CN1142542A - 碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺及设备 - Google Patents

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李德虎
冯婕
石绍海
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Abstract

本发明涉及碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺及设备。其特点是：在温度为251-300℃、压力大于1.8MPa、小于2.0MPa、氢氧化钠与矿石重量比小于或等于1，且大于0.8的条件下，搅拌分解矿石，分解时间为3-4小时，分解率达98％以上。本发明采用载体油输送热能循环加热系统，高压反应釜的夹套内载体油在较低压力下运行可获得较高的工作温度，有效地解决了现有碱水热法分解稀土精矿采用蒸气加热，高压釜夹套易爆炸、难以实现工业化生产的技术难题。

Description

碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺及设备
本发明涉及碱水法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺及设备，适用于分解独居石、氟碳铈矿、混合矿及其它稀土矿的工业化生产。
目前，采用常压氢氧化钠分解独居石精矿的工业化生产工艺已十分普遍，其主要工艺参数如下：氢氧化钠与矿石重量比为1.3-1.4、精矿粒度：-300目、氢氧化钠浓度(％)：50％、碱水热分解在常压和140℃温度条件下搅拌进行，分解时间：4-12小时，精矿分解率达98-99％。该工艺具有设备简单、反应温度低、混合氢氧化稀土易溶于酸、精矿分解率高、无废气排放，对环境污染轻等优点。但在分解过程中会发生碱分解液大量外溢的“冒槽”现象，当稀土精矿中硅、钛等杂质含量较高的情况下，还会发生碱溶浆在反应锅壁和底部结成水泥状垢，造成搅拌困难的“发胀”事故，同时还存在精矿要细磨和分解时间长、氢氧化钠浓度高、设备腐蚀严重，使用寿命低等弊端。为此，又研究出加压碱液热解法(压热法)，其主要工艺参数如下：精矿粒度：-200目占97％以上，氢氧化钠与矿石重量比：1-1.5，氢氧化钠浓度(重量百分比)：55-65％，分解压力：2--3.2MPa，分解温度：222-250℃，分解时间6小时。精矿分解率达到96-99％。这种方法精矿粒度大，不必细磨，但存在设备复杂、腐蚀严重等弊端。国内一些厂家曾试图采用加压碱液热解法用于工业化生产，但因其高压反应釜采用蒸气加热，因水的饱和蒸气压力过高，试验时易出现高压釜水套爆炸事故，安全性差，不易实现工业化生产。CN86105892A发明专利文件公开了一种稀土金属矿石的处理方法，它用浓碱金属氢氧化物水溶液处理稀土金属矿石，以氢氧化物的形式回收稀土金属，其特点是：在恒定压力和100-200℃温度条件下，搅拌处理矿石，使用的氢氧化钠与矿石的重量比：低于1且高于0.5，或者氢氧化钾与矿石的重量比低于1.4且高于0.7，分解时间为3小时左右，分解率为95.1-97.2％分解反应在搅拌反应釜内进行，其釜内恒压从一个大气压直至3×106帕斯卡，对于每一种压力值来讲，温度控制的最佳值可采用预先试验的方法确定，氢氧化钠的浓度为20-65％，其矿石可用传统的干法磨碎或水磨破碎，但优先采用在浓氢氧化钠水溶液存在下，温度低于100℃时进行破碎。该发明人认为：采用这种方法对每一个工作压力来讲，水的蒸发值是固定的，反应结束时，分解条件与工艺开始时的条件一样严格，与传统工艺相比，可节省大量的氢氧化钠。但该申请文件尚未提及在较高温度和压力条件下实施该发明的工业化生产方法及安全措施。
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种节能、节电、分解时间短、氢氧化钠用量少、操作安全，并适用于工业化生产的采用油加热系统在较高温度和压力条件下的碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺及设备，它可有效地解决现有采用蒸汽加热高压反应釜在较高的温度和压力下进行碱水热法分解稀土金属矿石的生产工艺操作不安全，易发生爆炸事故的技术难题。
本发明的目的采取以下措施来实现：
本发明是一种碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺及设备，该工艺采用氢氧化钠水溶液分解稀土精矿，以氢氧化物的形式回收稀土金属，其氢氧化钠与矿石的重量比小于或等于1，且大于0.8，NaOH的浓度(重量百分比)：30-40％，分解时间3-4小时，分解在搅拌高压反应釜内进行。矿石可用传统的干法磨碎或水磨破碎，也可采用在混料罐内低于100℃时与氢氧化钠水溶液进行预分解，碱水热分解产物氢氧化稀土采用盐酸浸出，经酸浸、洗涤、蒸发、浓缩、结晶等工序制成氯化稀土，碱性滤液进行蒸发、浓缩回收；其特征在于：1)碱水热分解温度为251-300℃，碱水热分解不锈钢高压反应釜内分解压力大于1.8MPa，小于2.0MPa；2)采用由载体油燃煤加热炉(12)、热媒循环泵(11)、供油总管(13)、回油总管(14)和碱水热分解不锈钢高压反应釜(2)、钢制混料反应罐(1)、氢氧化稀土酸浸罐(7)、氯化稀土蒸发浓缩罐(5)、碱性滤液蒸发浓缩罐(10)等反应釜和油量调节阀(17)构成的载体油输送热能循环加热系统，将热能输送给各反应釜的加热方式。
本发明碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺的载体油输送热能循环加热系统(图1)；其特征在于：与载体油燃煤加热炉(12)的载体油出口(16)相接的供油总管(13)及其载体油入口(15)相接的回油总管(14)分别与碱水热分解不锈钢高压反应釜(2)、钢制混料反应罐(1)、氢氧化稀土酸浸罐(7)、氯化稀土蒸发浓缩罐(5)、碱性滤液蒸发浓缩罐(10)的夹套的热载体入口、出口支管相接通，在各反应釜的夹套的热载体入口支管上设有油量调节阀(17)，回油总管(14)的末端设有热媒循环泵(11)，构成载体油输送热能循环加热系统。
由于本发明碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺采用在较高温度和压力下进行碱水热分解，在氢氧化钠浓度低，矿石无须过细磨碎、工艺流程简单的情况下，也可取得分解时间短，矿石分解率高的良好效果，并可有效提高设备的使用寿命。还由于本发明采用载体油输送热能循环加热系统，在300℃时，油载热体压力较饱和蒸气压力小70倍，使高压反应釜的夹套内载体油在较低的压力下运行，获得较高的工作温度，即使高压釜内的分解温度超过300℃，压力超过2.0MPa的工作条件下，高压反应釜夹套内载体油加热系统仍可安全运行，无爆炸事故发生，有效地解决了现有技术碱水热法在较高温度和压力条件下分解稀土精矿高压釜夹套易爆炸，难以实现工业化生产的技术难题，采用这种载体油输热能循环系统还具有节电、节水等优点。
本发明附图的图面说明如下：
图1为本发明碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺的载体油输送热能循环加热系统示意图。
图中：1-钢制混料反应罐，2-碱水热分解不锈钢高压反应釜，5-氯化稀土蒸发浓缩罐，7-氢氧化稀土酸浸罐，10-碱性滤液蒸发浓缩罐，11-热媒循环泵，12-载体油燃煤加热炉，13-供油总管，14-回油总管，15-载体油入口，16-载体油出口，17-油量调节阀。
图2为本发明实施例--碱水热法从氟碳铈矿分解制备氯化稀土的工艺流程图。
图3为本发明实施例-碱水热法从氟碳酸铈矿分解制备氯化稀土的工艺设备流程图。
图中：3-氢氧化稀土浆液冷却罐，4-碱性滤液压滤机，6-酸性滤液压滤机，8-氯化稀土结晶盘，9-碱性滤液氟化钠，硅酸钠分离回收装置。
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详述：
图2、图3为本发明的一种实施例--碱水热法分解制备氯化稀土的工艺及设备流程图。矿石采用山东微山氟碳铈稀土精矿，精矿粒度-200目，氢氧化钠与矿石的重量比为0.8、碱水热分解温度280-300℃，釜内压力大于1.8MPa，小于2.0MPa，NaOH重量百分比浓度30％，分解时间3小时，矿石分解率99％，氢氧化稀土酸浸PH＝3.5-4.3。加热系统采用本发明载体油输送热能循环加热系统，载体油采用WD系列导热油，载体油燃煤加热炉选用QXG1型燃煤有机载体加热炉，生产过程中运行安全、可靠、加热效果良好，未曾出现过爆炸事故。
碱水热分解高压反应釜采用钢-镍复合板焊接制成，采用本发明建年产1000吨氯化稀土生产线，设备投资仅为硫酸焙烧工艺生产线的40％，无废气排放，产品质量达国家标准。
本发明与现有技术相比：
1、节电、节水、节能；
2、操作安全；
3、无废气排放，三废治理费用低；
4、设备投资低；
5、产品成本低。

