CN106191454B - 一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，包括：将钙热还原稀土冶炼渣与碳酸钠均匀混合，得到混合物；将混合物在高温炉中进行焙烧，得到焙烧产物；将焙烧产物磨细后依次进行水浸、过滤、水洗和烘干；收集上述水浸液和水洗液，回收碳酸钠；烘干后的焙烧产物用盐酸浸出，最终得到含有稀土的料液，即完成稀土的提取。与现有的提取工艺相比，本发明方法的稀土提取率大幅提升，达到95%以上，工艺简单，便于操作。

Description

一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法
技术领域
本发明涉及一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，属于工业废渣处理技术领域。
背景技术
钙热还原工艺是生产稀土金属的常用方法。对于高熔点、高沸点中重型稀土金属（如Tb、Dy、Ho、Er和Y等）的生产，常采用金属钙为还原剂，原料主要为稀土氟化物，由此产生的还原炉渣主要成分为CaF2，且其中含有5%～8%的稀土（REO计），主要以稀土氧化物和稀土氟化物的形式存在于渣中。企业常将这些还原炉渣进行堆砌处理，对宝贵的中重型稀土资源造成了严重浪费。因此，开展从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的研究，即能提高宝贵中重型稀土资源的利用率，也能实现稀土资源可持续发展战略。
关于从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的研究，目前国内相关报道较少。陈冬英等（陈冬英,欧阳红,卢能迪. 真空钙热还原炉渣的综合利用研究[J]. 江西有色金属,2004,03:27-30.）对含稀土5%～7%的钙热还原稀土冶炼渣采用混合酸浸出处理，其稀土回收率仅为65.41%，酸浸渣中仍含有2.28%左右的稀土，该稀土主要以氟化物形式存在，难以被酸直接浸出。如果能提取渣中以氟化物形式存在的稀土，将大大提高从钙热还原稀土冶炼渣中稀土的提取率。
因此有必要设计一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，包括以下步骤：步骤一：将钙热还原稀土冶炼渣与碳酸钠均匀混合，得到混合物；步骤二：将上述混合物于高温炉中进行焙烧，得到焙烧产物；步骤三：将焙烧产物磨细后依次进行水浸、过滤、水洗和烘干；步骤四：收集上述水浸液和水洗液，采用蒸发结晶法回收碳酸钠；步骤五：水洗烘干后的固体产物用盐酸浸出，最终得到含有稀土的料液，即完成稀土的提取。
进一步地，所述钙热还原稀土冶炼渣中包含氧化稀土、氟化稀土、碳酸钙和氟化钙。
进一步地，步骤一中，钙热还原稀土冶炼渣与碳酸钠的重量比为1:0.4~1:1.5。
进一步地，步骤二中，焙烧温度为600℃~800℃，焙烧时间为0.5 h ~3h。
进一步地，步骤五中，盐酸浓度为0.5 mol/L ~5mol/L，液体体积与固体质量比为3:1~10:1，浸出时间0.5h~2h，浸出温度为室温~70℃。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，该方法能有效回收渣中稀土，大大提高了从钙热还原稀土冶炼渣中稀土提取的效果，稀土提取率达到95%以上，碳酸钠作为焙烧添加剂可循环利用，可节约生产成本，且工艺简单，便于操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的焙烧产物XRD图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2，本发明实施例提供一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，包括以下步骤：
步骤一：所述钙热还原稀土冶炼渣中包含氧化稀土、氟化稀土、碳酸钙和氟化钙，当中的氟化稀土难以被盐酸直接浸出，其中，渣中稀土含量5%～8%，碳酸钙含量为18%~26%，氟化钙含量为68%~77%。将钙热还原稀土冶炼渣与碳酸钠按重量比1:0.4~1:1.5混合均匀，得到混合物。
步骤二：将上述混合物于高温炉中进行焙烧，焙烧温度600℃~800℃，焙烧时间0.5h ~3h，得到焙烧产物。
步骤三：将焙烧产物磨细后依次进行水浸、过滤、水洗和烘干。其中，水浸温度为室温至80℃，水浸液体体积与固体质量比为2:1~8:1，水浸时间5 min ~30min。在过滤过程中需进行多次水洗，直至焙烧产物的pH值为7~10。
步骤四：收集上述水浸液和水洗液，采用蒸发结晶法回收碳酸钠。所述的水浸液和水洗液当中含有碳酸钠，采用蒸发-结晶法回收碳酸钠晶体，回收的碳酸钠晶体可在焙烧过程中循环使用，可节约生产成本。
步骤五：烘干后的焙烧产物用盐酸浸出，其中，盐酸浓度为0.5 mol/L ~5mol/L，液体体积与固体质量比为3:1~10:1，浸出时间0.5h~2h，浸出温度为室温到70℃，最终得到含有稀土的料液，即完成稀土的提取。
图2为本发明实施例提供的焙烧产物的XRD图；从图2中可以看出，所得焙烧产物有碳酸钠（Na2CO3），碳酸钙（CaCO3），氧化镝（Dy2O3），从XRD图谱中未发现氟化钠（NaF）的存在。
本发明采用碳酸钠作为焙烧添加剂时，在焙烧过程中，碳酸钠只与钙热还原稀土冶炼渣中的氟化稀土作用（如式（1.1）所示），反应产生的氟化钠进一步与钙热还原稀土冶炼渣中的碳酸钙作用（如式（1.2）所示），重新生成碳酸钠，因此，碳酸钠在焙烧过程相当于起到“催化剂”的效果，回收后可以循环利用。
3Na2CO3+2REF3=6NaF+RE2O3+3CO2↑ （1.1）
CaCO3+2NaF=Na2CO3 +CaF2 （1.2）
以下采用具体实施例进行说明：
实施例1：取钙热还原稀土冶炼渣50g，其中REO的含量为5.61%，碳酸钠与还原渣质量比为1:1，焙烧温度700℃，焙烧反应完2h倾倒出焙烧产物；将焙烧产物冷却、磨细、水浸、过滤、水洗和烘干，水浸液和水洗液蒸发结晶得到49.45g碳酸钠晶体；滤渣在盐酸浓度3mol/L、液固比8:1、反应温度为60℃的条件下浸出1.5h，过滤烘干测得渣中稀土含量为0.44%，稀土的浸出率为95.72%。
实施例2：取钙热还原稀土冶炼渣20g，其中REO的含量为7.14%，碳酸钠与还原渣质量比为1:1，焙烧温度650℃，焙烧反应完1.5h倾倒出焙烧产物；将焙烧产物冷却、磨细、水浸、过滤、水洗和烘干，水浸液和水洗液蒸发结晶得到19.91g碳酸钠晶体；滤渣在盐酸浓度4mol/L、液固比9:1、反应温度为40℃的条件下浸出1h，过滤烘干后测得渣中稀土含量为0.56%，稀土的浸出率为93.36%。
实施例3：取钙热还原稀土冶炼渣15g，其中REO的含量为6.47%，碳酸钠与还原渣质量比为0.5:1，焙烧温度750℃，焙烧反应完1h后倾倒出焙烧产物；将焙烧产物冷却、磨细、水浸、过滤、水洗和烘干，水浸液和水洗液蒸发结晶得到7.44g碳酸钠晶体；滤渣在盐酸浓度0.5mol/L、液固比5:1、室温的条件下浸出0.5h，过滤烘干后测得渣中稀土含量为0.63%，稀土的浸出率为92.14%。

