稀土生產(chǎn)與分離

稀土生產(chǎn)與分離2013年3月主要內(nèi)容一、稀土選礦二、稀土冶煉方法1.稀土精礦分解

2.稀土元素分離

3.

稀土金屬制備一、稀土選礦

選礦利用組成礦石各種礦物之間物理化學性質(zhì)差異，采用不同選礦方法，借助不同選礦工藝，不同選礦設(shè)備，把礦石中有用礦物富集起來，除去有害雜質(zhì)，并使之與脈石礦物分離機械加工過程。當前我國和世界上其它國家開采出來稀土礦石中，稀土氧化物含量只有百分之幾，甚至有更低，為了滿足冶煉生產(chǎn)要求，在冶煉前經(jīng)選礦，將稀土礦物與脈石礦物和其它有用礦物分開，以提高稀土氧化物含量，得到能滿足稀土冶金要求稀土精礦。稀土礦選礦一般采用浮選法，并常輔以重選、磁選組成多種組合選礦工藝流程。內(nèi)蒙古白云鄂博礦山稀土礦床，鐵白云石碳酸巖型礦床，在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物（除氟碳鈰礦、獨居石外，還有數(shù)種含鈮、稀土礦物）。采出礦石中含鐵

30%左右，稀土氧化物約5%。在礦山先將大礦石破碎后，用火車運至包頭鋼鐵集團公司選礦廠。選礦廠任務(wù)將Fe2O3從33%提高到55%以上，先在錐形球磨機上磨礦分級，再用圓筒磁選機選得62～65%Fe2O3一次鐵精礦。其尾礦繼續(xù)進行浮選與磁選，得到含45%Fe2O3以上二次鐵精礦。稀土富集在浮選泡沫中，品位達到10～15%。該富集物可用搖床選出REO含量為30%粗精礦，經(jīng)選礦設(shè)備再處理后，可得到REO60%以上稀土精礦。二、稀土冶煉方法濕法冶金

濕法冶金屬化工冶金方式，全流程大多處于溶液、溶劑之中，如稀土精礦分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬分離和提取過程就采用沉淀、結(jié)晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學分離工藝過程。現(xiàn)應(yīng)用較普遍有機溶劑萃取法，它工業(yè)分離高純單一稀土元素通用工藝。濕法冶金流程復雜，產(chǎn)品純度高，該法生產(chǎn)成品應(yīng)用面廣闊?；鸱ㄒ苯?/p>

火法冶金工藝過程簡單，生產(chǎn)率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法制取稀土合金，熔鹽電解法制取稀土金屬或合金，金屬熱還原法制取稀土合金等。火法冶金共同特點在高溫條件下生產(chǎn)。1、稀土精礦分解

稀土精礦中稀土，一般呈難溶于水碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態(tài)。必須通過各種化學變化將稀土轉(zhuǎn)化為溶于水或無機酸化合物，經(jīng)過溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序，制成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作為產(chǎn)品或分離單一稀土原料，這樣過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理。分解稀土精礦有很多方法，總來說可分為三類，即酸法、堿法和氯化分解。酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等。堿法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等。一般根據(jù)精礦類型、品位特點、產(chǎn)品方案、便于非稀土元素回收與綜合利用、利于勞動衛(wèi)生與環(huán)境保護、經(jīng)濟合理等原則選擇適宜工藝流程。稀土工業(yè)中最主要兩種初級產(chǎn)品

一個工藝濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在回轉(zhuǎn)窯中焙燒。經(jīng)過焙燒礦用水浸出，則可溶性稀土硫酸鹽就進入水溶液，稱之為浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉淀下來，過濾后即得碳酸稀土

另一種工藝叫燒堿法工藝，簡稱堿法工藝。一般將60%稀土精礦與濃堿液攪勻，在高溫下熔融反應(yīng)，稀土精礦即被分解，稀土變?yōu)闅溲趸⊥?，把堿餅經(jīng)水洗除去鈉鹽和多余堿，然后把水洗過氫氧化稀土再用鹽酸溶解，稀土被溶解為氯化稀土溶液，調(diào)酸度除去雜質(zhì)，過濾后氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶即制得固體氯化稀土。

現(xiàn)在稀土生產(chǎn)中采用分離方法（濕法生產(chǎn)工藝）有：

1）分步法（分級結(jié)晶法、分級沉淀

和氧化還原法）；

2）離子交換法；

3）溶劑萃取法。

（1）分步法

分步法利用化合物在溶劑中溶解難易程度（溶解度）上差別來進行分離和提純。方法操作程序：將含有兩種稀土元素化合物先以適宜溶劑溶解后，加熱濃縮，溶液中一部分元素化合物析出來（結(jié)晶或沉淀）。析出物中，溶解度較小稀土元素得到富集，溶解度較大點稀土元素在溶液中也得到富集。（2）離子交換法

離子交換法原理：首先將陽離子交換樹脂填充于柱子內(nèi)，再將待分離混合稀土吸附在柱子入口處那一端，然后讓淋洗液從上到下流經(jīng)柱子。形成了絡(luò)合物稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。流動過程中稀土絡(luò)合物分解，再吸附于樹脂上。就這樣，稀土離子一邊吸附、脫離樹脂，一邊隨著淋洗液向柱子出口端流動。由于稀土離子與絡(luò)合劑形成絡(luò)合物穩(wěn)定性不同，因此各種稀土離子向下移動速度不一樣，親和力大稀土向下流動快，結(jié)果先到達出口端。（3）溶劑萃取法利用有機溶劑從與其不相混溶水溶液中把被萃取物提取分離出來方法稱之為有機溶劑液—液液萃取法，簡稱溶劑萃取法，它一種把物質(zhì)從一個液相轉(zhuǎn)移到另一個液相傳質(zhì)過程。萃取工藝過程一般可分為三個主要階段：萃取、洗滌、反萃取3、稀土金屬制備稀土金屬生產(chǎn)又叫稀土火法冶金生產(chǎn)。稀土金屬一般分為混合稀土金屬和單一稀土金屬。混合稀土金屬組成與礦石中原有稀土成份接近，單一金屬各稀土分離精制金屬。以稀土氧化物（除釤、銪、鐿及銩氧化物外）為原料用一般冶金方法很難還原成單一金屬，因其生成熱很大、穩(wěn)定性高。因此目前生產(chǎn)稀土金屬常用原料它們氯化物和氟化物。（1）熔鹽電解法工業(yè)上大批量生產(chǎn)混合稀土金屬一般使用熔鹽電解法。這一方法把稀土氯化物等稀土化合物加熱熔融，然后進行電解，在陰極上析出稀土金屬。電解法有氯化物電解和氧化物電解兩種方法。單一稀土金屬制備方法因元素不同而異。釤、銪、鐿、銩因蒸氣壓高，不適于電解法制備，而使用還原蒸餾法。其它元素可用電解法或金屬熱還原法制備（2）真空熱還原法電解法只能制備一般工業(yè)級稀土金屬，如要制備雜質(zhì)較低，純度高金屬，一般用真空熱還原方法來制取。一般把稀土氧化物先制成氟化稀土，在真空感應(yīng)爐內(nèi)用金屬