CN109811135B - 从赤泥中选择性提取稀土氧化物的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种从赤泥中选择性提取稀土氧化物的方法及装置。该方法包括：将赤泥在第一矿相重构剂的作用下进行第一次矿相重构，得到重构矿物酸盐；将重构矿物酸盐与第二矿相重构剂的混合物进行低温焙烧，进行第二次矿相重构，得到低温焙烧产物；将低温焙烧产物进行中温焙烧，进行第三次矿相重构，得到中温焙烧产物；对中温焙烧产物进行酸洗浸出，得到浸出液；对浸出液依次进行萃取和反萃取，得到反萃液；对反萃液进行沉淀和净化，得到稀土酸盐；以及对稀土酸盐进行煅烧，得到稀土氧化物。本发明解决了现有技术中从赤泥中提取稀土元素的浸出率低且不具有选择性，同时从浸出液中提取出稀土氧化物流程复杂、操作困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及稀土回收领域，具体而言，涉及一种从赤泥中选择性提取稀土氧化物的方法及装置。
背景技术
采用直接矿物酸或生物(酸)浸出法提取赤泥中稀土元素的方法中，由于赤泥中碱性矿物含量较高，导致酸耗量高，同时浸出液中含量较高的杂质元素，这导致后续萃取难度高和萃余液较难处理。
内蒙古高新技术有限公司所开发的硫酸化焙烧—浸出工艺仅用于稀土精矿和氟碳铈矿中稀土元素的提取，并不包括稀土元素中钪的提取。在焙烧过程中，温度一般控制在100～400℃之间；另外，易产生氢氟酸等有害气体，所以对焙烧炉窑要求较高；焙烧完后料水浸酸度较高，稀土元素与杂质元素同时浸出，不具选择性。
还原焙烧磁选除铁—碱溶除铝—酸浸或碱焙烧—酸浸提钪法，焙烧环节需消耗较高能耗；酸浸环节，耗酸量通常较大，且产生大量二次废酸液；萃取环节，由于杂质较多导致其级数增加。
Borra等人虽然用硫酸化焙烧—水浸法从赤泥中回收了部分稀土元素，但该方法仅适用于简单矿相赤泥，且其仅宜在675℃的反应温度下进行，使得赤泥硫酸盐化后，其对应的Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3分解为对应的Fe2O3、Al2O3简单氧化物，导致焙烧料后续浸出过程(常温无搅拌浸出)效率低下。
上述专利或文献提供了从赤泥中提取稀土元素的方法，但是稀土元素的浸出率低且不具有选择性，同时均未涉及如何将从浸出液中提取稀土氧化物。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从赤泥中选择性提取稀土氧化物的方法及装置，以解决现有技术中从赤泥中提取稀土元素的浸出率低且不具有选择性，同时从浸出液中提取出稀土氧化物流程复杂、操作困难的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种从赤泥中选择性提取稀土氧化物的方法，该方法包括：将赤泥在第一矿相重构剂的作用下进行第一次矿相重构，得到重构矿物酸盐，其中第一矿相重构剂为酸；将重构矿物酸盐与第二矿相重构剂的混合物进行低温焙烧，进行第二次矿相重构，得到低温焙烧产物；其中低温焙烧过程的温度为100～600℃，第二矿相重构剂包括碱金属无机盐和/或铵盐的水溶液；将低温焙烧产物进行中温焙烧，进行第三次矿相重构，得到中温焙烧产物，中温焙烧过程的温度为600～800℃；对中温焙烧产物进行酸洗浸出，得到浸出液；对浸出液依次进行萃取和反萃取，得到反萃液；对反萃液进行沉淀和净化，得到稀土酸盐；以及对稀土酸盐进行煅烧，得到稀土氧化物。
进一步地，第一次矿相重构的步骤包括：将赤泥与第一矿相重构剂、第二矿相重构剂进行混合，然后进行第一次矿相重构，得到重构矿物酸盐与第二矿相重构剂的混合物。
进一步地，赤泥与第一矿相重构剂的重量比为1:0.2～2；优选地，赤泥与第一矿相重构剂的重量比为1:0.5～1.5。
进一步地，赤泥与第二矿相重构剂的重量比为1:0.1～1；优选地，赤泥与第二矿相重构剂的重量比为1:0.2～0.8。
进一步地，碱金属无机盐选自Na2SO4、K2SO4、NaCl、KCl、NaNO3和KNO3中的一种或多种；铵盐选自(NH4)2SO4和/或NH4HSO4；优选地，第一矿相重构剂中的酸选自盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。
进一步地，低温焙烧过程的时间为10～240min；优选地，中温焙烧过程的时间为10～240min。
进一步地，低温焙烧过程为变温过程，且低温焙烧过程中的升温速率为8～12℃/min。
进一步地，中温焙烧过程为变温过程，且中温焙烧过程中的升/降温速率为0.1～2℃/min。
进一步地，中温焙烧过程为负压焙烧过程，其中，焙烧压力为-8MPa～-0.08MPa。
进一步地，第三次矿相重构的步骤还包括：对中温焙烧过程中产生的尾气进行回收。
进一步地，酸洗过程中采用的酸为盐酸、硝酸及硫酸中的一种或多种；优选地，酸洗过程中每克中温焙烧产物对应的酸用量为2～15mL，酸洗时间为10～240min，搅拌强度为100～400rpm；优选地，酸洗过程的温度为15～90℃。
进一步地，萃取和反萃取过程的步骤包括：向浸出液中添加萃取剂进行萃取，得到萃取液，其中pH为1～3，O/A比为1:2～6，萃取时间为4～8min；再向萃取液中添加反萃取剂进行反萃取，得到反萃液，其中反萃取过程中的O/A比为1～3:1；其中，萃取剂选自有机磷酸萃取剂、中性磷萃取剂、有机羧酸萃取剂、有机胺萃取剂、有机螯合萃取剂中其中一种或多种，优选萃取剂选自P5O7、Cyanex272、环烷酸和ROH-磺化煤油中的一种或多种，反萃取剂选自硫酸或盐酸。
进一步地，沉淀和净化过程包括以下步骤：向反萃液中添加碱溶液进行第一次沉淀得到沉淀物，将沉淀物用无机酸溶解后，再添加有机酸进行第二次沉淀，得到稀土酸盐，碱溶液中的碱选自KOH、NaOH和氨水中的一种或多种，无机酸选自盐酸或硫酸，有机酸选自草酸。
进一步地，煅烧过程包括以下步骤：将稀土酸盐在800～1000℃下煅烧1～3h，得到稀土氧化物。
进一步地，赤泥选自拜耳赤泥、烧结赤泥和拜耳烧结赤泥中的一种或多种；优选地，稀土氧化物中的稀土元素为钪、钇、镧、铯、钕和镝。
