稀土精礦的分解 稀土金屬冶金 教學(xué)課件

1、第二章 稀土精礦的分解第一節(jié) 獨(dú)居石精礦的分解第二節(jié) 氟碳鈰獨(dú)居石混合型精礦的分解第三節(jié) 離子吸附型稀土礦的處理第四節(jié) 磷釔礦及褐釔鈮礦的分解稀土礦分解方法及比較獨(dú)居石主要含： REPO4、Th3(PO4)4、U3O8精礦成分RE2O3 ThO2 U3O8 P2O550%60% 5%6% 0.3%0.5% 25%27%工藝流程圖一、獨(dú)居石精礦堿分解二、從堿分解產(chǎn)物中提取稀土和除鐳三、Na3PO4的回收第一節(jié) 獨(dú)居石精礦的堿分解主反響 REPO4 + 3NaOH = RE(OH)3 + Na3PO4 Th3(PO4)4 + 12NaOH = 3Th(OH)4 + 4Na3PO4 U3O8 + O

2、2 +6NaOH = H2 O+ 4Na2U2O7 U(OH)4 +OH-=H3UO4- + H2 O 副反響 ZrSiO4 + 4NaOH = Na2ZrO3 + Na2SiO3 + H2 O TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H2 O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2 O Al2O3+ 2NaOH = 2NaAlO2 + H2 O一、獨(dú)居石精礦堿分解1.苛性鈉溶液堿分解原理2 影響因素精礦粒度粒度 ， 比外表積，反響加快由于難溶RE(OH)3的形成，反響速度反比于R02, 粒度對反響速度影響很大苛性鈉用量及堿濃度-理論量23倍，精礦量倍，使用固堿或50

3、55%的液堿分解溫度與時間-140150,56h溫度反響速度， 但過高Re(OH)3脫水，溶解性能溫度設(shè)置受所用堿液的m.p.的限制二、從堿分解產(chǎn)物中提取稀土和除鐳(1)稀釋、洗滌、過濾RE(OH)3(2)HCl優(yōu)溶：終點(diǎn)，RE進(jìn)入溶液，F(xiàn)e, Th, U進(jìn)入渣(3)硫酸鋇共沉淀除鐳7080，加(NH4)2SO4和BaCl2溶液鐳，鋇離子半徑相近共沉淀載帶三、Na3PO4的回收 上清液+12次洗液：NaOH 2mol/L, P2O5 20g/L 濃縮、冷卻結(jié)晶：Na3PO412H2O 再溶解、除鈾：加Zn粉、FeSO4后再加Ca(OH)2 冷卻、結(jié)晶：純Na3PO412H2O氟碳鈰獨(dú)居石混合型

4、精礦的特點(diǎn)一、濃硫酸焙燒分解法二、苛性鈉溶液分解法三、蘇打焙燒法四、氯化法第二節(jié) 氟碳鈰-獨(dú)居石混合型精礦的處理氟碳鈰獨(dú)居石混合型精礦的特點(diǎn)氟碳鈰礦與獨(dú)居石相比照例在9:1-1:1之間，且與精礦品位無關(guān)精礦品位變化較大50%，55%，60%，以鈰組元素為主鐵礦物、螢石、重晶石、磷灰石等螢石的粒度比含稀土礦物的粒度大放射性元素含量顯著低于獨(dú)居石精礦一、濃硫酸焙燒分解法1. 原那么流程2. 焙燒過程(1) 濃硫酸焙燒的主要反響(2) 焙燒過程的影響因素(3) 工業(yè)實(shí)踐3. 焙燒料的浸出4. 從浸出液中提取稀土硫酸復(fù)鹽法有機(jī)溶劑萃取法混合精礦濃硫酸焙燒焙燒產(chǎn)物尾氣水浸溶液（RE、Th）尾渣分離提純稀