Claims (3)

1.一种从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将钙热还原稀土冶炼渣与碳酸钠均匀混合，得到混合物，所述钙热还原稀土冶炼渣中包含氧化稀土、氟化稀土、碳酸钙和氟化钙，其中稀土含量5%～8%，碳酸钙含量为18%~ 26%，氟化钙含量为68% ~ 77%；
步骤二：将上述混合物于高温炉中进行焙烧，得到焙烧产物，所述焙烧温度为600℃ ~800℃，焙烧时间为0.5 h~ 3h；
步骤三：将焙烧产物磨细后依次进行水浸、过滤、水洗和烘干；
步骤四：收集上述水浸液和水洗液，采用蒸发结晶法回收碳酸钠；
步骤五：水洗烘干后的固体产物用盐酸浸出，最终得到含有稀土的料液，即完成稀土的提取。
2.如权利要求1所述的从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，其特征在于：步骤一中，钙热还原稀土冶炼渣与碳酸钠的重量比为1:0.4~1:1.5。
3.如权利要求1所述的从钙热还原稀土冶炼渣中提取稀土的方法，其特征在于：步骤五中，盐酸浓度为0.5 mol/L ~5mol/L，液体体积与固体质量比为3:1~10:1，浸出时间0.5h~2h，浸出温度为室温~70℃。
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