根据本发明的另一个方面，本申请提供了一种从赤泥中选择性提取稀土氧化物的装置，该装置包括：混料单元，具有赤泥进口、第一矿相重构剂进口、第二矿相重构剂进口和重构矿物酸盐出口，混料单元用于将赤泥在第一矿相重构剂的作用下进行第一次矿相重构以得到重构矿物酸盐，其中第一矿相重构剂进口用于供应酸作为第一矿相重构剂，第二矿相重构剂进口用于供应碱金属无机盐和/或铵盐的水溶液作为第二矿相重构剂；焙烧单元，与重构矿物酸盐出口相连，焙烧单元用于依次对重构矿物酸盐与第二矿相重构剂的混合物进行第一次焙烧和第二次焙烧，第一次焙烧用于使重构矿物酸盐进行第二次矿相重构，第二次焙烧用于使第一次焙烧产生的第一焙烧产物进行第三次矿相重构；浸出单元，与焙烧单元的出口相连，浸出单元具有酸进口，用于对第二次焙烧产生的第二焙烧产物进行酸洗；萃取单元，与浸出单元的出口相连，萃取单元具有萃取剂进口和反萃取剂进口，用于对酸洗产生的浸出液依次进行萃取和反萃取；固液分离单元，与萃取单元的出口相连，固液分离单元具有稀土酸盐出口，用于分离出反萃取得到的反萃液中的稀土酸盐；煅烧单元，与固液分离单元的出口相连，煅烧单元用于对稀土酸盐进行煅烧，得到稀土氧化物。
进一步地，混料单元包括：第一反应装置，具有赤泥进口、第一矿相重构剂进口、第二矿相重构剂进口和重构矿物酸盐出口，第一反应装置用于提供第一次矿相重构的反应场所；第一加料装置，与赤泥进口相连，用于提供赤泥；第二加料装置，与第一矿相重构剂进口相连，用于提供第一矿相重构剂；以及第三加料装置，与第二矿相重构剂进口相连，用于提供第二矿相重构剂。
进一步地，混料单元还包括：第一搅拌装置，第一搅拌装置设置在第一反应装置内。
进一步地，焙烧单元包括：第二反应装置，与重构矿物酸盐出口相连，用于向第二次矿相重构和第三次矿相重构提供反应场所；第一加热装置，用于对第二反应装置进行加热。
进一步地，第二反应装置用于向第二次矿相重构提供反应场所以产生第一焙烧产物，焙烧单元还包括：第三反应装置，与第二反应装置相连，用于向第三次矿相重构提供反应场所；第二加热装置，用于对第三反应装置进行加热。
进一步地，焙烧单元还包括：控压装置，用于调节第三反应装置内的压力。
进一步地，第三反应装置还具有第二再生重构剂出口，焙烧单元还包括：第二矿相重构剂回收装置，分别与第二再生重构剂出口和第二矿相重构剂进口相连，用于回收第三反应装置产生的第二再生重构剂并将其返回至混料单元中作为至少一部分第二矿相重构剂。
进一步地，第三反应装置还具有尾气出口，焙烧单元还包括：尾气回收装置，与尾气出口相连，用于回收第三反应装置产生的尾气。
进一步地，浸出单元包括：第四反应装置，与焙烧单元的出口相连，具有酸进口；第二搅拌装置，置于第四反应装置内；以及第四加料装置，第四加料装置与酸进口相连，用于向第四反应装置中提供酸。
进一步地，萃取单元包括：第一萃取装置，具有萃取剂进口，第一萃取装置与浸出单元的出口相连，用于对浸出液进行萃取；第二萃取装置，具有反萃取剂进口，第二萃取装置与第一萃取装置相连，用于对萃取得到的萃取液进行反萃取；第五加料装置，与萃取剂进口相连，用于向第一萃取装置提供萃取剂；第六加料装置，与反萃取剂进口相连，用于向第一萃取装置提供反萃取剂。
进一步地，固液分离单元包括：第五反应装置，与第二萃取装置的出口相连，具有碱溶液进口，第五反应装置用于向固液分离提供反应场所，第七加料装置，与碱溶液进口相连，用于提供碱溶液。
进一步地，第五反应装置具有无机酸进口和有机酸进口，固液分离单元还包括：第八加料装置，与无机酸进口相连，用于提供无机酸；以及第九加料装置，与有机酸进口相连，用于提供有机酸。
进一步地，第五反应装置具有第一再生重构剂出口，固液分离单元还包括：第一矿相重构剂回收装置，分别与第一再生重构剂出口和第一矿相重构剂进口相连，用于回收第五反应装置产生的第一再生重构剂并将其返回至混料单元中作为至少一部分第一矿相重构剂。
进一步地，煅烧单元包括：第六反应装置，与第五反应装置的出口相连，用于向煅烧过程提供反应场所；第四加热装置，用于对第六反应装置进行加热。
应用本发明的技术方案，赤泥与矿相重构剂混合后，破坏了稀土元素载体矿物的矿相结构，使得赤泥中金属氧化物转变为对应的简单硫酸盐或氯化盐或硝酸盐等简单矿物酸盐，实现赤泥中各金属矿相的第一次重构，同时也为第二次和第三次重构做好了准备。然后将简单矿物酸盐进行低温焙烧，使得简单矿物酸盐与碱金属离子或铵根离子形成复盐，实现赤泥中矿物矿相的第二次重构。接着继续进行中温焙烧，使得复盐和杂质金属盐热解，实现赤泥中矿物矿相的第三次重构。杂质金属复盐的热解，矿相中会因气体逸出产生多孔结构，同时，复盐热解吸收大量热量，抑制了周围稀土元素热解的进行，从而得到高浸出率稀土元素的浸出液。再通过对上述方法得到的浸出液进行萃取和反萃取、沉淀和净化，然后在经过煅烧，从而得到纯度较高的稀土氧化物。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种优选的实施方式提供的从赤泥中选择性浸出稀土元素的方法的工艺流程图；
图2示出了根据本申请的一种优选的实施方式提供的从赤泥中选择性浸出稀土元素的装置的结构框图；
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、混料单元；11、第一反应装置；12、第一加料装置；13、第二加料装置；14、第三加料装置；20、焙烧单元；21、第二反应装置；22、第一加热装置；23、第三反应装置；24、第二加热装置；25、控压装置；26、尾气回收装置；30、浸出单元；31、第四反应装置；32、第四加料装置；33、第三加热装置；40、萃取单元；41、第一萃取装置；42、第二萃取装置；43、第五加料装置；44、第六加料装置；50、固液分离单元；51、第五反应装置；52、第七加料装置；53、第八加料装置；54、第九加料装置；60、煅烧单元；61、第六反应装置；62、第四加热装置。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有技术中从赤泥中提取稀土元素的浸出率低且不具有选择性，同时从浸出液中提取出稀土氧化物流程复杂、操作困难的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种从赤泥中选择性提取稀土氧化物的方法，如图1所示，该方法包括：首先，将赤泥与第一矿相重构剂混合以进行对赤泥的第一次矿相重构，得到重构矿物酸盐；其中第一矿相重构剂为酸；再将重构矿物酸盐与第二矿相重构剂混合并进行低温焙烧，以实现第二次矿相重构，得到低温焙烧产物；其中低温焙烧过程的温度为100～600℃，第二矿相重构剂选自碱金属无机盐和/或铵盐的水溶液；然后将低温焙烧产物进行中温焙烧，实现第三次矿相重构，得到中温焙烧产物，其中，中温焙烧过程的温度为600～800℃；最后对中温焙烧产物进行酸洗浸出，得到含有稀土元素的浸出液；对浸出液依次进行萃取和反萃取，得到反萃液；对反萃液进行沉淀和净化，得到稀土酸盐；对稀土酸盐进行煅烧，得到稀土氧化物。
