專利名稱：獨(dú)居石稀土精礦、獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦的焙燒分解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及對獨(dú)居石稀土精礦、獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦的分解方法。
背景技術(shù)：
獨(dú)居石是一種主要含輕稀土元素的磷酸鹽礦物并含有放射性元素釷，鈾以及磷，同時(shí)還有氧化鋯，二氧化硅及其他雜質(zhì)元素。獨(dú)居石的通式為[Ce，La，Nd，Th]PO4。
我國包頭稀土精礦年生產(chǎn)能力7萬噸，居世界第一位，包頭稀土精礦的特點(diǎn)是氟碳鈰礦和獨(dú)居石的混合型礦物，為高效地分解該種精礦，多年來人們進(jìn)行了各種嘗試，發(fā)明了氫氧化鈉溶液分解法，碳酸鈉焙燒法，低溫硫酸焙燒法，高溫硫酸焙燒法。由于受精礦品位，焙燒成本，設(shè)備條件等因素的限制，目前比較成功的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中的是高溫硫酸焙燒方法。
高溫硫酸焙燒方法分解稀土精礦過程中，不受精礦品位的限制，且分解率較高，流程相比其它工藝短，對照低溫硫酸焙燒工藝而言，省去了復(fù)鹽沉淀，堿轉(zhuǎn)化工序，節(jié)約了化工原料消耗和動(dòng)力消耗，降低了生產(chǎn)成本。特別是，釷元素在焙燒過程轉(zhuǎn)變?yōu)榻沽姿徕Q化合物，使其在浸出條件下不溶解，而集于渣中，這改善了生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了釷與稀土元素一步分離的目的。無可非議，高溫硫酸焙燒工藝技術(shù)給我國稀土行業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，功不可沒。但是該工藝方法尚存在以下兩點(diǎn)不足之處。
(1)焙燒的尾氣中含有大量的二氧化硫和氟化氫氣體。對于焙燒的尾氣處理目前采用的是水噴淋吸收二氧化硫和氟化氫方法。該方法經(jīng)多年的應(yīng)用說明，有三個(gè)問題尚未得到解決即(a)噴淋處理后的尾氣仍難以達(dá)到環(huán)保要求；(b)噴淋液中含H2SO4與HF的混合酸難以吸收利用，現(xiàn)采用的中和后排放的方法需消耗大量的中和劑，更重要的是中和后的渣量很大，處理不當(dāng)又造成二次污染。(c)尾氣的處理設(shè)備投資較大，運(yùn)行成本高。
(2)釷化合物雖然集于浸出渣中，給后續(xù)生產(chǎn)帶來了極大的方便，可是，浸出渣量很大，放射性強(qiáng)度超過國家標(biāo)準(zhǔn)這類放射性廢物的保存與處理很困難。上述兩個(gè)問題關(guān)系到環(huán)境保護(hù)問題，也是稀土精礦分解方法技術(shù)面臨必須改進(jìn)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)方法中嚴(yán)重污染環(huán)境問題，本發(fā)明目的在于提供一種減少環(huán)境污染，工藝簡單易行，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的分解獨(dú)居石稀土精礦、獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦的方法。
本發(fā)明的焙燒分解方法，是用CaO加焙燒助劑的焙燒過程，焙燒助劑選擇三元體系的助劑，加入量不超過20％Wt，氧化焙燒過程在空氣下進(jìn)行，焙燒溫度為600℃～950℃，焙燒時(shí)間為10～90分鐘，助劑加入量為5～30％Wt，精礦均可分解，最高分解率為92％，用氧化鈣(CaO)焙燒獨(dú)居石稀土精礦和獨(dú)居石氟碳鈰混合型稀土精礦時(shí)選擇NaCl作為助劑。其中，CaO可以以CaCO3或Ca(OH)2形式加入，NaCl也可以由KCl，CaCl代替，同樣可以起到分解稀土磷酸鹽的作用。
本發(fā)明方法的基本原理是，獨(dú)居石礦物中稀土元素以磷酸鹽形式存在，焙燒過程中CaO和NaCl作為助劑使稀土磷酸鹽分解為稀土氧化物，該種氧化物易溶于無機(jī)酸，可有效地回收稀土元素。CaO分解獨(dú)居石的反應(yīng)式為
選取NaCl作為助熔劑，其反應(yīng)式為
在獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦的焙燒過程中，分解產(chǎn)物中的Ca5(PO4)2Cl以Ca5(PO4)2F形式存在。
研究表明，NaCl不僅是以助熔劑存在，同時(shí)還參與反應(yīng)。CaO與NaCl的加入量，其CaO∶NaCl小于3∶1。