5、土和釷冷卻吸收混合酸廢氣凈化排空硫酸焙燒法的原那么流程(1) 濃硫酸高溫強(qiáng)化焙燒的根本反響Th 3（PO4 )4 + 6H2SO4= 3Th(SO4)2 + 4H3PO42REFCO3 + 3H2SO4 = RE2(SO4)3 +2HF +2CO2 +H2O 2REPO4 + 3H2SO4= RE2(SO4)3 + H3PO4CaF2 + H2SO4= CaSO4+ 2HFSiO2 + 4HF = SiF4 +2 H2OFe2O3 + H2SO4= Fe2(SO4)3 + 3 H2O當(dāng)溫度高于300時當(dāng)溫度高于200時2H3PO4 = H4P2O 7 + H2OH4P2O 7 = 2HPO3

6、+ H2OH2SO4 = SO3 + H2OSO3 = SO2 +0.5O2Th(SO4)2 +H4P2O 7 = ThP2O7 +2 H2SO42 焙燒過程(2) 焙燒過程的影響因素濃硫酸用量：礦酸比硫酸消耗：稀土分解主反響、脈石分解、 H2SO4分解損失焙燒溫度：250 300 300350500600要求：RE：可溶； Th, P, Fe, Ca：不溶溫度過高H2SO4分解，難溶溫度過低分解慢、分解不完全、釷易被浸出焙燒時間：4080min(3) 焙燒的工業(yè)實(shí)踐設(shè)備操作條件經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)分解率93%除磷率90%除釷率95%尾氣凈化率98%3 焙燒料的浸出溫度低溫有利冷水或返液固液比1:78

7、(4060g/L)時間攪拌12h，靜置48h除雜Fe/P60%、細(xì)粒度苛性鈉溶液分解法的主要過程1. 酸浸化選除鈣2. 液堿分解3. 鹽酸優(yōu)溶5. 硫酸全溶1. 酸浸化選除鈣 CaF2 + 2HCl = CaCl2 + 2HFCaCO3 +2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 局部REFCO3也參與反響3REFCO3 + 6HCl = 2RECl3 + REF3 + 3H2O + 3CO2RECl3 +3HF= REF3 +3HCl2. 液堿分解REFCO3 + 3NaOH = RE(OH)3 + Na2CO3 + NaFREPO4 + 3NaOH = RE(OH)3 + Na3P

8、O4Th3(PO4)4 + 12NaOH = 3Th(OH)4 + 4Na3PO4REF3 +3NaOH = RE(OH)3 + 3NaFCaF2 +2NaOH=Ca(OH)2+2NaF3BaSO4 + 2NaOH =Ba(OH)2 +Na2SO4 3. 鹽酸優(yōu)溶第一步: 加HCl調(diào)pH 12, RE(OH)3RECl3,Th與Fe也溶于HCl中第二步: 加RE(OH)3或碳酸稀土,pH=44.5, 沉淀Th, Fe (表2-5)4. 優(yōu)溶渣的硫酸全溶REPO4+ 3H2SO4=RE2(SO4)3+2H3PO42REF3+ 3H2SO4 = RE2(SO4)3 + 6HF2Fe(OH)3+ 3

9、H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2OTh(OH)4 + 3H2SO4 = Th(SO4)2 + 4H2O三、 蘇打焙燒法原那么流程1 焙燒過程主要反響2 焙燒產(chǎn)物的處理蘇打焙燒法處理混合精礦的原那么流程混合精礦混合Na2CO3焙燒濕球磨水洗過濾洗液濾餅酸洗洗液濾餅酸浸H2SO4過濾渣溶液分離提取稀土和釷排放HCl（0.30.6mol/L）1 焙燒過程主要反響主反響2REFCO3 + Na2CO3 = RE2O3 + 2NaF+3CO2 2CeFCO3 + Na2CO3 2 = CeO4 + 2NaF+3CO22REPO4 + 3Na2CO3 = RE2O3 + 2Na3PO4+3CO2 2