应用本申请提供的方法，赤泥与矿相重构剂混合后，破坏了稀土元素载体矿物的矿相结构，使得赤泥中金属氧化物转变为对应的简单硫酸盐或氯化盐或硝酸盐等简单矿物酸盐，实现赤泥中各金属矿相的第一次重构，同时也为第二次和第三次重构做好了准备。然后将简单矿物酸盐进行低温焙烧，使得简单矿物酸盐与碱金属离子或铵根离子形成复盐，实现赤泥中矿物矿相的第二次重构。接着继续进行中温焙烧，使得复盐和杂质金属盐热解，实现赤泥中矿物矿相的第三次重构。杂质金属复盐的热解，矿相中会因气体逸出产生多孔结构，同时，复盐热解吸收大量热量，抑制了周围稀土元素热解的进行，从而得到高浸出率稀土元素的浸出液。再通过对上述方法得到的浸出液进行萃取和反萃取、沉淀和净化，然后在经过煅烧，从而得到纯度较高的稀土氧化物。
本发明实现了赤泥中稀土目标元素的选择性浸出，且所用矿物重构剂可回收再利用。同时浸出液中杂质元素较少，克服了传统酸浸法浸出后固液分离困难，酸不可回收的问题，降低了后续萃取或除杂难度。同时，后续从浸出液中提取稀土氧化物的流程短、操作简单。
第一矿相重构剂和第二矿相重构剂的添加顺序并不影响本申请中赤泥的三次矿相重构，为了精简方法流程，在一种优选的实施例中，第一次矿相重构的步骤包括：将赤泥与第一矿相重构剂、第二矿相重构剂进行混合，然后进行第一次矿相重构，得到重构矿物酸盐与第二矿相重构剂的混合物。
在一种优选的实施例中，赤泥与第一矿相重构剂的重量比为1:0.2～2。赤泥与第一矿相重构剂的重量比包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于进一步降低焙烧过程中稀土元素的分解率，进而有利于提高酸洗过程中稀土元素钪的浸出率。更优选地，赤泥与第一矿相重构剂的重量比为1:0.5～1.5。
在一种优选的实施例中，赤泥与第一矿相重构剂的重量比为1:0.1～1。赤泥与第一矿相重构剂的重量比包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于进一步提高第一矿相重构率，进而有利于提高赤泥中稀土元素的浸出率。更优选地，赤泥与第一矿相重构剂的重量比为1:0.2～0.8。
在一种优选的实施例中，碱金属无机盐包括但不限于Na2SO4、K2SO4、NaCl、KCl、NaNO3和KNO3中的一种或多种；上述铵盐包括但不限于(NH4)2SO4和/或NH4HSO4。碱金属离子能够在焙烧过程中与第一次矿相重构后形成的简单矿物酸盐进行反应形成复盐，实现赤泥中矿物矿相的第二次重构，使得赤泥中稀土载体矿物的矿相进一步破坏，从而进一步提高稀土元素的浸出率。利用上述几种碱金属无机盐一方面有利于上述第二次重构的进行，另一方面也不会引入杂质离子。铵盐不但能够提供能与赤泥进行反应生成稀土元素离子的氢离子，还能提供铵根离子，使稀土元素离子转化为矿物酸盐，进而为第二次矿相重构、第三次矿相重构做好准备。
优选地，上述第一矿相重构剂中的酸包括但不限于HCl、HNO3和H2SO4中的一种或多种。赤泥与酸反应能够使包含稀土元素的矿物转化为稀土元素离子，然后在碱金属无机盐的作用下转化为矿物酸盐，进而完成矿相重构过程。
在一种优选的实施例中，低温焙烧过程的时间为10～240min。低温焙烧过程的时间包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于提高矿物酸盐向复盐的转化率。优选地，中温焙烧过程的时间为10～240min。中温焙烧过程的时间包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于提高热分解的效率，进而有利于提高酸洗过程中稀土元素的浸出率。
上述低温焙烧过程可以是恒温过程也可以是变温过程，其中，变温过程更适用于实际生产，在一种优选的实施例中，低温焙烧过程为变温过程，该低温焙烧过程中的升温速率8～12℃/min。升温速率包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于使矿物酸盐的转化过程更加温和，且转化程度更高。
与上述情况相同，上述中温过程焙烧过程可以是变温过程，也可以是恒温过程。在一种优选的实施例中，中温焙烧过程为变温过程，该中温焙烧过程的升/降温速率为0.1～2℃/min。升/降温速率包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于杂质复盐的热解，同时避免了稀土元素复盐的热解。
上述稀土元素的回收方法中，中温焙烧过程可以在常压下进行也可以在负压下进行，优选地，上述中温焙烧过程为负压焙烧过程。将中温焙烧过程在负压下进行有利于降低焙烧过程的温度和焙烧时间，从而有利于节约能耗，同时缩短工艺周期。同时，在相同焙烧温度和焙烧时间下，在负压下进行中温焙烧，有利于提高焙烧过程中的分解效率，进而提高后续稀土元素的浸出率。
在中温焙烧过程中，复盐的热解过程会产生尾气。在一种优选的实施例中，第三次矿相重构的步骤还包括：对中温焙烧过程中产生的尾气进行回收的过程。尾气中的二氧化硫或其它硫化物可以通过氧化接触法制备成酸，再次循环利用；其余尾气可以通过赤泥浆液吸附除掉，防止其造成空气污染。
在一种优选的实施例中，上述酸洗过程中采用的酸为盐酸、硝酸及硫酸中的一种或多种。将中温焙烧产物与酸反应，能够使稀土元素溶入液相中，而其它杂质金属元素(如铁、铬、硅及部分铝、钙等)则进入固渣中，从而实现将稀土元素选择性的浸出。
