CN109439890A - 一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法 - Google Patents

一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法，将含硫铁矿氟碳铈矿依次进行低温焙烧和高温焙烧，得到焙烧矿；所述含硫铁矿氟碳铈矿的粒度为20～200目；所述低温焙烧的温度为200～500℃，所述高温焙烧的温度为500～700℃。本发明将焙烧过程设计为低温焙烧和高温焙烧两个阶段，实现了含硫铁矿氟碳铈矿中硫铁矿和氟碳铈矿的焙烧，在焙烧过程中将硫铁矿分解产生的硫杂质以气体形式去除、将硫化亚铁氧化为仅通过磁选即可有效去除的磁铁矿。本发明通过焙烧过程去除含硫铁矿氟碳铈矿中的硫和铁杂质，无需后续增设去除铁和硫的化学除杂工序，无需消耗化学除杂材料，为氟碳铈矿的焙烧分解和杂质去除提供了新的解决办法。

Description

一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法
技术领域
本发明涉及矿石加工技术领域，特别涉及一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法。
背景技术
氟碳铈矿是重要的稀土资源，为铈氟碳酸盐矿物，其化学组成通常表示为REFCO3，常和一些其它的矿物伴生。四川冕宁稀土矿现存储量202万吨，居全国储量第二，并且冕宁县的稀土矿具有易采、易选、易冶等特点，是单一的氟碳铈矿大型矿床。处理氟碳铈矿的方法主要是采用氧化焙烧-酸浸出的工艺，目前大部分氧化焙烧氟碳铈矿由于硫铁矿的含量比较少，一般采用直接在500℃左右焙烧，把其中三价铈氧化为高价铈，经过酸浸后制备稀土萃取料液。氟碳铈矿在焙烧过程中只是简单的完成了稀土氟化物的氧化，未考虑对其中包含的硫和铁杂质在焙烧阶段进行处理和分离，而这些杂质要通过后续添加除杂剂的化学方法去除，需要消耗除杂的化工原料，增加了除杂材料的消耗和后续除杂工艺的难度。
目前，针对氟碳铈矿的焙烧处理，虽然国内外许多稀土公司开展了相关研究并采用了多种生产工艺，取得了良好的效果，形成了许多技术优势。但关于焙烧工艺去除杂质的研究和应用比较少，特别是针对含硫铁矿氟碳铈矿的相关研究还没有。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法。本发明通过焙烧过程去除含硫铁矿氟碳铈矿中的铁和硫杂质，无需后续增设去除铁和硫的化学除杂工序，无需消耗化学除杂材料。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法，包括以下步骤：
将含硫铁矿氟碳铈矿依次进行低温焙烧和高温焙烧，得到焙烧矿；所述含硫铁矿氟碳铈矿的粒度为20～200目；所述低温焙烧的温度为200～500℃，所述高温焙烧的温度为500～700℃，所述高温焙烧的温度高于所述低温焙烧的温度。
优选地，所述低温焙烧的时间为1～120min。
优选地，所述低温焙烧在含氧气氛中进行，所述含氧气氛的氧含量为15～21％。
优选地，所述高温焙烧的时间为1～120min。
优选地，所述高温焙烧在含氧气氛中进行，所述含氧气氛的氧含量≥5％且＜15％。
优选地，所述焙烧后还包括：将所述焙烧矿进行磁选，去除其中的铁杂质。
优选地，所述磁选后所得矿物的铁含量为0.05～0.1％，硫含量小于0.6％。
优选地，所述磁选后还包括：将磁选后的矿物依次进行酸浸和萃取。
本发明提供了一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法，将含硫铁矿氟碳铈矿依次进行低温焙烧和高温焙烧，得到焙烧矿；所述含硫铁矿氟碳铈矿的粒度为20～200目；所述低温焙烧的温度为200～500℃，所述高温焙烧的温度为500～700℃。本发明通过控制含硫铁矿氟碳铈矿的粒度，并将焙烧过程设计为低温焙烧和高温焙烧两个阶段，实现了含硫铁矿氟碳铈矿中硫铁矿和氟碳铈矿的焙烧，在焙烧过程中将硫铁矿分解产生的硫杂质以气体形式去除、将硫化亚铁氧化为仅通过磁选即可有效去除的磁铁矿。本发明通过焙烧过程去除含硫铁矿氟碳铈矿中的铁和硫杂质，无需后续增设去除铁和硫的化学除杂工序，无需消耗化学除杂材料，为氟碳铈矿的焙烧分解和杂质去除提供了新的解决办法。实施例结果表明，本发明通过焙烧过程去除含硫铁矿氟碳铈矿中的杂质，磁选后所得矿物的铁含量可控制在0.05～0.1％，硫含量小于0.6％，有效地实现了杂质的去除。
