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1、稀土精矿分解第1页，本讲稿共14页（1）强化焙烧酸矿比与焙烧温度对稀土矿物及杂质浸出浓度的影响。同一酸矿比，随着温度的升高，浸出液酸度下降，稀土与杂质的浸出率亦下降，但杂质浸出率下降的比例大得多。焙烧条件浸 出 液分解率，酸：矿温度FePThH+Mol/Lg/L Fe/REO,%g/L P/REO,%g/L Th/REO,%1.5：14500.49 0.720.34 0.5053 0.0780.3198.641.5：15000.048 0.0570.038 0.0457 0.00850.04195.251.5：15500.03 0.0350.018 0.0216 0.00710.01994.4
2、1.5：16000.041 0.0570.015 0.0216 0.00840.01491.341.4：14500.22 0.280.114 0.1428 0.0350.1197.721.4：15000.03 0.0510.004 0.0066 0.01pH393.80表5 酸矿比及温度对分解率之影响第2页，本讲稿共14页（2）水浸、除杂虽然稀土浸出率高于95时，浸液中杂质浓度已降至几十至几百毫克，但仍影响以后工艺的进行与混合稀土氯化物产品质量。因此必须提高浸出液的pH值，以沉淀浸液中的杂质。为此，选择方解石粉作中和剂，当溶液酸度从H+=0.2mol/L降至pH=3.4时，铁与磷沉淀的比例很高
3、，且稀土损失很少。再增加方解石粉继续提高溶液的pH时，铁不再沉淀而稀土损失量陡增。第3页，本讲稿共14页方解石粉加入量g/L溶液pHREO浓度g/L稀土损失率铁浓度g/L除铁率g/L磷浓度g/L除磷率0H+=0.2mol/L48.403.402.340252.347.941.00.1296.52.410-29926.53.447.681.5510-299.8510-499.9283.845.885.2510-299.899.9374.446.044.9510-299.899.9534.645.226.6510-299.899.9634.944.667.7510-299.899.9875.043
4、.2610.6510-299.899.9表6 方解石用量对pH、除杂及稀土回收率之影响第4页，本讲稿共14页工厂的实际操作如下：焙烧矿浸出34h后，加入FeCl3使浸出液中Fe/p=23时,再用方解石粉中和至pH=3.54.然后采用板框过滤机过滤。滤液静置澄清12h以上后送下一步工序。水浸滤渣再放入搅拌槽内加水搅拌2h,过滤，滤液用来浸出下一批焙烧矿。工业生产中浸出除杂工序稀土的回收率为96。(3)RE2(SO4)3净液的处理有两条处理RE2(SO4)3净液的工艺路线，一是萃取转型制取混合稀土氯化物；第二条是萃取分组，轻稀土再采用萃取法分离出Nd2O3,同时得到少钕混合轻稀土化合物。分组时还得
5、到中稀土及重稀土两种富集物。第5页，本讲稿共14页用萃取剂从RE2(SO4)3净液中将RE3+萃入有机相，有机相与水相分离后，再用盐酸将RE3+从有机相中反萃下来，得到RECl3溶液。即用萃取的方法将RE2(SO4)3溶液转化成RECl3溶液，取代上述复盐沉淀、减转化、盐酸优先溶解稀土的繁琐工艺。工业实践中采用环烷酸与脂肪酸两种萃取剂，它们的优点是价格便宜，萃取容量大且易于反萃。先用NH4OH或NaOH将萃取剂皂化：(HA)2(有）NH4OH(水）ANH4HA(有）H2O(水）萃取时，羟酸萃取剂的铵盐与RE3+发生交换反应：6(ANH4HA)(有)RE2(SO4)3(水)2(REA33HA)(
6、有)3(NH4)2SO4(水)第6页，本讲稿共14页盐酸反萃稀土的反应如下：REA33HA(有)3HCl(水)=2(HA)2(有)RECl3(水)反萃用工业级盐酸，其中含少量铁，此外，为为净化焙烧矿的水浸出液使用的方解石粉中亦含有少量铁。萃取剂萃取稀土及盐酸反萃稀土时铁发生类似于以上的反应。因此反萃液中含有一定量的铁，影响混合氯化稀土产品的质量。为除去RECl3反萃液中的铁，选择在盐酸介质中对铁有很强萃取能力的N503萃取分离铁，此时RE3+基本上不被萃取。萃入N503中的铁亦易被反萃下来。浓硫酸强化焙烧萃取转型生产混合稀土氯化物工艺流程中稀土总回收率约87，比前述浓硫酸250300焙烧工艺高
