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1、第21卷第3期稀有金属1997年5月氟碳铈矿冶炼工艺述评张国成黄小卫(北京有色金属研究总院,北京100088)对氟碳铈矿的各种冶炼方法进行了评述,指出各工艺流程的优缺点和实用性。针对我国的稀土资源特点和市场情况,提出用氧化焙烧萃取法冶炼氟碳铈矿的新技术。以全萃取技术取代繁琐的化学分离过程,稀土回收率将有很大提高。关键词:氟碳铈矿冶炼工艺评述1前言包头稀土精矿为氟碳铈矿与独居石的氟碳铈矿能部分溶于盐酸、硫酸、硝混合物,美国、非洲、四川和山东等地所酸和磷酸,其化学组成为RECO3F,纯矿产的氟碳铈矿则不含独居石,冶炼工艺比物中含RE2O374177
2、%、CO22011%、F较简单。我国工业上常用的氟碳铈矿精矿中RE2O3含量只有50%～53%,其纯矿8172%,主要为铈族轻稀土元素。不同地区的氟碳铈矿中各稀土氧化物配分见表物量占70%,其余30%为重晶石、方解石、萤石、磷灰石、铁矿石和二氧化硅等1。表1各地氟碳铈矿稀土配分脉石。其中碱土金属类脉石危害最大,在很多流程中碱土金属走向常与稀土相同,氧化物氟碳铈矿产地及稀土配分/%名称包头美国四川(安宁河谷)造成稀土产品中钙、镁含量高,这样的产品在当今稀土市场上销售困难,故选择工La2O326.032.037.43艺流程时应慎重。CeO250.0
3、49.047.10Pr6O115.24.43.61独居石是传统工业上的稀土原料,但Nd2O316.511～1310.34由于含放射性钍(ThO2/RE2O3≈10%)Sm2O31.200.50.82和铀(U3O8/RE2O3≈015%)高,冶炼过Eu2O30.20.10.10程中造成环境污染,现已逐渐被含放射性Gd2O30.30.30.26元素低的氟碳铈矿所取代。故氟碳铈矿在Tb4O7-0.010.05稀土工业上的价值越来越高,已成为轻稀Dy2O3-0.030.07土的主要原料来源。Ho2O3-0.010.02国内氟碳铈矿主要来自四川冕宁、山E
4、r2O3-0.010.04东微山湖和包头白云鄂博。氟碳铈矿精矿Tm2O3-0.020.01Yb2O3-0.010.01品位通常达到RE2O350%～53%就可供Lu2O3-0.1-给冶炼厂使用,这是一个经济点。若稀土Y2O30.30.10.14精矿品位要求高,则选矿回收率低。若稀ThO20.320.20.46土湿法冶炼厂处理低于50%的精矿,则分194稀有金属21卷解工序用酸量大,生产能力下降。氟碳铈发展,红色荧光粉需要大量的氧化铕作为矿虽比独居石和包头混合型稀土精矿易分激活剂,加之含富镧稀土的石油裂化催化解,但仍需要寻求简单、高效、经济的工剂
5、在美国大量使用,因此,根据市场要艺流程,以适应高科技市场发展的需要。求,开发出氧化焙烧2盐酸浸出法分解芒30多年来国内外相继发表了十多种不同廷帕斯氟碳铈矿的工艺流程(见图1)。当的冶炼工艺,以满足不同时期的产品需时氧化铈、氧化钕、氧化镧等单一稀土用求。按当前市场对稀土产品的需求考虑,量均很少,铈被当作“废渣”堆存。此工艺这些工艺均有不足之处,仍有改进和寻求一直被美国使用了30年。现在氧化铈用新工艺的必要。湿法处理氟碳铈矿的关键途增加,美国钼分司又开始采用浓硫酸分问题是解决好氟在稀土冶炼过程中的干解法从大量氯离子的铈富集物中回收铈。扰,防止生成氟
6、化稀土,消除氟的影响。作者认为:为了生产各种单一稀土元素,下面对冶炼氟碳铈矿的各种工艺流程作扼当前世界上最大的稀土冶炼厂———美国要评述。钼公司芒廷帕斯化学处理工厂所用的工艺流程已显得复杂、冗长、化工原材料消耗2氧化焙烧2盐酸浸出法[1,2]大。随着市场的改变,工艺流程也应随之此法为美国钼公司1965年分解氟碳更新,才能满足市场的需要。预计将会有铈矿的经典方法。60年代彩色电视高速新的工艺技术来取代它。图1美国氧化焙烧2盐酸浸出法流程3酸碱联合法[3]用,但流程走向是合理的,酸碱的配合使这也是美国60年代报道的流程,目用巧妙,所以化工原料用量少
7、,处理氟碳的是生产氯化稀土。此流程虽未被工厂采铈矿生产氯化稀土有一定的优势(见图2)。3期张国成等氟碳铈矿冶炼工艺述评195在工业试验中本工艺的稀土回收率接(见图3),留在渣中的独居石可通过浮选近90%,其主要缺点是流程中固液分离工或磁选法选别出来,再用其它方法冶炼。序多、过滤和连续化操作困难、产品中含钙偏高,且浓盐酸分解温度高、易挥发、操作环境差和设备易腐蚀,所以未能用于工业生产。图3氧化焙烧2稀硫酸浸出法冶炼氟碳铈矿流程图3流程得到的硫酸稀土溶液含RE2O3100g/L左右,铈氧化率约98%,最有害的杂质氟含量高达8～9g/L。对于这种含高
8、铈的溶液,曾采用过以下三种工艺,首先把铈从稀土中分离出来。图2酸碱联合法冶炼氟碳铈矿流程411碳酸盐法[5]1964年北京有色金属研究总院利用4氧化焙