具体实施方式
本发明提供了一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法，包括以下步骤：
将含硫铁矿氟碳铈矿依次进行低温焙烧和高温焙烧，得到焙烧矿；所述含硫铁矿氟碳铈矿的粒度为20～200目；所述低温焙烧的温度为200～500℃，所述高温焙烧的温度为500～700℃，所述高温焙烧的温度高于所述低温焙烧的温度。
本发明将所述含硫铁矿氟碳铈矿依次进行低温焙烧和高温焙烧，得到焙烧矿。在本发明中，所述含硫铁矿氟碳铈矿的粒度为20～200目，更优选为100～200目。在本发明中，优选采用将所述含硫铁矿氟碳铈矿进行破碎、研磨、筛分的方法来获得所需的粒度，本发明对所述破碎、研磨、筛分的设备和方法没有特别的的要求，采用本领域熟知的破碎、研磨、筛分的设备和方法达到粒度要求即可。本发明对所述含硫铁矿氟碳铈矿的来源没有特别的要求。
在本发明中，所述低温焙烧的温度为200～500℃，优选为400～500℃，所述低温焙烧的时间优选为1～120min，更优选为60～120min；所述低温焙烧优选在含氧气氛中进行，所述含氧气氛的氧含量优选为15～21％，更优选为18～21％。
在本发明中，所述高温焙烧的温度为500～700℃，优选为600～700℃，所述高温焙烧的时间优选为1～120min，更优选为60～120min；所述高温焙烧优选在含氧气氛中进行，所述含氧气氛的氧含量优选为≥5％且＜15％，更优选为≥10％且＜15％。
本发明通过控制所述低温焙烧的温度、时间和含氧气氛的氧含量，使所述含硫铁矿氟碳铈矿中的硫铁矿分解，硫铁矿的有效成分为FeS2，FeS2受热分解生成硫化亚铁和单质硫，单质硫氧化生成硫的氧化物，通过焙烧烟气排放进行去除，从而实现脱硫；本发明通过控制所述高温焙烧的温度、时间和含氧气氛的氧含量，使氟碳铈矿完全氧化分解，同时把其中的硫化亚铁氧化为磁铁矿Fe2O3和Fe3O4。氟碳铈矿氧化分解的反应式为：REFCO3＝RE2O3+REF3+CO2↑，在焙烧过程中，约有30％的三价铈被氧化成四价铈，反应式为：Ce2O3+O2→CeO2，3CeOF+1/2O2＝2CeO2·CeF3。
在本发明中，所述低温焙烧和高温焙烧优选在可进行准确温度控制的回转窑中进行，所述低温焙烧和高温焙烧的温度和时间优选通过对所述回转窑的转速和进料量进行实时控制来实现。
在本发明中，所述含氧气氛优选为干燥空气，所述含氧气氛的氧含量优选通过干燥空气的鼓入量来进行控制。
本发明通过控制所述含硫铁矿氟碳铈矿的粒度、所述低温焙烧和高温焙烧的温度、时间和含氧气氛的氧含量，有效实现含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧，并去除其中的铁和硫杂质。
焙烧完成后，本发明优选还包括：将所述的焙烧矿进行磁选，去除其中的铁杂质。本发明通过焙烧将含硫铁矿氟碳铈矿中的铁杂质转化为磁铁矿，通过磁选即可方便的将所述焙烧矿中的磁铁矿Fe2O3和Fe3O4去除。本发明对所述磁选的设备和方法没有特别的要求，采用本领域熟知的设备和方法即可。在本发明中，所述磁选后所得矿物的铁含量优选为0.05～0.1％，硫含量优选小于0.6％，从而满足后续酸浸过程的要求。
在本发明中，所述磁选后优选还包括：将磁选后的矿物依次进行酸浸和萃取。本发明对所述酸浸和萃取的方法没有特别的要求，采用本领域熟知的方法即可。本发明通过酸浸和萃取，分离出稀土元素。
下面结合实施例对本发明提供的含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
采用四川冕宁产氟碳铈矿为原料，其主要化学成分如表1所示，经过破碎、研磨、筛分出粒度为100目的粉末。将研磨料进行焙烧，在通入干燥空气状态下，分成两个焙烧阶段，第一阶段控制焙烧温度在400℃，焙烧时间：60分钟，气氛：控制氧含量在15％的条件下进行脱硫反应过程。第二阶段控制焙烧温度在500℃，焙烧时间：60分钟，气氛：控制氧含量在10％的条件下进行焙烧氧化过程。在两个焙烧过程中温度和时间用回转窑的转速和进料量得到控制，焙烧后再经过磁选除去磁铁粉，取样分析其中的铁含量和硫含量，得到合格的焙烧矿进入酸浸工艺进行进一步的分解和处理。分析磁选后的焙烧矿，结果：铁含量为0.09％，硫含量为0.58％。