酸洗过程中，中温焙烧产物与酸的用量、浸出时间和搅拌强度可以选用本领域常用的参数范围。为了进一步提高稀土元素的浸出率，优选地，每克中温焙烧产物对应的酸的用量为2～15mL，浸出反应的时间为10～240min，搅拌的强度为100～400rpm。
优选地，上述酸洗过程的温度为15～90℃。酸洗过程的温度包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高稀土元素的浸出率。
在一种优选的实施例中，上述萃取和反萃取过程中包括以下步骤：向浸出液中添加萃取剂进行萃取，得到萃取液，其中pH为1～3，O/A比为1:2～6，萃取时间为4～8min；再向萃取液中添加反萃取剂进行反萃取，得到反萃液，其中反萃取过程中的O/A比为1～3:1；其中，萃取剂选自有机磷酸萃取剂、中性磷萃取剂、有机羧酸萃取剂、有机胺萃取剂、有机螯合萃取剂中其中一种或多种，优选萃取剂选自P5O7、Cyanex272(二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸)、环烷酸和ROH-磺化煤油中的一种或多种，反萃取剂选自硫酸或盐酸。上述过程中萃取剂、反萃取剂、pH值和O/A比的选择包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于将稀土元素萃取到反萃液中，进而提高最终得到的稀土氧化物的纯度。
在一种优选的实施例中，上述沉淀和净化过程包括以下步骤：向反萃液中添加碱溶液进行第一次沉淀得到沉淀物，将沉淀物用无机酸溶解后，再添加有机酸进行第二次沉淀，得到稀土酸盐，碱溶液中的碱选自KOH、NaOH和氨水中的一种或多种，无机酸选自盐酸或硫酸，有机酸选自草酸。通过将稀土元素依次沉淀、溶解、再沉淀，可以得到含有目标稀土元素的稀土酸盐，同时有效去除了杂质元素的含量，进一步提高了最终得到的稀土氧化物的纯度。
在一种优选的实施例中，上述煅烧过程包括以下步骤：将稀土酸盐在800～1000℃下煅烧1～3h，得到稀土氧化物。煅烧使得稀土酸盐氧化分解，同时进一步去除了杂质元素，得到纯度更高的稀土氧化物。
在一种优选的实施例中，上述赤泥选自拜耳赤泥、烧结赤泥和拜耳烧结赤泥中的一种或多种；优选地，上述稀土氧化物中的稀土元素为钪、钇、镧、铯、钕和镝。
在另一种优选的实施例中，本申请提供了一种从赤泥中选择性提取稀土氧化物的装置，如图2所示，该装置包括：混料单元10、焙烧单元20、浸出单元30、萃取单元40、固液分离单元50和煅烧单元60，其中，混料单元10具有赤泥进口、第一矿相重构剂进口、第二矿相重构剂进口和重构矿物酸盐出口，混料单元10用于将赤泥在第一矿相重构剂的作用下进行第一次矿相重构以得到重构矿物酸盐，其中第一矿相重构剂进口用于供应酸作为第一矿相重构剂，第二矿相重构剂进口用于供应碱金属无机盐和/或铵盐的水溶液作为第二矿相重构剂；焙烧单元20与重构矿物酸盐出口相连，焙烧单元20用于依次对重构矿物酸盐与第二矿相重构剂的混合物进行第一次焙烧和第二次焙烧，第一次焙烧用于使重构矿物酸盐进行第二次矿相重构，第二次焙烧用于使第一次焙烧产生的第一焙烧产物进行第三次矿相重构；浸出单元30与焙烧单元20的出口相连，浸出单元30具有酸进口，用于对第二次焙烧产生的第二焙烧产物进行酸洗；萃取单元40与浸出单元30的出口相连，萃取单元40具有萃取剂进口和反萃取剂进口，用于对酸洗产生的浸出液依次进行萃取和反萃取；固液分离单元50与萃取单元40的出口相连，固液分离单元50具有稀土酸盐出口，用于分离出反萃取得到的反萃液中的稀土酸盐；煅烧单元60与固液分离单元50的出口相连，煅烧单元60用于对稀土酸盐进行煅烧，得到稀土氧化物。
本申请提供的装置中的混料单元10通过将赤泥与矿相重构剂混合，破坏了稀土元素载体矿物的矿相结构，使得赤泥中金属氧化物转变为对应的简单硫酸盐或氯化盐或硝酸盐等重构矿物酸盐，实现赤泥中各金属矿相的第一次重构，同时也为第二次和第三次重构做好了准备。然后重构矿物酸盐和第二矿相重构剂的混合物进入焙烧单元20进行连续两次焙烧，其中低温焙烧使得简单矿物酸盐与碱金属离子或铵根离子形成复盐，实现赤泥中矿物矿相的第二次重构。接着继续进行中温焙烧，使得复盐和杂质金属盐热解，实现赤泥中矿物矿相的第三次重构。杂质金属复盐的热解，矿相中会因气体逸出产生多孔结构，同时，复盐热解吸收大量热量，抑制了周围稀土元素的热解的进行。接着焙烧产物进入浸出单元30，进行酸洗得到含有较高浸出率稀土元素的浸出液。浸出液再通过萃取单元40进行萃取和反萃取进一步去除了杂质元素，得到反萃液。将反萃液通过固液分离单元50进行沉淀和净化处理，得到稀土酸盐沉淀。稀土酸盐经过煅烧单元60的煅烧得到稀土氧化物。因此，采用本申请中的装置，首先通过三次矿相重构，得到稀土浸出率较高的浸出液，再通过对浸出液进行萃取和反萃取、沉淀和净化，然后再经过煅烧，从而得到纯度较高的稀土氧化物。
在本申请的一种实施例中，如图2所示，混料单元10包括第一反应装置11、第一加料装置12、第二加料装置13和第三加料装置14。其中，第一反应装置11具有赤泥进口、第一矿相重构剂进口、第二矿相重构剂进口和重构矿物酸盐出口，第一反应装置11用于提供第一次矿相重构的反应场所；第一加料装置12与赤泥进口相连，用于提供赤泥；第二加料装置13与第一矿相重构剂进口相连，用于提供第一矿相重构剂；第三加料装置14与第二矿相重构剂进口相连，用于提供第二矿相重构剂。采用本申请提供的装置处理赤泥时，第一矿相重构剂和第二矿相重构剂的添加顺序并不影响赤泥中的第一次矿相重构，因此也不会影响最终得到的浸出液中稀土元素的浸出率，采用上述装置，可以自动调节两种矿相重构剂的添加顺序。
为了使赤泥和第一矿相重构剂充分混匀，以增加第一次矿相重构的完成度，同时与第二矿相重构剂充分混匀，为第二次矿相重构和第三次矿相重构做好准备，在本申请的一种实施例中，上述混料单元10还包括第一搅拌装置，该搅拌装置设置在第一反应装置11内用于搅拌赤泥、第一矿相重构剂和第二矿相重构剂。
为了精简设备，减少厂房空间，缩减工业成本，第二次矿相重构和第三次矿相重构可以在同一个反应装置内进行，在本申请的一种实施例中，如图2所示，焙烧单元20包括第二反应装置21和第一加热装置22，该第二反应装置21与上述重构矿物酸盐出口相连，用于给第二次矿相重构和第三次矿相重构提供场所，第一加热装置22用于对第二反应装置21加热。通过第一加热装置22分别对重构矿物酸盐和第二矿相重构剂的混合物进行低温焙烧和中温焙烧，连续的进行第二次矿相重构和第三次矿相重构。在实际应用中，第一加热装置22可以选自烟气余热回收与辅助加热装置，将工业生产中烟气中的热量进行回收，用作对第二反应装置21进行加热。
