本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，具體涉及一種提高稀土礦物與硫酸分解效率的方法。

背景技術(shù)：

礦石型稀土礦物主要為氟碳鈰礦、獨(dú)居石以及混合型稀土礦，由于礦物組成差異，冶煉技術(shù)也各不相同，氟碳鈰礦主要采用氧化焙燒-鹽酸浸出工藝，礦物經(jīng)氧化焙燒分解為氟化稀土與氧化稀土，焙燒礦用鹽酸優(yōu)先溶解時(shí)，控制鹽酸濃度與加入過程，實(shí)現(xiàn)三價(jià)稀土提取并與四價(jià)鈰初步分離，氟化鈰、二氧化鈰等成分殘留渣中。該工藝可以簡(jiǎn)單的低成本的回收有價(jià)稀土，但氟資源沒有利用，稀土資源提取不徹底，另外存在放射性釷元素的擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。獨(dú)居石和混合型稀土精礦采用濃硫酸高溫焙燒分解工藝處理，將混合稀土精礦與濃硫酸、鐵粉均勻混合后，在500-600℃的回轉(zhuǎn)窯中高溫焙燒。該工藝以其主體工藝成本較低，連續(xù)化程度較高等優(yōu)勢(shì)而備受青睞，但有硫酸消耗量大，尾氣處理困難，稀土分解不徹底等問題。

針對(duì)上述問題，專利名稱“一種白云鄂博稀土精礦制取混合氯化稀土的方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?01811249616.7)，該專利將稀土精礦與濃硫酸按質(zhì)量比為1:0.7～1.5混合進(jìn)行三段焙燒，得到焙燒礦，其中第一段焙燒溫度控制在100～150℃，在較低溫度下降低液相成分的蒸發(fā)，防止物料粘窯產(chǎn)生結(jié)圈現(xiàn)象。中國(guó)專利“一種濃硫酸兩段焙燒分解高品位混合稀土精礦的方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?01910424021.9)，該專利將稀土精礦(reo>60％)與濃硫酸按酸礦比1:1.3～5.5常溫混合，低溫焙燒溫度為180～380℃，時(shí)間為1～5小時(shí)。低溫焙燒礦直接進(jìn)行高溫焙燒，溫度為380～900℃，時(shí)間為0.5～4.5小時(shí)。該方法兩段焙燒仍然從尾氣處理角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，硫酸消耗量大，并且后續(xù)處理工藝繁瑣。

專利名稱“一種加鐵低溫濃硫酸焙燒分解高品位混合稀土精礦的方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?01910424015.3)，該專利將混合稀土精礦與硫酸、鐵粉混合，低溫焙燒得到焙燒礦后進(jìn)行水浸，該方法仍然是低溫焙燒原理，使釷、磷進(jìn)入溶液，通過中和得到鐵釷渣，但水浸渣仍然具有放射性，而鐵釷渣中釷含量過高，目前無較好的處理辦法并且在中和過程容易造成稀土的損失，影響稀土收率。

上述專利文獻(xiàn)均沒有涉及到通過何種手段在低溫焙燒過程(150-250℃)提高硫酸分解礦物反應(yīng)效率，進(jìn)而有效降低硫酸消耗。并在高溫焙燒過程(400-600℃)，通過與低溫過程降低硫酸酸耗協(xié)同變化，加速分解產(chǎn)物磷酸對(duì)釷離子固定作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述原因，本發(fā)明提出了一種提高稀土礦物與硫酸分解效率的方法，在低溫焙燒(150-250℃)過程中通過對(duì)已經(jīng)固化的礦物顆粒補(bǔ)充一定量水分，優(yōu)化固-液-氣反應(yīng)體系，提高硫酸在反應(yīng)過程中的擴(kuò)散速度，提高稀土礦物分解效率，進(jìn)而降低了硫酸消耗。

本發(fā)明的方法包括如下步驟：

將稀土礦物與濃硫酸按重量比為1:0.7-1.2混合，并加入鐵粉，使鐵的總量與礦物中磷的摩爾比1.2-1.5:1；

反應(yīng)物料進(jìn)入第一段反應(yīng)裝置，第一段物料溫度為150～250℃，時(shí)間為60-120min。反應(yīng)過程中，待混合物反應(yīng)由膏狀固化成顆粒后，向顆粒物補(bǔ)充水分，繼續(xù)反應(yīng)。完成第一段反應(yīng)后，物料進(jìn)入第二段反應(yīng)裝置，物料溫度為400～600℃，時(shí)間為10～40min。

