDTA机械化学浸出实现La、Ce、Pr、Nd等REEs高效回收（提取率86.64–91.55%），同步获得富铝硅残渣（44.85% Al2O3, 49.61% SiO2），为REEs绿色提取与固废资源化提供创新路径。

　　

Partitioning behavior of dominant REEs in HAFA

本研究使用的HAFA主要由无定形铝硅酸盐玻璃相（38.57 wt%）和莫来石-刚玉-石英（MCQ）晶相（58.59 wt%）组成，铁质微球仅占2.84 wt%。如表1所示，La、Ce、Pr和Nd因化学性质相似，在三相中呈现一致的分布规律：REEs主要富集于玻璃相（77.55%–89.97%），其次为MCQ晶相（9.23%–20.61%），铁质微球中含量最低（0.80%–1.82%）。这种分布特性使得REEs难以通过常规酸浸有效释放。

Conclusions

本研究开发的相分离辅助机械化学提取法为HAFA中REEs的高效绿色回收提供了新思路。在最优相分离条件（10 wt% B₂O₃、1200℃、5分钟）下，熔融B₂O₃在HAFA表面形成包裹液层，促使REEs从玻璃相快速迁移至硼富集相，使La、Ce、Pr、Nd在硼富集相中的分配率达到91.87%–98.25%。后续采用EDTA机械化学浸出（固液比1:1、转速500 rpm、时间3小时），通过溶解硼富集相并形成可溶性EDTA-REEs络合物，实现86.64–91.55%的REEs提取率，同时获得具有资源化潜力的富铝硅残渣（44.85% Al₂O₃, 49.61% SiO₂）。该工艺显著降低了试剂消耗与能耗，为战略资源回收与固废高值化利用提供了技术支撑。