为了实现连续生产，缩短连续处理所需的时间，第二次矿相重构和第三次矿相重构可以在两个反应装置内进行，在本申请的一种实施例中，如图2所示，第一加热装置22用于给第二反应装置21提供低温焙烧，以实现第二次矿相重构，上述焙烧单元20还包括第三反应装置23和第二加热装置24，第三反应装置23与第二反应装置21相连，第二加热装置24用于对第三反应装置23提供中温焙烧，以在第三反应装置23内是实现的第三次矿相重构。
在本申请的一种实施例中，如图2所示，上述焙烧单元20还包括控压装置25，该装置用于调节第三反应装置23内的压力。第三反应装置23内的中温焙烧过程可以在常压下进行也可以在负压下进行，当调节第三反应装置23内的压力为负压时，有利于降低焙烧过程的温度和焙烧时间，从而有利于节约能耗，同时缩短工艺周期，同时，在相同焙烧温度和焙烧时间下，在负压下进行中温焙烧，有利于提高焙烧过程中的分解效率，进而提高后续稀土元素的浸出率。
为了节约成本，避免浪费资源，同时充分利用工艺过程中添加的物料，在本申请的一种实施例中，第三反应装置23还具有第二再生重构剂出口，上述焙烧单元20还包括第二矿相重构剂回收装置，分别与第二再生重构剂出口和第二矿相重构剂进口相连，用于回收第三反应装置23产生的第二再生重构剂并将其返回至混料单元10中作为至少一部分第二矿相重构剂。矿相重构剂中硫酸在热解时产生大量的二氧化硫或三氧化硫，通过矿相重构剂回收装置可以将二氧化硫通过净化→转化→干吸工艺回收硫酸。同理，这类矿相重构剂还包括硫酸氨或硫酸氢氨。在萃取完目标元素后，可以利用矿相重构剂回收装置将矿相重构剂Na2SO4、K2SO4、NaCl、KCl在水溶液中析出回收再利用。
在中温焙烧过程中，复盐的热解过程会产生尾气，为了避免造成空气污染，在本申请的一种实施例中，如图2所示，第三反应装置23还具有尾气出口，上述焙烧单元20还包括尾气回收装置26，与尾气出口相连，用于回收第三反应装置23产生的尾气。
在本申请的一种实施例中，如图2所示，浸出单元30包括第四反应装置31、第二搅拌装置和第四加料装置32，第四反应装置31与焙烧单元20的出口相连，且具有酸进口；第二搅拌装置置于第四反应装置31内；第四加料装置32与酸进口相连，用于向第四反应装置31中提供酸。
上述浸出单元30中，通过向反应装置中添加酸，然后对第二焙烧产物进行酸洗浸出，通过搅拌装置促进浸出反应的进行，最终得到具有较高稀土元素浸出率的浸出液。
为了进一步缩短工艺周期，同时进一步提高浸出液中稀土元素的浸出率，可以控制酸洗过程的温度为15～90℃，在本申请的一种实施例中，如图2所示，浸出单元30还包括第三加热装置33，同于调节第四反应装置31内的温度。实际生产时，第三加热装置可以选自保-测温装置，由于焙烧产物本身具有较高的温度，与酸混合后，混合溶液会被焙烧产物的余热加热，因此在浸出过程中只对第四反应装置31进行保温即可满足浸出的温度条件，同时该第三加热装置对第四反应装置31内的温度进行监测，当温度降至需要固液分离的温度，即表示浸出反应已完成。
为了进一步去除杂质元素，可以对浸出液中的稀土元素进行萃取，以进一步提高稀土元素的回收率，进而提高最终获得的稀土氧化物的纯度。在本申请的一种实施例中，如图2所示，萃取单元包括第一萃取装置41、第二萃取装置42、第五加料装置43和第六加料装置44，其中，第一萃取装置具有萃取剂进口，且与浸出单元30的出口相连，用于对浸出液进行萃取；第二萃取装置42具有反萃剂进口，且与第一萃取装置41相连，用于对萃取得到的萃取液进行反萃取；第五加料装置43与萃取剂进口相连，用于向第一萃取装置41提供萃取剂；第六加料装置44与反萃取剂进口相连，用于向第一萃取装置41提供反萃取剂。
上述萃取步骤进一步去除了溶液中的杂质元素，但是在三次矿相重构过程中，还引入了较多的酸根离子，为了去除酸根离子。在本申请的一种实施例中，如图2所示，固液分离单元50包括第五反应装置51和第七加料装置52，其中，第五反应装置51与萃取单元40的出口相连，具有碱溶液进口，第五反应装置51用于向固液分离提供反应场所，第七加料装置52与碱溶液进口相连，用于提供碱溶液。
为了进一步去除酸根离子，净化稀土酸盐，以提高稀土氧化物的纯度。在本申请的一种实施例中，上述第五反应装置51具有无机酸进口和有机酸进口，如图2所示，固液分离单元50还包括第八加料装置53和第九加料装置54，其中第八加料装置53与无机酸进口相连，用于提供无机酸；第九加料装置54与有机酸进口相连，用于提供有机酸。
为了合理利用资源，有效降低生产成本。在本申请的一种实施例中，第五反应装置51具有第一再生重构剂出口，如图2所示，固液分离单元50还包括第一矿相重构剂回收装置，其分别与第一再生重构剂出口和第一矿相重构剂进口相连，用于回收第五反应装置51产生的第一再生重构剂并将其返回至混料单元10中作为至少一部分第一矿相重构剂。
在本申请的一种实施例中，如图2所示，煅烧单元60包括第六反应装置61和第四加热装置62，其中，第六反应装置61与第五反应装置的出口相连，用于向煅烧过程提供反应场所；第四加热装置62用于对第六反应装置61进行加热。煅烧单元能够将稀土酸盐氧化为稀土氧化物，同时进一步去除浸出液的处理过程中引入的易挥发的杂质成分。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