進(jìn)一步的，稀土礦物為獨(dú)居石、混合型稀土礦物或添加磷酸鹽的氟碳鈰礦。

進(jìn)一步的，補(bǔ)充水分，其水分補(bǔ)充量按照水與稀土礦物重量比為1-10％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)低溫焙燒過程中通過補(bǔ)水保持固-液-氣反應(yīng)體系，加快硫酸擴(kuò)散速度，降低了硫酸消耗，提高稀土分解率。

在低溫焙燒(150-250℃)過程中通過對(duì)已經(jīng)固化的礦物顆粒補(bǔ)充一定量水分，優(yōu)化固-液-氣反應(yīng)體系，提高硫酸在反應(yīng)過程中的擴(kuò)散速度，提高稀土礦物分解效率，進(jìn)而降低了硫酸消耗。

(2)高溫焙燒促進(jìn)硫酸分解，保證水浸液酸度在適宜范圍，便于下一步中和除雜。

(3)高溫焙燒生成磷酸鐵、焦磷酸釷，使鐵、磷、釷固定到水浸渣中，控制放射性及磷的走向。

由于低溫段補(bǔ)充水分加速余酸對(duì)獨(dú)居石礦物分解，在高溫焙燒過程(400-600℃)下，反應(yīng)結(jié)束后的少量殘余硫酸高效分解，加速分解產(chǎn)物磷酸對(duì)釷離子固定作用。本工藝對(duì)稀土礦物適用性廣，對(duì)混合型稀土礦物、獨(dú)居石和添加含磷礦物的氟碳鈰礦均有很好的分解效果，在高溫焙燒過程中，生成磷酸鐵和磷酸釷，將放射性元素釷和磷固定到渣中，進(jìn)而達(dá)到凈化稀土浸出液的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中提高稀土礦物與硫酸分解效率的方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下描述充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`和再現(xiàn)。

如圖1所示，是本發(fā)明中提高稀土礦物與硫酸分解效率的方法的工藝流程圖。

將稀土礦物與濃硫酸按重量比為1:0.7-1.2混合，并加入鐵粉，使鐵的總量與稀土礦物中磷的摩爾比1.2-1.5:1；

物料進(jìn)入第一段反應(yīng)裝置，第一段物料溫度為150～250℃，時(shí)間為60-120min。反應(yīng)過程中，待混合物反應(yīng)由膏狀固化成顆粒后，向顆粒物補(bǔ)充水分，繼續(xù)反應(yīng)。完成第一段反應(yīng)后，物料進(jìn)入第二段反應(yīng)裝置，物料溫度為400～600℃，時(shí)間為10～40min。

稀土礦物為獨(dú)居石、混合型稀土礦物或添加磷酸鹽的氟碳鈰礦。按照水與稀土礦物重量比為1-10％補(bǔ)充水分。

實(shí)施例1

將混合型稀土精礦(reo:54.22％，p:8.94％，tfe:4.97％)與濃硫酸按照重量比為1:1.2混勻，加入鐵粉后，使鐵的總量與礦物中磷的摩爾比為1.2:1，在200℃條件下進(jìn)行低溫焙燒分解，當(dāng)混合硫酸后的精礦焙燒成固狀顆粒后，補(bǔ)充礦物質(zhì)量7％的水量，使精礦維持在膏狀狀態(tài)，低溫焙燒90分鐘結(jié)束后，直接進(jìn)入高溫焙燒，焙燒溫度為550℃，時(shí)間為20分鐘，焙燒結(jié)束后，reo分解率為98.7％，釷浸出率為97.5％。

實(shí)施例2

將氟碳鈰礦(reo:65.52％，p:0.16％，tfe:2.2％)加入一部分磷灰石，后與濃硫酸按照重量比為1:0.9混勻，加入鐵粉后，使鐵的總量與礦物中磷的摩爾比為1.4:1，在150℃條件下進(jìn)行低溫焙燒分解，當(dāng)混合硫酸后的精礦焙燒成固狀顆粒后，補(bǔ)充礦物質(zhì)量5％的水量，使精礦維持在膏狀狀態(tài)，低溫焙燒100分鐘結(jié)束后，直接進(jìn)入高溫焙燒，焙燒溫度為400℃，時(shí)間為40分鐘，焙燒結(jié)束后，reo分解率為98.2％，釷浸出率為96.3％。