氟碳鈰礦在400℃左右就發(fā)生分解，反應(yīng)式為
研究表明，CaO與氟碳鈰礦的分解產(chǎn)物REOF發(fā)生反應(yīng)，生成CaF2和RE2O3反應(yīng)式為
本發(fā)明與現(xiàn)行的硫酸焙燒工藝相比，具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)環(huán)境保護(hù)方面可以實(shí)現(xiàn)焙燒尾氣中二氧化硫和氟化氫達(dá)標(biāo)排放的要求。如果以包頭地區(qū)每年處理4萬噸稀土精礦計(jì)算，該工藝比硫酸焙燒工藝每年可以少排出二氧化硫20000噸，氟化氫1600噸，節(jié)約噴淋用水92000M3，少產(chǎn)出中和渣(以CaSO4計(jì)的干渣)3500噸。
(2)具有較好的經(jīng)濟(jì)性，例如采用氧化焙燒方法，每年處理4萬噸精礦可節(jié)約用硫酸約10000噸，折合人民幣500萬元，再加之節(jié)約的環(huán)保運(yùn)行費(fèi)用，其經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。
(3)與現(xiàn)有的稀土分離工序結(jié)合方便。由于采用的是氧化焙燒方法，因此浸出液中鈰百分之九十以上，呈四價(jià)狀態(tài)存在，這將便于鈰的直接提取。提取后液再經(jīng)萃取或化學(xué)方法轉(zhuǎn)型可進(jìn)一步分離單一稀土元素。因此，本發(fā)明將對包關(guān)稀土生產(chǎn)流程的技術(shù)改造起到重要影響。
具體實(shí)施例方式1用氧化鈣加NaCl助劑焙燒獨(dú)居石稀土精礦獨(dú)居石+CaO(20～45Wt％)+NaCl(5～30Wt％)在空氣下焙燒1小時(shí)，溫度800～1000℃，焙燒產(chǎn)物呈暗紅色，鈰氧化率90％，硫酸溶液中浸出率為95％。
2用氧化鈣加NaCl助劑焙燒獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦+CaO(10～25Wt％)+NaCl(5～20Wt％)在空氣下焙燒1小時(shí)，溫度800～1000℃，焙燒產(chǎn)物呈暗紅色，鈰氧化率大于90％，硫酸溶液中浸出率95％。
權(quán)利要求
1一種獨(dú)居石稀土精礦、獨(dú)居石氟碳鈰混合型稀土精礦的焙燒分解方法，其特征在于用氧化鈣加氯化鈉焙燒助劑，在空氣下焙燒，助劑加入量為5～30％Wt，焙燒溫度為600℃～950℃，焙燒時(shí)間為10～90分鐘。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)居石稀土精礦、獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦的焙燒分解方法，其特征在于焙燒過程中CaO的加入也可以以CaCO3或Ca(OH)2形式加入，NaCl可以用KCl和CaCl代替。
3根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獨(dú)居石稀土精礦、獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦的焙燒分解方法，其特征在于焙燒中加入的助劑量CaO與NaCl之比小于3∶1。
全文摘要
一種獨(dú)居石稀土精礦、獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦的焙燒分解方法,屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域,針對現(xiàn)有技術(shù)中高溫硫酸焙燒分解稀土精礦過程中環(huán)境污染的問題,本發(fā)明采用氧化鈣加氯化鈉助熔劑,焙燒分解獨(dú)居石稀土精礦,獨(dú)居石與氟碳鈰混合型稀土精礦,焙燒過程在空氣下進(jìn)行,助劑加入量為5～30%Wt,焙燒溫度為600℃～950℃,焙燒時(shí)間為10～90分鐘,本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)焙燒尾氣中大大減少二氧化硫和氟化氫排放,達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),并大量節(jié)約噴淋用水和硫酸,本發(fā)明與現(xiàn)有的稀土分離工序結(jié)合方便,有利于產(chǎn)量居世界第一位的我國包頭稀土生產(chǎn)流程的技術(shù)改進(jìn)。
文檔編號C22B1/00GK1348997SQ0112809
公開日2002年5月15日 申請日期2001年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月28日
發(fā)明者吳文遠(yuǎn) 申請人:東北大學(xué)