首先在混料装置中将烧结赤泥依次与第一矿相重构剂(0.1M的Na2SO4溶液)按比例1g:1mL混匀，第二矿相重构剂(18M的H2SO4溶液)按比例1g:0.6mL混匀，完成赤泥中矿相第一次重构，得到重构矿物酸盐。然后将重构矿物酸盐置入矿物重构装置，以10℃/min的升温速率从室温升至600℃，对赤泥中的矿相进行第二次重构。接着在600℃对物料焙烧240min，在焙烧压力为-5MPa下，对赤泥中的矿相进行第三次重构。焙烧完成后随炉冷却至200℃，在搅拌作用下，将赤泥焙烧产物与酸按固液比1g:3mL进行浸出反应60min，搅拌强度为300rpm，得到含有稀土元素的浸出液。对上述浸出液进行分析，稀土元素钪的浸出率为69wt％，铁元素的浸出率小于0.5wt％，钛元素的浸出率小于0.1wt％，硅元素的浸出率小于0.5wt％，铝元素的浸出率小于5wt％。向浸出液中添加5％P5O7溶液，在pH为1，O/A比为1:5条件下萃取4min，得到萃取率大于95％的萃取液，再用5％的硫酸溶液以1:1的O/A比对萃取液洗涤4min进行反萃取，得到反萃液。向反萃液中添加2mol/L的NaOH溶液进行第一次沉淀，然后用2mol/L的盐酸将沉淀物溶解，再在pH为1.5的条件下喷淋0.5mol/L的草酸进行第二次沉淀，得到稀土酸盐。最后将稀土酸盐在850℃下煅烧2小时，得到稀土氧化物。
实施例2
首先在混料装置中将拜耳赤泥依次与第一矿相重构剂(0.1M的K2SO4溶液)按比例1g:0.2mL混匀，第二矿相重构剂(分析纯的H2SO4+HCl溶液的混合液，两者重量比为5:1)按比例1g:0.8mL混匀，完成赤泥中矿相第一次重构，得到重构矿物酸盐。然后将重构矿物酸盐置入矿物重构装置，以10℃/min的升温速率从室温升至575℃，对赤泥中的矿相进行第二次重构。接着在700℃对物料焙烧60min，在焙烧压力为-8MPa下，对赤泥中的矿相进行第三次重构。焙烧完成后随炉冷却至90℃，在搅拌作用下，将赤泥焙烧产物与酸按固液比1g:5mL进行浸出反应60min，搅拌强度为300rpm，得到含有稀土元素的浸出液。对上述浸出液进行分析，稀土元素钪的浸出率为60wt％，稀土钇、镧、铯、钕、镝的浸出率大于85wt％，铁元素的浸出率小于1wt％，钛元素的浸出率小于0.1wt％，硅元素的浸出率小于0.5wt％，铝元素的浸出率小于5wt％。
实施例3
与实施例1不同的是，中温焙烧过程的温度为800℃，焙烧压力为-0.08MPa。
稀土元素钪的浸出率为72wt％，稀土钇、镧、铯、钕、镝的浸出率大于87wt％，铁元素的浸出率小于1wt％，钛元素的浸出率小于0.1wt％，硅元素的浸出率小于0.5wt％，铝元素的浸出率小于5wt％。
实施例4
与实施例1不同的是，赤泥与第一矿相重构剂的比例为1g:0.1mL。赤泥与第二矿相重构剂的比例为1g:1.5mL。
稀土元素钪的浸出率为63wt％，稀土钇、镧、铯、钕、镝的浸出率大于83wt％，铁元素的浸出率小于1wt％，钛元素的浸出率小于0.1wt％，硅元素的浸出率小于0.5wt％，铝元素的浸出率小于5wt％。
实施例5
与实施例1不同的是，赤泥与第一矿相重构剂的比例为1g:1mL。赤泥与第二矿相重构剂的比例为1g:2mL
稀土元素钪的浸出率为75wt％，稀土钇、镧、铯、钕、镝的浸出率大于88wt％，铁元素的浸出率小于1wt％，钛元素的浸出率小于0.1wt％，硅元素的浸出率小于0.5wt％，铝元素的浸出率小于5wt％。
实施例6
与实施例1不同的是，中温焙烧时间为120min。
稀土元素钪的浸出率为67wt％，稀土钇、镧、铯、钕、镝的浸出率大于87wt％，铁元素的浸出率小于1wt％，钛元素的浸出率小于0.1wt％，硅元素的浸出率小于0.5wt％，铝元素的浸出率小于5wt％。
实施例7
与实施例1不同的是，酸洗过程的温度为15℃。
稀土元素钪的浸出率为66wt％，稀土钇、镧、铯、钕、镝的浸出率大于86wt％，铁元素的浸出率小于1wt％，钛元素的浸出率小于0.1wt％，硅元素的浸出率小于0.5wt％，铝元素的浸出率小于5wt％。
实施例8
与实施例1不同的是，萃取剂为ROH-磺化煤油和环烷酸，反萃取剂为5mol/L盐酸。
实施例9
与实施例1不同的是，煅烧温度为800℃，煅烧时间为3h。
对比例1
与实施例1不同的是，赤泥不经过三次重构过程，直接与酸进行浸出反应，其中浸出温度为25℃，浸出时间为120min，浸出酸为硫酸。
稀土元素钪的浸出率为40wt％，钇的浸出率为65wt％，镧的浸出率为30wt％，铈的浸出率为20wt％，镝的浸出率为52wt％，铁的浸出率为40wt％，钛浸出率8％；硅浸出率7.3％；铝浸出率31％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：赤泥与矿相重构剂混合后，破坏了稀土元素载体矿物的矿相结构，使得赤泥中金属氧化物转变为对应的简单硫酸盐或氯化盐或硝酸盐等简单矿物酸盐，实现赤泥中各金属矿相的第一次重构，同时也为第二次和第三次重构做好了准备。然后将简单矿物酸盐进行低温焙烧，使得简单矿物酸盐与碱金属离子或铵根离子形成复盐，实现赤泥中矿物矿相的第二次重构。接着继续进行中温焙烧，使得复盐和杂质金属盐热解，实现赤泥中矿物矿相的第三次重构。杂质金属复盐的热解，矿相中会因气体逸出产生多孔结构，同时，复盐热解吸收大量热量，抑制了周围稀土元素热解的进行，从而得到高浸出率稀土元素的浸出液。再通过对上述方法得到的浸出液进行萃取和反萃取、沉淀和净化，然后在经过煅烧，从而得到纯度较高的稀土氧化物，该后续处理浸出液进而得到稀土氧化物的流程短、操作简单，同时可实现矿相重构剂的回收再利用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (36)
1.一种从赤泥中选择性提取稀土氧化物的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述赤泥在第一矿相重构剂的作用下进行第一次矿相重构，得到重构矿物酸盐；其中所述第一矿相重构剂选自酸；
将所述重构矿物酸盐与第二矿相重构剂的混合物进行低温焙烧，进行第二次矿相重构，得到低温焙烧产物，其中所述低温焙烧过程的温度为100~600℃，所述第二矿相重构剂包括碱金属无机盐和/或铵盐的水溶液；所述碱金属无机盐选自Na2SO4、K2SO4、NaCl、KCl、NaNO3和KNO3中的一种或多种；所述铵盐选自(NH4)2SO4和/或NH4HSO4；
将所述低温焙烧产物进行中温焙烧，进行第三次矿相重构，得到中温焙烧产物，所述中温焙烧过程的温度为600~800℃；
对所述中温焙烧产物进行酸洗浸出，得到浸出液；
对所述浸出液依次进行萃取和反萃取，得到反萃液；
对所述反萃液进行沉淀和净化，得到稀土酸盐；以及