表1：稀土精矿的主要化学成分(％)
精矿名称 产地 TREO Fe P CaO S F
氟碳铈矿 四川冕宁 60.12 0.61 0.46 11.45 3.26 6.57
注：表1中TREO指总的稀土氧化物。
实施例2
采用四川冕宁产氟碳铈矿为原料，经过破碎、研磨、筛分出粒度为100目的粉末。将研磨料进行焙烧，在通入干燥空气状态下，分成两个焙烧阶段，第一阶段控制焙烧温度在450℃，焙烧时间：30分钟，气氛：控制氧含量在18％的条件下进行脱硫反应过程。第二阶段控制焙烧温度在500℃，焙烧时间：30分钟，气氛：控制氧含量在5％的条件下进行焙烧氧化过程。在两个焙烧过程中温度和时间的控制用回转窑的转速和进料量得到控制，焙烧后矿再经过磁选除去磁铁粉，取样分析其中的铁含量和硫含量，得到合格的焙烧矿进入酸浸工艺进行进一步的分解和处理。分析磁选后的焙烧矿，结果：铁含量为0.07％，硫含量0.56％。
实施例3
采用四川冕宁产氟碳铈矿为原料，经过破碎、研磨、筛分出粒度为200目的粉末。将研磨料进行焙烧，在通入干燥空气状态下，分成两个焙烧阶段，第一阶段控制焙烧温度在500℃，焙烧时间：45分钟，气氛：控制氧含量在20％的条件下进行脱硫反应过程。第二阶段控制焙烧温度在600℃，焙烧时间：60分钟，气氛：控制氧含量在12％的条件下进行焙烧氧化过程。在两个焙烧过程中温度和时间的控制用回转窑的转速和进料量得到控制，焙烧后矿再经过磁选除去磁铁粉，取样分析其中的铁含量和硫含量，得到合格的焙烧矿进入酸浸工艺进行进一步的分解和处理。分析磁选后的焙烧矿，结果：铁含量为0.08％，硫含量0.45％。
实施例4
采用四川冕宁产氟碳铈矿为原料，经过破碎、研磨、筛分出粒度为200目的粉末。将研磨料进行焙烧，在通入干燥空气状态下，分成两个焙烧阶段，第一阶段控制焙烧温度在450℃，焙烧时间：60分钟，气氛：控制氧含量在20％的条件下进行脱硫反应过程。第二阶段控制焙烧温度在650℃，焙烧时间：60分钟，气氛：控制氧含量在5％的条件下进行焙烧氧化过程。在两个焙烧过程中温度和时间的控制用回转窑的转速和进料量得到控制，焙烧后矿再经过磁选除去磁铁粉，取样分析其中的铁含量和硫含量，得到合格的焙烧矿进入酸浸工艺进行进一步的分解和处理。分析磁选后的焙烧矿，结果：铁含量为0.05％，硫含量0.52％。
通过以上实施例可以看出，本发明通过焙烧过程去除含硫铁矿氟碳铈矿中的铁和硫杂质，其中硫在焙烧过程中即可以气体方式除去，铁杂质则转化为磁铁矿，进一步通过磁选即可除去，并且无需后续增设去除铁和硫的化学除杂工序，无需消耗化学除杂材料，为氟碳铈矿的焙烧分解和杂质去除提供了新的解决办法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种含硫铁矿氟碳铈矿的焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含硫铁矿氟碳铈矿依次进行低温焙烧和高温焙烧，得到焙烧矿；所述含硫铁矿氟碳铈矿的粒度为20～200目；所述低温焙烧的温度为200～500℃，所述高温焙烧的温度为500～700℃，所述高温焙烧的温度高于所述低温焙烧的温度。
2.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于，所述低温焙烧的时间为1～120min。
3.根据权利要求1或2所述的焙烧方法，其特征在于，所述低温焙烧在含氧气氛中进行，所述含氧气氛的氧含量为15～21％。
4.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于，所述高温焙烧的时间为1～120min。
5.根据权利要求1或4所述的焙烧方法，其特征在于，所述高温焙烧在含氧气氛中进行，所述含氧气氛的氧含量≥5％且＜15％。
6.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于，所述焙烧后还包括：将所述焙烧矿进行磁选，去除其中的铁杂质。
7.根据权利要求6所述的焙烧方法，其特征在于，所述磁选后所得矿物的铁含量为0.05～0.1％，硫含量小于0.6％。
8.根据权利要求6或7所述的焙烧方法，其特征在于，所述磁选后还包括：将磁选后的矿物依次进行酸浸和萃取。
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