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1、第21卷第3期稀有金屬1997年5月氟碳鈰礦冶煉工藝述評(píng)張國(guó)成黃小衛(wèi)(北京有色金屬研究總院,北京100088)對(duì)氟碳鈰礦的各種冶煉方法進(jìn)行了評(píng)述,指出各工藝流程的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)用性。針對(duì)我國(guó)的稀土資源特點(diǎn)和市場(chǎng)情況,提出用氧化焙燒萃取法冶煉氟碳鈰礦的新技術(shù)。以全萃取技術(shù)取代繁瑣的化學(xué)分離過(guò)程,稀土回收率將有很大提高。關(guān)鍵詞:氟碳鈰礦冶煉工藝評(píng)述1前言包頭稀土精礦為氟碳鈰礦與獨(dú)居石的氟碳鈰礦能部分溶于鹽酸、硫酸、硝混合物,美國(guó)、非洲、四川和山東等地所酸和磷酸,其化學(xué)組成為RECO3F,純礦產(chǎn)的氟碳鈰礦則不含獨(dú)居石,冶煉工藝比物中含RE2O374177
2、%、CO22011%、F較簡(jiǎn)單。我國(guó)工業(yè)上常用的氟碳鈰礦精礦中RE2O3含量只有50%～53%,其純礦8172%,主要為鈰族輕稀土元素。不同地區(qū)的氟碳鈰礦中各稀土氧化物配分見(jiàn)表物量占70%,其余30%為重晶石、方解石、螢石、磷灰石、鐵礦石和二氧化硅等1。表1各地氟碳鈰礦稀土配分脈石。其中堿土金屬類(lèi)脈石危害最大,在很多流程中堿土金屬走向常與稀土相同,氧化物氟碳鈰礦產(chǎn)地及稀土配分/%名稱(chēng)包頭美國(guó)四川(安寧河谷)造成稀土產(chǎn)品中鈣、鎂含量高,這樣的產(chǎn)品在當(dāng)今稀土市場(chǎng)上銷(xiāo)售困難,故選擇工La2O326.032.037.43藝流程時(shí)應(yīng)慎重。CeO250.0
3、49.047.10Pr6O115.24.43.61獨(dú)居石是傳統(tǒng)工業(yè)上的稀土原料,但Nd2O316.511～1310.34由于含放射性釷(ThO2/RE2O3≈10%)Sm2O31.200.50.82和鈾(U3O8/RE2O3≈015%)高,冶煉過(guò)Eu2O30.20.10.10程中造成環(huán)境污染,現(xiàn)已逐漸被含放射性Gd2O30.30.30.26元素低的氟碳鈰礦所取代。故氟碳鈰礦在Tb4O7-0.010.05稀土工業(yè)上的價(jià)值越來(lái)越高,已成為輕稀Dy2O3-0.030.07土的主要原料來(lái)源。Ho2O3-0.010.02國(guó)內(nèi)氟碳鈰礦主要來(lái)自四川冕寧、山E
4、r2O3-0.010.04東微山湖和包頭白云鄂博。氟碳鈰礦精礦Tm2O3-0.020.01Yb2O3-0.010.01品位通常達(dá)到RE2O350%～53%就可供Lu2O3-0.1-給冶煉廠使用,這是一個(gè)經(jīng)濟(jì)點(diǎn)。若稀土Y2O30.30.10.14精礦品位要求高,則選礦回收率低。若稀ThO20.320.20.46土濕法冶煉廠處理低于50%的精礦,則分194稀有金屬21卷解工序用酸量大,生產(chǎn)能力下降。氟碳鈰發(fā)展,紅色熒光粉需要大量的氧化銪作為礦雖比獨(dú)居石和包頭混合型稀土精礦易分激活劑,加之含富鑭稀土的石油裂化催化解,但仍需要尋求簡(jiǎn)單、高效、經(jīng)濟(jì)的工劑
5、在美國(guó)大量使用,因此,根據(jù)市場(chǎng)要藝流程,以適應(yīng)高科技市場(chǎng)發(fā)展的需要。求,開(kāi)發(fā)出氧化焙燒2鹽酸浸出法分解芒30多年來(lái)國(guó)內(nèi)外相繼發(fā)表了十多種不同廷帕斯氟碳鈰礦的工藝流程(見(jiàn)圖1)。當(dāng)?shù)囊睙捁に?以滿(mǎn)足不同時(shí)期的產(chǎn)品需時(shí)氧化鈰、氧化釹、氧化鑭等單一稀土用求。按當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)稀土產(chǎn)品的需求考慮,量均很少,鈰被當(dāng)作“廢渣”堆存。此工藝這些工藝均有不足之處,仍有改進(jìn)和尋求一直被美國(guó)使用了30年?，F(xiàn)在氧化鈰用新工藝的必要。濕法處理氟碳鈰礦的關(guān)鍵途增加,美國(guó)鉬分司又開(kāi)始采用濃硫酸分問(wèn)題是解決好氟在稀土冶煉過(guò)程中的干解法從大量氯離子的鈰富集物中回收鈰。擾,防止生成氟
6、化稀土,消除氟的影響。作者認(rèn)為:為了生產(chǎn)各種單一稀土元素,下面對(duì)冶煉氟碳鈰礦的各種工藝流程作扼當(dāng)前世界上最大的稀土冶煉廠———美國(guó)要評(píng)述。鉬公司芒廷帕斯化學(xué)處理工廠所用的工藝流程已顯得復(fù)雜、冗長(zhǎng)、化工原材料消耗2氧化焙燒2鹽酸浸出法[1,2]大。隨著市場(chǎng)的改變,工藝流程也應(yīng)隨之此法為美國(guó)鉬公司1965年分解氟碳更新,才能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要。預(yù)計(jì)將會(huì)有鈰礦的經(jīng)典方法。60年代彩色電視高速新的工藝技術(shù)來(lái)取代它。圖1美國(guó)氧化焙燒2鹽酸浸出法流程3酸堿聯(lián)合法[3]用,但流程走向是合理的,酸堿的配合使這也是美國(guó)60年代報(bào)道的流程,目用巧妙,所以化工原料用量少
7、,處理氟碳的是生產(chǎn)氯化稀土。此流程雖未被工廠采鈰礦生產(chǎn)氯化稀土有一定的優(yōu)勢(shì)(見(jiàn)圖2)。3期張國(guó)成等氟碳鈰礦冶煉工藝述評(píng)195在工業(yè)試驗(yàn)中本工藝的稀土回收率接(見(jiàn)圖3),留在渣中的獨(dú)居石可通過(guò)浮選近90%,其主要缺點(diǎn)是流程中固液分離工或磁選法選別出來(lái),再用其它方法冶煉。序多、過(guò)濾和連續(xù)化操作困難、產(chǎn)品中含鈣偏高,且濃鹽酸分解溫度高、易揮發(fā)、操作環(huán)境差和設(shè)備易腐蝕,所以未能用于工業(yè)生產(chǎn)。圖3氧化焙燒2稀硫酸浸出法冶煉氟碳鈰礦流程圖3流程得到的硫酸稀土溶液含RE2O3100g/L左右,鈰氧化率約98%,最有害的雜質(zhì)氟含量高達(dá)8～9g/L。對(duì)于這種含高
8、鈰的溶液,曾采用過(guò)以下三種工藝,首先把鈰從稀土中分離出來(lái)。圖2酸堿聯(lián)合法冶煉氟碳鈰礦流程411碳酸鹽法[5]1964年北京有色金屬研究總院利用4氧化焙