对所述稀土酸盐进行煅烧，得到所述稀土氧化物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次矿相重构的步骤包括：将所述赤泥与所述第一矿相重构剂、所述第二矿相重构剂进行混合，然后进行所述第一次矿相重构，得到所述重构矿物酸盐与所述第二矿相重构剂的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述赤泥与所述第一矿相重构剂的重量比为1:0.2~2。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述赤泥与所述第一矿相重构剂的重量比为1:0.5~1.5。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述赤泥与所述第二矿相重构剂的重量比为1:0.1~1。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述赤泥与所述第二矿相重构剂的重量比为1:0.2~0.8。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一矿相重构剂中的酸选自盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述低温焙烧过程的时间为10~240min。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述中温焙烧过程的时间为10~240min。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述低温焙烧过程为变温过程，且所述低温焙烧过程中的升温速率为8~12℃/min。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述中温焙烧过程为变温过程，且所述中温焙烧过程中的升/降温速率为0.1~2℃/min。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述中温焙烧过程为负压焙烧过程，其中，焙烧压力为-8MPa~-0.08MPa。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第三次矿相重构的步骤还包括：对所述中温焙烧过程中产生的尾气进行回收。
14.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述酸洗过程中采用的酸为盐酸、硝酸及硫酸中的一种或多种。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述酸洗过程中每克所述中温焙烧产物对应的酸用量为2~15mL，酸洗时间为10~240min，搅拌强度为100~400rpm；所述酸洗过程的温度为15~90℃。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述萃取和反萃取过程的步骤包括：向所述浸出液中添加萃取剂进行萃取，得到萃取液，其中pH为1~3，O/A比为1:2~6，萃取时间为4~8min；再向所述萃取液中添加反萃取剂进行反萃取，得到所述反萃液，其中所述反萃取过程中的O/A比为1~3:1；
其中，所述萃取剂选自有机磷酸萃取剂、中性磷萃取剂、有机羧酸萃取剂、有机胺萃取剂、有机螯合萃取剂中其中一种或多种，
所述反萃取剂选自硫酸或盐酸。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述萃取剂选自P5O7、Cyanex272、环烷酸和ROH-磺化煤油中的一种或多种。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述沉淀和净化过程包括以下步骤：向所述反萃液中添加碱溶液进行第一次沉淀得到沉淀物，将所述沉淀物用无机酸溶解后，再添加有机酸进行第二次沉淀，得到所述稀土酸盐，所述碱溶液中的碱选自KOH、NaOH和氨水中的一种或多种，所述无机酸选自盐酸或硫酸，所述有机酸选自草酸。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述煅烧过程包括以下步骤：将所述稀土酸盐在800~1000℃下煅烧1~3h，得到所述稀土氧化物。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述赤泥选自拜耳赤泥、烧结赤泥和拜耳烧结赤泥中的一种或多种。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述稀土氧化物中的稀土元素为钪、钇、镧、铯、钕和镝。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法采用的装置包括：
混料单元（10），具有赤泥进口、第一矿相重构剂进口、第二矿相重构剂进口和重构矿物酸盐出口，所述混料单元（10）用于将所述赤泥在所述第一矿相重构剂的作用下进行所述第一次矿相重构以得到重构矿物酸盐，其中所述第一矿相重构剂进口用于供应酸作为所述第一矿相重构剂，所述第二矿相重构剂进口用于供应碱金属无机盐和/或铵盐的水溶液作为第二矿相重构剂；所述碱金属无机盐选自Na2SO4、K2SO4、NaCl、KCl、NaNO3和KNO3中的一种或多种；所述铵盐选自(NH4)2SO4和/或NH4HSO4；
焙烧单元（20），与所述重构矿物酸盐出口相连，所述焙烧单元（20）用于依次对所述重构矿物酸盐与所述第二矿相重构剂的混合物进行第一次焙烧和第二次焙烧，所述第一次焙烧用于使所述重构矿物酸盐进行第二次矿相重构，所述第二次焙烧用于使所述第一次焙烧产生的第一焙烧产物进行第三次矿相重构；
浸出单元（30），与所述焙烧单元（20）的出口相连，所述浸出单元（30）具有酸进口，用于对所述第二次焙烧产生的第二焙烧产物进行酸洗；
萃取单元（40），与所述浸出单元（30）的出口相连，所述萃取单元（40）具有萃取剂进口和反萃取剂进口，用于对所述酸洗产生的浸出液依次进行萃取和反萃取；
固液分离单元（50），与所述萃取单元（40）的出口相连，所述固液分离单元（50）具有稀土酸盐出口，用于分离出所述反萃取得到的反萃液中的稀土酸盐；
