CN102251106A - 一种碱法分解包头稀土精矿的方法 - Google Patents

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柳召刚
胡艳宏
王觅堂
张晓伟
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Abstract

本发明涉及一种碱法分解包头稀土精矿的方法。本发明将包头混合型稀土精矿与0.5～2mol/L的HCl混合，在80～95℃下反应2～5小时，然后水洗至中性。水洗后的精矿与氢氧化钠按重量比1∶0.2～1.6进行混合；然后加热该混合物至120～200℃，进行反应10～60min；将反应产物水洗至中性，洗水可以回收过量的氢氧化钠以及F、P等物质；水洗后的碱饼用盐酸溶解后，并用碱饼回调pH值为4～5.5，得到纯净的氯化稀土溶液；盐酸优溶后得到铁钍渣可进一步回收稀土和钍或进行固封存放。该方法简单，生产成本低，污染少，缩短了反应时间，减少了碱液用量，提高了生产效率，且可使Th、F、P等资源得到回收。

Description

一种碱法分解包头稀土精矿的方法
技术领域：
本发明涉及一种碱法分解包头稀土精矿的新工艺，属于稀土湿法冶金技术领域。 
背景技术：
包头稀土矿是目前世界上探明储量及开采量最大的轻型稀土矿床，目前其稀土产量占我国稀土总量的70％以上，因此它不仅在我国而且在世界稀土工业中都占据举足轻重的地位。目前工业上包头稀土矿的处理工艺主要有浓硫酸高温焙烧法和烧碱法。 
90％的包头稀土精矿均采用浓硫酸高温强化焙烧工艺处理。该流程在回转窑内稀土精矿与浓硫酸混合后在一定温度(500℃～600℃)下反应，稀土精矿与硫酸反应生成稀土硫酸盐，而后用冷水浸出硫酸稀土使稀土进入水浸液，用铁除磷酸根，氧化镁或方解石调整溶液pH后得到较纯净的硫酸稀土溶液，最后用碳铵沉淀得到混合碳酸稀土，或萃取转型为氯化稀土。钍则在高温强化焙烧时生成不溶于水的焦磷酸盐留在水浸渣中。该工艺的优点是对精矿品位要求不高，工艺连续易控制，化工试剂消耗少，运行成本较低，易于大规模生产。缺点是钍以焦磷酸盐形态进入渣中，无法回收，造成钍资源浪费，而且废渣量大，需单独堆放和处理，并且产生含氟和硫的废气，尾气处理量也大，以及产生工业废水污染环境。 
烧碱法是精矿首先经酸浸泡，通过化学选矿除钙。然后用烧碱分解使稀土生成不溶于水易溶于无机酸的氢氧化物，氟与磷酸根则与碱生成可溶于水的氟化钠和磷酸钠，使其与稀土分开，得到回收。碱分解后的产物用水洗涤，氢氧化稀土不溶于水而与杂质分离，洗涤后的氢氧化稀土用盐酸溶解、除杂后即得氯化稀土溶液，同时回收Th。该流程的优点是精矿分解设备简单，容易加工制造，基建投资成本低；精矿分解时，不产生含氟废气，“三废”较浓硫酸高温强化焙烧法容易处理。但由于碱液浓度低、分解时间长，生产效率低下，限制了其应用，目前，仅有不到10％的包头矿采用该工艺处理。中国专利“碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺及设备”(CN1142542A)发明了一种高压下分解稀土精矿的工艺，精矿在251～300℃，1.8～2.0MPa的压力下分解，但分解时间较长为3～4小时；中国专利“一种混合稀土精矿液碱低温焙烧分解工艺”(CN101824531A)发明了一种液碱焙烧分解稀土精矿的工艺，精矿在150～550℃下焙烧分解，但分解时间仍较长为0.5～4小时。 
发明内容：
本发明的目的在于提供一种能够缩短反应时间，减少碱液用量，提高生产效率，而且可以使Th、F、P等资源得到回收，清洁化生产的碱法分解包头稀土精矿的方法。 
技术解决方案： 
本发明采用如下操作步骤： 
(1)首先把包头混合型稀土精矿与0.5～2mol/L的HCl按固液比1∶1～2.5的比例混合，在80～95℃下反应2～5小时，然后水洗至中性。 
(2)按稀土精矿与氢氧化钠的重量比为1∶0.2～1.6称取氢氧化钠，然后配成重量浓度为40～80％的溶液，把水洗后稀土精矿与氢氧化钠溶液进行混合； 
(3)将步骤(2)得到的混合物加热至120～200℃进行反应，反应时间为大于或等于10min，小于30min； 
(4)将反应产物水洗至中性，得到碱饼；洗水通过蒸发、重结晶等步骤回收过量的氢氧化钠以及F、P等物质； 
(5)水洗后的碱饼用盐酸溶解，并用碱饼回调pH值为4～5.5，得到纯净的氯化稀土溶液； 
(6)盐酸溶解后得到的铁钍渣可以进一步回收稀土和钍或进行固封存放。 
上述步骤(1)中包头稀土精矿的稀土含量(REO含量)为30～72％，优选稀土含量为50～70％，提高稀土精矿的品位可以减少碱液的用量，缩短反应时间，提高精矿分解率。 
上述步骤(2)中包头混合型稀土精矿与氢氧化钠的优选重量比为1∶0.5～1.2。氢氧化钠的浓度为40～80％，优选氢氧化钠的浓度为60～78％。提高碱液的浓度可以提高反应温度，缩短反应时间，提高精矿分解率。 
上述步骤(2)中优选反应温度为120～180℃进行反应。 
本发明优点： 
(1)本发明采用浓碱分解稀土矿物，缩短了反应时间，减少了碱液用量，稀土的总收率可以达到95％以上，而且可以使Th、F、P等资源得到回收。 
(2)本发明采用浓碱液分解稀土矿物，尾气中没有F、S等有害成份；而且避免了浓硫酸高温焙烧法钍生成焦磷酸钍不能回收，产生大量放射性废渣的问题，得到的铁钍渣可以回收钍，使钍资源得到利用。 
附图说明：
图1位本发明的工艺流程示意图。 
具体实施方式
为便于说明，本发明用以下非限制性的实施例进行描述。 
实施例1： 
取包头混合型稀土精矿1Kg，其REO为50.4％，加到1.8L 2mol/L的HCl中，然后加热至90℃，反应2.5小时，水洗至中性。取0.96KgNaOH配成72％的溶液，将水洗后的精矿加 到氢氧化钠溶液中，加热至165～175℃，反应15分钟，反应后进行水洗至中性，得到碱饼，然后用盐酸溶解碱，并用反应碱饼回调pH为4.5～5，过滤得到氯化稀土溶液和铁钍渣。经检测氯化稀土溶液2400mL，稀土浓度为204.5g/L，稀土的总收率为97.4％，钍的含量小于0.01％。 
实施例2： 
取包头混合型稀土精矿1Kg，其REO为50.4％，加到1.8L 2mol/L的HCl中，然后加热至90℃，反应2.5小时，水洗至中性。取0.93Kg NaOH配成63％的溶液，将水洗后的精矿加到氢氧化钠溶液中，加热至145～155℃，反应25分钟，反应后进行水洗至中性，得到碱饼，然后用盐酸溶解碱，并用反应碱饼回调pH为4.5～5，过滤得到氯化稀土溶液和铁钍渣。经检测氯化稀土溶液2400mL，稀土浓度为201.2g/L，稀土的总收率为95.8％，钍的含量小于0.01％。 
实施例3： 
取包头混合型稀土精矿1Kg，其REO为58.5％，加到1.6L 1.8mol/L的HCl中，然后加热至88℃，反应3小时，水洗至中性。取0.85Kg NaOH配成63％的溶液，将水洗后的精矿加到氢氧化钠溶液中，加热至140～150℃，反应28分钟，反应后进行水洗至中性，得到碱饼，然后用盐酸溶解碱，并用反应碱饼回调pH为4.5～5，过滤得到氯化稀土溶液和铁钍渣。经检测氯化稀土溶液2500mL，稀土浓度为226.5g/L，稀土的总收率为96.8％，钍的含量小于0.01％。 
实施例4： 
取包头混合型稀土精矿1Kg，其REO为62.3％，加到1.6L 1.5mol/L的HCl中，然后加热至90℃，反应2.5小时，水洗至中性。取0.78Kg NaOH配成60％的溶液，将水洗后的精矿加到氢氧化钠溶液中，加热至150～160℃，反应25分钟，反应后进行水洗至中性，得到碱饼，然后用盐酸溶解碱，并用反应碱饼回调pH为4.5～5，过滤得到氯化稀土溶液和铁钍渣。经检测氯化稀土溶液2500mL，稀土浓度为244.2g/L，稀土的总收率为98.0％，钍的含量小于0.01％。 
实施例5： 
取包头混合型稀土精矿1Kg，其REO为65.2％，加到1.5L 1.8mol/L的HCl中，然后加热至90℃，反应3小时，水洗至中性。取0.75Kg NaOH配成75％的溶液，将水洗后的精矿加到氢氧化钠溶液中，加热至158～170℃，反应15分钟，反应后进行水洗至中性，得到碱饼，然后用盐酸溶解碱，并用反应碱饼回调pH为4.5～5，过滤得到氯化稀土溶液和铁钍渣。经检测氯化稀土溶液2500mL，稀土浓度为264.5g/L，稀土的总收率为97.6％，钍的含量小于0.01％。 