Claims (2)

1、一种碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺，它采用氢氧化钠水溶液分解稀土精矿，以氢氧化稀土形式回收稀土金属，其氢氧化钠与矿石的重量比小于或等于1，大于0.8，NaOH的重量百分比浓度为30-40％，分解时间为3-4小时，分解在搅拌高压反应釜内进行，矿石可用传统的干法磨碎，或水磨破碎，也可采用在混料罐内低于100℃时与氢氧化钠水溶液进行预分解，碱水热分解产物氢氧化稀土采用盐酸浸出，经酸浸、洗涤、蒸发、浓缩、结晶等工序制成氯化稀土，碱性滤液进行蒸发回收，其特征在于：
1)碱水热分解温度为251-300℃，碱水热分解不锈钢高压反应釜内分解压力大于1.8MPa，小于2.0MPa；
2)采用由载体油燃煤加热炉(12)、热媒循环泵(11)、供油总管(13)、回油总管(14)和碱水热分解不锈钢高压反应釜(2)、钢制混料反应罐(1)、氢氧化稀土酸浸罐(7)、氯化稀土蒸发浓缩罐(5)、碱性滤液蒸发浓缩罐(10)等反应釜和油量调节阀(17)构成的载体油输送热能循环加热系统，将热能输送给各反应釜的加热方式。
2、一种碱水热法从稀土精矿分解制备氯化稀土的工艺的载体油输送热能循环加热系统；其特征在于：与载体油燃煤加热炉(12)的载体油出口(16)相接的供热总管(13)及其载体油入口(15)相接的回油总管(14)分别与碱水热分解不锈钢高压反应釜(2)、钢制混料反应罐(1)、氢氧化稀土酸浸罐(7)、氯化稀土蒸发浓缩罐(5)、碱性滤液蒸发浓缩罐(10)的夹套的热载体入口、出口支管相接通，在各反应釜的夹套的热载体入口支管上设有油量调节阀(17)，回油总管的末端设有热媒循环泵(11)，构成载体油输送热能循环加热系统。
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