煅烧单元（60），与所述固液分离单元（50）的出口相连，所述煅烧单元（60）用于对所述稀土酸盐进行煅烧，得到所述稀土氧化物。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述混料单元（10）包括：
第一反应装置（11），具有所述赤泥进口、所述第一矿相重构剂进口、所述第二矿相重构剂进口和所述重构矿物酸盐出口，所述第一反应装置（11）用于提供所述第一次矿相重构的反应场所；
第一加料装置（12），与所述赤泥进口相连，所述第一加料装置（12）用于提供所述赤泥；
第二加料装置（13），与所述第一矿相重构剂进口相连，所述第二加料装置（13）用于提供所述第一矿相重构剂；以及
第三加料装置（14），与所述第二矿相重构剂进口相连，所述第三加料装置（14）用于提供所述第二矿相重构剂。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述混料单元（10）还包括：
第一搅拌装置，设置在所述第一反应装置（11）内。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其特征在于，所述焙烧单元（20）包括：
第二反应装置（21），与所述重构矿物酸盐出口相连，所述第二反应装置（21）用于向所述第二次矿相重构和所述第三次矿相重构提供反应场所；
第一加热装置（22），用于对所述第二反应装置（21）进行加热。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第二反应装置（21）用于向所述第二次矿相重构提供反应场所以产生所述第一焙烧产物，所述焙烧单元（20）还包括：
第三反应装置（23），与所述第二反应装置（21）相连，第三反应装置（23）用于向所述第三次矿相重构提供反应场所；
第二加热装置（24），用于对所述第三反应装置（23）进行加热。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述焙烧单元（20）还包括：
控压装置（25），用于调节所述第三反应装置（23）内的压力。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第三反应装置（23）还具有第二再生重构剂出口，所述焙烧单元（20）还包括：
第二矿相重构剂回收装置，分别与所述第二再生重构剂出口和所述第二矿相重构剂进口相连，所述第二矿相重构剂回收装置用于回收所述第三反应装置（23）产生的第二再生重构剂并将其返回至所述混料单元（10）中作为至少一部分所述第二矿相重构剂。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述第三反应装置（23）还具有尾气出口，所述焙烧单元（20）还包括：
尾气回收装置（26），与所述尾气出口相连，所述尾气回收装置（26）用于回收所述第三反应装置（23）产生的尾气。
30.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其特征在于，所述浸出单元（30）包括：
第四反应装置（31），与所述焙烧单元（20）的出口相连，所述第四反应装置（31）具有所述酸进口；
第二搅拌装置，置于所述第四反应装置（31）内；以及
第四加料装置（32），与所述酸进口相连，所述第四加料装置（32）用于向所述第四反应装置（31）中提供酸。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述浸出单元（30）还包括：
第三加热装置（33），用于调节所述第四反应装置（31）内的温度。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述萃取单元（40）包括：
第一萃取装置（41），具有所述萃取剂进口，所述第一萃取装置（41）与所述浸出单元（30）的出口相连，用于对所述浸出液进行萃取；
第二萃取装置（42），具有所述反萃取剂进口，所述第二萃取装置（42）与所述第一萃取装置（41）相连，用于对所述萃取得到的萃取液进行反萃取；
第五加料装置（43），与所述萃取剂进口相连，所述第五加料装置（43）用于向所述第一萃取装置（41）提供所述萃取剂；
第六加料装置（44），与所述反萃取剂进口相连，所述第六加料装置（44）用于向所述第一萃取装置（41）提供所述反萃取剂。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述固液分离单元（50）包括：
第五反应装置（51），与所述第二萃取装置（42）的出口相连，具有碱溶液进口，所述第五反应装置（51）用于向固液分离提供反应场所，
第七加料装置（52），与所述碱溶液进口相连，所述第七加料装置（52）用于提供碱溶液。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述第五反应装置（51）具有无机酸进口和有机酸进口，所述固液分离单元（50）还包括：
第八加料装置（53），与所述无机酸进口相连，所述第八加料装置（53）用于提供无机酸；以及
第九加料装置（54），与所述有机酸进口相连，所述第九加料装置（54）用于提供有机酸。
35.根据权利要求33或34所述的方法，其特征在于，所述第五反应装置（51）具有第一再生重构剂出口，所述固液分离单元（50）还包括：
第一矿相重构剂回收装置，分别与所述第一再生重构剂出口和所述第一矿相重构剂进口相连，所述第一矿相重构剂回收装置用于回收所述第五反应装置（51）产生的第一再生重构剂并将其返回至所述混料单元（10）中作为至少一部分所述第一矿相重构剂。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述煅烧单元（60）包括：
第六反应装置（61），与所述第五反应装置（51）的出口相连，所述第六反应装置（61）用于向所述煅烧过程提供反应场所；
第四加热装置（62），用于对所述第六反应装置（61）进行加热。
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