Claims (6)

1.一种碱法分解包头稀土精矿的方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)首先把包头混合型稀土精矿按固液比1∶1～2.5的比例与0.5～2mol/L的HCl混合，在80～95℃下反应2～5小时，然后水洗至中性；
(2)按稀土精矿与氢氧化钠的重量比为1∶0.2～1.6称取氢氧化钠，然后配成重量浓度为40～80％的溶液，把水洗后稀土精矿与氢氧化钠溶液进行混合；
(3)将步骤(2)得到的混合物加热至120～200℃进行反应，反应时间为大于或等于10min，小于30min；
(4)将反应产物水洗至中性，得到碱饼；洗水通过蒸发、重结晶步骤回收过量的氢氧化钠以及F、P等物质；
(5)将步骤(4)水洗后的碱饼用盐酸溶解，并用碱饼回调pH值为4～5.5，得到纯净的氯化稀土溶液；
(6)盐酸溶解后得到的铁钍渣可以进一步回收稀土和钍或进行固封存放。
2.根据权利要求1所述的一种碱法分解包头稀土精矿的方法，其特征在于，包头稀土精矿的稀土REO含量为30～72％。
3.根据权利要求1所述的一种碱法分解包头稀土精矿的方法，其特征在于，包头稀土精矿的稀土REO含量为48～70％。
4.根据权利要求1所述的一种碱法分解包头稀土精矿的方法，其特征在于，包头混合型稀土精矿与氢氧化钠的重量比为1∶0.5～1.2。
5.根据权利要求1所述的一种碱法分解包头稀土精矿的方法，其特征在于，所述的氢氧化钠的质量百分比浓度为60～78％。
6.根据权利要求1所述的一种碱法分解包头稀土精矿的方法，其特征在于，反应温度为130～180℃进行反应。
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