烧碱法处理稀土精矿的工艺研究

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1、烧碱法处理稀土精矿的工艺研究用烧碱分解稀土矿物是一种经典的分解方法，烧碱法分解混合型稀土精矿与独居石相同，也需要用髙品位的稀土精矿作原料。由于分解过程中无酸性有害气体产生，故无须庞大复杂的废气处理设备，因此这一工艺已经得到了较快推广。高品位的混合稀七精矿为浮选产品，可免去磨矿工艺。但是含有相当数量的杂质，尤其是萤石不仅影响到产品的质呈,还可降低稀土回收率。因此在烧碱分解前，精矿必须先通过不同于一般的选矿方法的“化学选矿”以除去萤石等杂质山制。化学选矿过程是用稀的盐酸溶液浸洗稀土精矿.其中含钙的矿物被溶解，在酸洗过程中，萤石和氟碳钟矿均能部分的被溶解，但氟化稀土的溶度积比氟化钙的溶度积小。

2、曲于萤石部分溶解而进入溶液的弑能与进入溶液的稀土离子形成氟化稀土沉淀，使得萤石不断的溶解。这样可使精矿中的萤石相当完全的被酸洗除去，而酸液中稀土损失又不大烧碱分解的主要方式有熔融态烧碱分解法和液态分解法两种。烧碱法分解混合型稀土精矿的研究经历了三个阶段：液碱常压分解法、固碱电场分解法和浓碱液电加热分解法。1.2.1液碱常压分解法液碱常压分解混介稀土精矿的工艺流程如图1・2。化选矿(含REO约70%)在分解槽中用烧碱液(浓度为50%)于140C温度下分解，有如下反应发生：REFCO3+3NaOH=RE(OH)31+NaF+Na2CO5REPO44-3NaOH=RE(OH)31+Na3PO4

3、Th5(PO4)4+12NaOH=3Th(OH)3l+4Na5PO4REFj+3NaOH二RE(OH)3“3NaF此法有较髙的稀土收率，分解设备简单而且污染小，所以它作为一种传统的分解方法被沿用下来。目前世界上许多国家仍采用这种方法处理独居石及其它矿物。该工艺方法的主要缺点是：第一，分解时间长，一股需要4小时，从而出现能耗较大、设备的利用率低等一系列问题；第二，烧碱用量大；第三，精矿品位要求较高。混合型稀r>r图1.2液碱常压分解混合矿工艺流程图Figure1.2TheflowchartofthetechnologyofalkalidecomposingBaotourareearthco

4、ncentrateatatmosphericpressure1.2.2固碱电场分解卩切传统的烧碱法分解包头矿的设备是采用蒸汽夹套来碱煮分解矿物，山于该矿物含有大量氛，严重腐蚀罐的壁，设备寿命短，运彳亍极不安全。现在的电场分解法将化选矿（含水12-14%）与固体片碱按照一定的比例混合，经搅拌机搅拌lOmin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。它是以工频交流电作为分解电源，分解温度约200*C»通电15-20min,物料变成桔黄色，分解反应就完成。包头稀土研究院曾进行过烧碱电场法分解稀土精矿的研究。这…方法将粉状固体烧碱与精矿混匀后，用电阻加热分解。其特点是分解时间短

5、，约20分钟，烧碱的用量少，仅为精矿量的80-90%。但是由于两固相混合不匀和分解局部过热，导致稀土难于破酸溶，而且该工艺劳动强度较大。1.23浓碱液电加热分解2切浓碱液分解包头矿是于1984年实现的-•种改进的碱分解工艺，是采用比常规分解化选矿浓度更髙的烧碱溶液，因其沸点更高，可以提高分解反应的温度，从而降低烧碱耗量并加速分解反应。工业生产中的分解设备采用分解槽内电加热，亦可外加热。此工艺与液碱常压分解法比较，由于碱液浓度和分解温度较髙，浓碱加热分解法碱耗量低、分解时间短、能耗较低，但是Cc?埸氧化为Cc“，致使盐酸优溶碱饼所得的做化稀土溶液中CeO2:RExOy比值下降。韩学印等I佝

6、曾较深入的研究了浓碱分解包头矿工艺，并系统的报道了使用浓碱液分解包头矿时影响分解的诸因索，其实验结果显示NaOH浓度、矿碱比、分解时间、分解温度等对稀土矿物的分解彩响都很大：第一，稀土的酸溶率随NaOH浓度的提奇而增加。佚的酸溶率则随NaOH浓度的提高而降低。但NaOH浓度过高也会带來一些具体问题，故最好不超过80%。第二，稀土的酸溶率随分解温度的提高而增加，残渣中磷、氟的残留率则随之降低。第三，稀土的酸溶率随分解时间的延长而增加，残渣中璘、氟的残留率则随之降低。第四，稀土的酸溶率随NaOH用量的增加而增加I,残渣中磷、氟的残留率则随Z降低。NaOH用虽达到精矿量的80%时.稀土矿物分解

7、的比较完全。最后文献总结出用浓NaOH溶液分解混合型稀上矿物的最佳工艺条件是：NaOH用量为精矿殖的80-90%,NaOH浓度为70%,分解时间为30分钟，分解温度＞1609。1.2.4烧碱法处理包头矿的工艺改革烧碱法处理包头稀土精矿工艺中，由于烧碱价格的上涨，严重的影响了生产厂家的经济效益。为此进行了工艺改革，工艺流程如图1・3所示：该工艺的特点是；笫一，增加了酸浸工艺，其目的是使精矿中的稀土氟碳酸盐尽可能溶解于盐酸中，这样一方面