10、Th3(PO4) 4+ 6Na2CO3 = 3ThO2 + 4Na3PO4+6CO2 副反響 CaF2 + Na2CO3 =CaCO3+2NaFBaSO4 +Na2CO3= BaCO3 +Na2SO42 焙燒產(chǎn)物的處理濕磨：加水球磨水洗：溫度80，固液比1:5，鹽酸洗滌：0.30.6mol/L,除去碳酸鈣和碳酸鋇硫酸浸出：2SO4 ， 6065 ，12hr洗滌： 2SO4 硫酸稀土溶液中提取和別離稀土：硫酸復(fù)鹽法或萃取法四 氯化法根本原理 RE2O3 +3C+3Cl2 = 2RECl3 + 3CO CeO2 +2C+2Cl2 = CeCl4 + 2CO REPO4 +3C+3Cl2 = 2RE

11、Cl3 +POCl3 + 3CO REPO4 +3CO+3Cl2 = 2RECl3 +POCl3 + 3CO2 2POCl3 + 2CO = 2P+2CO2 +3Cl2 工藝過程 原那么流程 1 配料及制團(tuán)：精礦:碳粉， 2 烘干：120130 ，2024hr 3 氯化：1100混合精礦（RE2O360%）配料粘接劑制團(tuán)烘干氯化無水氯化稀土氯化殘?jiān)嗉壚淠任矚饫淠餇t氣還原劑Cl2堿中和水浸廢氣次氯酸鈉釷渣溶液石灰中和排放NaOH第三節(jié) 離子吸附型稀土礦的處理一、礦物原料的特征二、處理方法與根本原理三、原那么工藝流程及淋洗過程主要影響因素一、離子吸附型稀土礦的特征特征原生礦經(jīng)風(fēng)化淋積后形成

12、稀土含量低0.08%0.3%)礦化均勻且穩(wěn)定、配分全、中重稀土含量高、采冶性能好、放射性元素含量低難以選礦富集二、處理方法與根本原理方法電解質(zhì)溶液滲浸法原理陽離子交換反響Al2Si2O5(OH)4 mnRE+3nMe Al2Si2O5(OH)4 m 3nMe + nRE3+根本規(guī)律電解質(zhì)溶液陽離子種類：H+NH4+Na+ 電解質(zhì)溶液濃度：濃度，浸出率。溫度：無明顯影響時間：交換速度快三、原那么工藝流程及淋洗過程主要影響因素方法礦槽滲浸法浸出劑NaCl, (NH4)SO4工藝過程N(yùn)aCl和 (NH4)SO4浸淋兩種方法的比較目前存在的問題浸出周期長，生產(chǎn)不連續(xù)，稀土實(shí)收率低，化工原材料消耗高，尾

13、渣量大，影響生態(tài)環(huán)境1. 原礦滲浸設(shè)備滲浸淋洗曲線影響因素淋洗劑濃度pH值2.提取稀土沉淀法草酸沉淀法碳銨沉淀法萃取法P204環(huán)烷酸原那么工藝流程原礦（0.080.3%RE2O3）淋 洗12%(NH4)2SO47%NaCl或淋洗液尾渣沉 淀或NH4HCO3飽和H2C2O4過 濾濾液液濾餅洗 滌烘 干灼 燒再 生澄 清或NH4OHNaOHpH66.5清液渣補(bǔ)充浸出劑水RE2O3（110）（850）硫銨法產(chǎn)品含RE2O392%稀土含量稍大1%3%Y2O3配分略低0.8%)雜質(zhì)含量低回收率高70 85%硫銨可揮發(fā)廢水利于植被食鹽法產(chǎn)品含RE2O392%稀土含量稍小1% 3%Y2O3配分略高0.4 0.8%)雜質(zhì)含量高回收率低65 70%鈉不揮發(fā)廢水不利于植被兩種滲浸法的比較硫銨法優(yōu)于食鹽法化工原料消耗小，回收率高，單位本錢低20%左右第四節(jié) 磷釔礦及褐釔鈮礦的分解一、磷釔礦的分解二、褐釔鈮礦的分解一、磷釔礦的分解磷釔礦的特點(diǎn)： 1重稀土高，釔占稀土總量的60%左右 2釷含量低，12% 3比獨(dú)居石礦難分解磷釔礦的分解方法 1濃硫酸焙燒法：磷釔礦硫酸焙燒草酸沉淀或萃取 2苛性鈉壓煮法：礦堿比為，溫度210左右 3其他方法，如堿熔融、蘇打燒