独居石稀土精矿的氢氧化钠分解工艺技术

《独居石稀土精矿的氢氧化钠分解工艺技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、独居石稀土精矿的氢氧化钠分解工艺技术2009-6-1215:30:36  中国选矿技术网  浏览661次  收藏  我来说两句独居石稀土精矿中含有磷、钍、铀成分，为了回收这些有价成分及防止放射性元素染产品和环境，在氢氧化钠分解独居石的流程中应包括氢氧化钠分解，磷碱液回收，稀土与杂质分离和钍、铀回收四个部分。图1是工业上所用的工艺流程。图1 氢氧化钠分解独居石稀土精矿的工艺流程一、氢氧化钠分解独居石稀土精矿的化学反应独居石在氢氧化钠的溶液中加热至140～160℃时将发生如下的分解反应：REPO4＋3N

2、aOH=RE（OH）3↓＋Na3PO4                   （1）Th3(PO4)4＋12NaOH=3Th（OH）4↓＋4Na3PO4              （2）独居石中的U3O8在搅拌的作用下与NaOH和空气中的O2发生反应：2U3O8＋O2＋6NaOH=3Na2U2O7↓＋3H2O                   （3）U3O8实际上是铀的四价和六价复合氧化物UO2·UO3，在NaOH溶液中未被O2氧化的四价铀与NaOH作用，生成氢氧化物：UO2＋4NaOH=U（OH）

3、4↓＋2Na2O                        （4）在NaOH过量很多的情况下U（OH）4以铀酰酸根的形态溶入碱液中：U（OH）4＋OH－=H3UO4－＋H2O                      （5）同时，铁、钛、铝、锆、硅等矿物也被NaOH所分解：Fe2O3＋2NaOH=2NaFeO2＋H2O                      （6）TiO2＋2NaOH=Na2TiO3＋H2O                       （7）Al2O3＋2NaOH=2NaAl

4、O2＋H2O                    （8）SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O                     （9）ZrSiO4＋4NaOH=Na2ZrO3↓＋Na2SiO3＋H2O         (10)ZrSiO4＋2NaOH=Na2ZrSiO5↓＋2H2O               (11)铁、钛、铝矿物及石英的分解产物均溶于碱溶液中，与难溶性氢氧化物存在的稀土和钍及重铀酸钠分离。二、影响精矿分解的因素氢氧化钠分解独居石的反应属于固－液多相反应。分解反应首

5、先在矿物的表面上进行，生成固体的氢氧化物膜。由于此固体膜致密，独居石的分解反应速度将受NaON在固相膜中的扩散速度际制，其分解率与温度、时间、NaON浓度、精矿的粒度等工艺因素的关系可以用生成致密固体产物的动力学方程式表示：1－2/3x－（1－x）2/3=（2MDc/αρr02）t             （12）式中x－经过t时间后，稀土矿物的反应分数（表示稀土矿物的分解率）；M－独居石矿物的分子量；ρ－独居石矿物的密度；c－NaOH溶液的浓度；r0－精矿颗粒原始半径；α－化学计算因子；D－反应物

6、在溶液中的扩散系数。根据上碠的反应速度方程，可以对独居石稀土精矿分解的影响因素进行如下分析。（一）精矿粒度的影响在式（12）中分解率（x）与精矿粒度（ro）的平方成反比。可见，精矿的粒度是影响分解率的一处重要因素，因为粒度越大精矿与NaOH接触的表面积越小，反应的速度越慢。实际上对于生成物在精矿表面上形成的致密膜而言，由于致密膜阻碍着NaOH向精矿的深部扩散，此条件下，精矿的粒度越大，随反应时间的延长，则在精矿表面的致密膜越厚，分解反应的速度越慢，由此而导致精矿的分解越不完全。生产实践证明，精矿的粒

7、度在0.043mm以下时，分解率可以达到98%以上。在热球磨机内进行碱分解是一种解决粒度影响分解率的有效方法。例如，在密封的热球磨机中用NaOH分解粒度为0.5～1.5mm的独居石精矿，NaOH浓度为50%，反应温度为175℃，分解过程中借助钢球的撞击和摩擦力使矿物表面生成的氢氧化物掊落，不断露出新的表面，在4.5～6h，独居石几乎全部分解。但是热球磨机的损耗，以及动力消耗和生产能力小等问题限制了这种方法的应用。（二）反应温度与NaOH浓度的影响在生成致密膜的固－液反应中涉及反应物在液相中和致密的固

8、相膜中的扩散。在分解反应初期，在精矿表面的致密膜覆盖不完全或很蔳，此时扩散主要是在液相中进行，提高反应温度，可以使液相中的扩散系数增大，从而提高反应速度。但是随反应时间的加长，独居石稀土精矿分解过程中致密膜的厚度不断增加，扩散速度由液相中的扩散控制转变为主要受到致密膜中的扩散速度控制，此时提高反应温度，对固相中的扩散系数影响不大，如果反应温度过高还会引起反应器局部温度过热而使稀土和钍的氢氧化物脱水，降低它们在无机酸中的溶解性能，导致酸溶工序中稀土收率下降。反应温度的确