實(shí)施例3

將混合型稀土精礦(reo:61.66％，p:4.66％，tfe:1.14％)與濃硫酸按照重量比為1:0.7混勻，加入鐵粉后，使鐵的總量與礦物中磷的摩爾比為1.3:1，在180℃條件下進(jìn)行低溫焙燒分解，當(dāng)混合硫酸后的精礦焙燒成固狀顆粒后，補(bǔ)充礦物質(zhì)量1％的水量，使精礦維持在膏狀狀態(tài)，低溫焙燒120分鐘結(jié)束后，直接進(jìn)入高溫焙燒，焙燒溫度為450℃，時(shí)間為30分鐘，焙燒結(jié)束后，reo分解率為98.3％，釷浸出率為96.8％。

實(shí)施例4

將混合型稀土精礦(reo:61.66％，p:4.66％，tfe:1.14％)與濃硫酸按照重量比為1:1混勻，加入鐵粉后，使鐵的總量與礦物中磷的摩爾比為1.4:1，在250℃條件下進(jìn)行低溫焙燒分解，當(dāng)混合硫酸后的精礦焙燒成固狀顆粒后，補(bǔ)充礦物質(zhì)量10％的水量，使精礦維持在膏狀狀態(tài)，低溫焙燒60分鐘結(jié)束后，直接進(jìn)入高溫焙燒，焙燒溫度為500℃，時(shí)間為20分鐘，焙燒結(jié)束后，reo分解率為98.5％，釷浸出率為97.2％。

實(shí)施例5

將獨(dú)居石(reo:60.03％，p:11.07％，tfe:1.03％)與濃硫酸按照重量比為1:1.1混勻，加入鐵粉后，使鐵的總量與礦物中磷的摩爾比為1.5:1，在230℃條件下進(jìn)行低溫焙燒分解，當(dāng)混合硫酸后的精礦焙燒成固狀顆粒后，補(bǔ)充礦物質(zhì)量3％的水量，使精礦維持在膏狀狀態(tài)，低溫焙燒90分鐘結(jié)束后，直接進(jìn)入高溫焙燒，焙燒溫度為600℃，時(shí)間為10分鐘，焙燒結(jié)束后，reo分解率為97.8％，釷浸出率為97.9％。

本發(fā)明所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。

技術(shù)特征：

1.一種提高稀土礦物與硫酸分解效率的方法，包括以下步驟：

將稀土礦物與濃硫酸按重量比為1:0.7-1.2混合，并加入鐵粉，使鐵的總量與稀土礦物中磷的摩爾比1.2-1.5：1；

反應(yīng)物料進(jìn)入第一段反應(yīng)裝置，第一段物料溫度為150～250℃，時(shí)間為60-120min；反應(yīng)過程中，待混合物反應(yīng)由膏狀固化成顆粒后，向顆粒物補(bǔ)充水分，繼續(xù)反應(yīng)；完成第一段反應(yīng)后，物料進(jìn)入第二段反應(yīng)裝置，物料溫度為400～600℃，時(shí)間為10～40min。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高稀土礦物與硫酸分解效率的方法，其特征在于，稀土礦物為獨(dú)居石、混合型稀土礦物或添加磷酸鹽的氟碳鈰礦。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高稀土礦物與硫酸分解效率的方法，其特征在于，按照水與稀土礦物重量比為1-10％補(bǔ)充水分。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種提高稀土礦物與硫酸分解效率的方法，屬于濕法冶金領(lǐng)域。包括將稀土精礦與濃硫酸、鐵粉混合進(jìn)行分段焙燒，在低溫焙燒過程中通過對(duì)已經(jīng)固化的礦物補(bǔ)充一定量水分，優(yōu)化固?液?氣反應(yīng)體系，提高硫酸在反應(yīng)過程中的擴(kuò)散速度，減少硫酸消耗，增加稀土分解率。在高溫焙燒過程中主要為過量硫酸的高效分解和磷酸鐵、焦磷酸釷的生成，固定放射性和磷資源進(jìn)入渣中。兩段焙燒使尾氣成分單一化，便于后續(xù)尾氣處理，降低尾氣處理成本，減少環(huán)境污染。

技術(shù)研發(fā)人員：崔建國(guó);徐萌;侯睿恩;王哲;陳禹夫;高婷;蔚臘先;李雪菲;郭金鋮

受保護(hù)的技術(shù)使用者：包頭稀土研究院;瑞科稀土冶金及功能材料國(guó)家工程研究中心有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.04.17

技術(shù)公布日：2020.07.10