7、48。第7页，本讲稿共14页表7 萃取转型工艺条件名称环烷酸转型工艺脂肪酸转型工艺有机相20%环烷酸20异辛醇60磺化煤油（体积百分数）2059C脂肪酸2079C混合醇60磺化煤油（体积百分数）皂化剂反萃剂洗涤水5.0(0.1)mol/L NH4OH5.0(0.1)mol/L HCl5.0(0.1)mol/L NaOH6.0(0.1)mol/L HCl沙滤水流比料液：有机：氨水：反萃酸1：1.34：0.17：0.183料液：有机：减液：洗水：反萃酸1：1.5：0.113：0.25：0.098萃取六级共流，混合21min,澄清23min一级皂化，五级共流萃取，混合23min,澄清19min水洗涤
8、负载有机反萃澄清40min六级共流，混合34min,澄清23min二级，混合13min,澄清27min六级共流，混合41min,澄清45min萃铁有机反铁剂流比级数33%N503-67%磺化煤油(体积百分数）0.10.3mol/L HCl料液：有机：反萃液1：2；1三级逆流萃取，四级共流反萃第8页，本讲稿共14页（三）浓硫酸焙烧尾气之净化在回转窑内进行的浓硫酸焙烧分解反应产生多种气体，统称之为废气或尾气。若为内加热式回转窑，则尾气中尚有CO2以及CO等未完全燃烧的碳氢化合物。焙烧进行过程中还有少量矿酸混合物固体尘埃被带入尾气。因此，从回转窑窑尾出来的尾气的尾气必须净化处理方能排空。尾气主要有H
9、F,SO2,F 尾气首先经过设于窑尾的沉渣室与焦子塔（铸铁塔，内装大块焦炭或废石墨），大部分矿酸混合物尘埃于沉渣室沉降下来，焦子塔内还有冷凝下来的硫酸。从净化得到的吸收液（混合酸）成分如下：编号FH2SO4ThO2FeSiO2P2O51300.58343痕量1.756.6痕量2280.25176.8痕量1.454痕量第9页，本讲稿共14页二、烧碱分解法（一）化学选矿所谓化学选矿，即以稀酸破坏含钙矿物，将钙从稀土精矿中浸出并分离出去。用盐酸对混合型稀土精矿进行化学选矿时，应有下列反应发生：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2Ca5F(PO4)3+10HCl=5CaCl2+3H3PO4
10、+HFCaF2+2HCl=CaCl2+2HFRE2(CO3)3REF3+6HCl=2RECl3+REF3+3H2O+3CO2RECl3+3HF=REF3+3HCl第10页，本讲稿共14页四种含钙量不同的混合型稀土精矿经化学选矿，精矿中REO含量可由原来5060提高至6065。（二）化选矿的烧碱分解烧碱法分解混合型稀土精矿的研究与生产经历了三个阶段：液碱常压分解法，固碱电场分解法与浓碱液电加热分解法。1.液碱常压分解化选矿含REO约70，在六级共流分解槽中进行分解，碱液浓度50，矿：碱1：1.31.5，140下分解56h,分解率99。REPO4+3NaOH=RE(OH)+Na3PO4Th3(PO
11、4)4+12NaOH=3Th(OH)4+4Na3PO4RE2(CO3)3REF3+9NaOH=3RE(OH)3+3NaF+3Na2CO3第11页，本讲稿共14页碱饼经水洗后用盐酸优先溶解稀土，优溶液既可经浓缩结晶得到混合稀土氯化物产品，亦可作为稀土分组或单一稀土分离的原料。2.固碱电场分离将化选矿（含水1214）与固体片碱按一定比例混合，经搅拌机搅拌10min后，装入分解设备通电分解，烧碱同时起到分解剂与电解质的作用。通电时间1520min,物料变成桔黄色，分解反应即已完成。3.浓减液电加热分解采用比常规分解化选矿浓度更高的烧碱水溶液，因其沸点更高，可以提高分解反应的温度，从而降低碱耗量并加速
12、分解反应。分解条件：（1）NaOH用量70；（2）NaOH用量：碱：矿0.8：1；（3）分解温度：170；（4）分解时间30min。第12页，本讲稿共14页三、碳酸钠焙烧法碳酸钠的焙烧反应如下：2REPO4+3Na2CO3=RE2O3+2Na3PO4+3CO22REF3+3Na2CO3=RE2O3+6NaF+3CO2精矿中还含有英石(CaF2),它与Na3PO4在750780发生下列副反应：CaF2+2Na3PO4=2NaF+NaCaPO4NaF可分解稀土矿物：REF3+NaF=NaREF4REPO4+nNaF=NanREPO4Fn(NaREF4与NanREPO4Fn)较易溶与酸。第13页，本讲稿共14页精矿与碳酸钠焙烧时，萤石、重晶石还可能发生下列副反应：CaF2+Na2CO3=CaCO3+2NaFBaSO4+Na2CO3=BaCO3+Na2SO4水洗时,NaF与Na2SO4进入水溶液中。第14页，本讲稿共14页