1、第二章第二章 稀土精矿的分解稀土精矿的分解第一节 独居石精矿的分解第二节 氟碳铈独居石混合型精矿的分解第三节 离子吸附型稀土矿的处理第四节 磷钇矿及褐钇铌矿的分解稀土矿分解方法及比较稀土矿分解方法及比较 独居石主要含：REPO4、Th3(PO4)4、U3O8 精矿成分RE2O3 ThO2 U3O8 P2O550%60%5%6%0.3%0.5%25%27%工艺流程图一、独居石精矿碱分解二、从碱分解产物中提取稀土和除镭三、Na3PO4的回收第一节第一节 独居石精矿的碱分解独居石精矿的碱分解二、从碱分解产物中提取稀土和除镭(1)稀释、洗涤、过滤RE(OH)3(2)HCl优溶：终点pH=4.04.5，
2、RE进入溶液，Fe,Th,U进入渣(3)硫酸钡共沉淀除镭 7080，加(NH4)2SO4和BaCl2溶液 镭，钡离子半径相近共沉淀（载带）三、Na3PO4的回收 上清液+12次洗液：NaOH 2mol/L,P2O5 20g/L 浓缩、冷却结晶：Na3PO412H2O 再溶解、除铀：加Zn粉、FeSO4后再加Ca(OH)2 冷却、结晶：纯Na3PO412H2O 氟碳铈独居石混合型精矿的特点一、浓硫酸焙烧分解法二、苛性钠溶液分解法三、苏打焙烧法四、氯化法第二节第二节 氟碳铈氟碳铈-独居石混合型精矿的处理独居石混合型精矿的处理氟碳铈氟碳铈独居石混合型精矿的特点独居石混合型精矿的特点 氟碳铈矿与独居石
3、相对比例在9:1-1:1之间，且与精矿品位无关 精矿品位变化较大（50%，55%，60%），以铈组元素为主（铁矿物、萤石、重晶石、磷灰石等）萤石的粒度比含稀土矿物的粒度大 放射性元素含量显著低于独居石精矿一、浓硫酸焙烧分解法1.原则流程2.焙烧过程(1)浓硫酸焙烧的主要反应(2)焙烧过程的影响因素(3)工业实践3.焙烧料的浸出4.从浸出液中提取稀土 硫酸复盐法（有机溶剂萃取法）混合精矿浓硫酸焙烧焙烧产物尾气水浸溶液（RE、Th）尾渣分离提纯稀土和钍冷却吸收混合酸废气净化排空硫酸焙烧法的原则流硫酸焙烧法的原则流程程(1)浓硫酸高温强化焙烧的基本反应Th 3（PO4)4+6H2SO4=3Th(SO
4、4)2+4H3PO42REFCO3+3H2SO4=RE2(SO4)3+2HF+2CO2 +H2O 2REPO4+3H2SO4=RE2(SO4)3+H3PO4CaF2+H2SO4=CaSO4+2HFSiO2+4HF=SiF4 +2 H2OFe2O3+H2SO4=Fe2(SO4)3+3 H2O当温度高于300时当温度高于200时2H3PO4=H4P2O 7+H2OH4P2O 7=2HPO3+H2OH2SO4=SO3 +H2OSO3=SO2 +0.5O2Th(SO4)2+H4P2O 7=ThP2O7+2 H2SO42 焙烧过程(2)焙烧过程的影响因素焙烧过程的影响因素 浓硫酸用量：矿酸比=1:11:
5、1.7 硫酸消耗：稀土分解（主反应）、脉石分解、H2SO4分解损失 焙烧温度：250 300 300350500600 要求：RE：可溶；Th,P,Fe,Ca：不溶 温度过高H2SO4分解，难溶 温度过低分解慢、分解不完全、钍易被浸出 焙烧时间：4080min(3)焙烧的工业实践 设备 操作条件 经济技术指标 分解率93%除磷率90%除钍率95%尾气净化率98%3 焙烧料的浸出 温度低温有利（冷水或返液）固液比1:78(4060g/L)时间搅拌12h，静置48h 除杂 Fe/P60%）、细粒度 苛性钠溶液分解法的主要过程1.酸浸（化选）除钙2.液碱分解3.盐酸优溶5.硫酸全溶1.酸浸（化选）除
6、钙 CaF2 +2HCl =CaCl2 +2HFCaCO3 +2HCl =CaCl2+H2O +CO2 部分REFCO3也参与反应3REFCO3 +6HCl =2RECl3 +REF3 +3H2O+3CO2RECl3+3HF=REF3 +3HCl2.液碱分解REFCO3+3NaOH =RE(OH)3 +Na2CO3 +NaFREPO4+3NaOH=RE(OH)3+Na3PO4Th3(PO4)4+12NaOH=3Th(OH)4+4Na3PO4REF3+3NaOH=RE(OH)3+3NaFCaF2+2NaOH=Ca(OH)2+2NaF3BaSO4+2NaOH=Ba(OH)2+Na2SO4 3.盐酸
7、优溶第一步:加HCl调pH 12,RE(OH)3RECl3,Th与Fe也溶于HCl中第二步:加RE(OH)3或碳酸稀土,pH=44.5,沉淀Th,Fe (表2-5)4.优溶渣的硫酸全溶 REPO4+3H2SO4=RE2(SO4)3+2H3PO4 2REF3+3H2SO4=RE2(SO4)3 +6HF 2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O Th(OH)4+3H2SO4 =Th(SO4)2 +4H2O三、苏打焙烧法 原则流程1 焙烧过程主要反应2 焙烧产物的处理苏打焙烧法处理混合精矿的原则流程混合精矿混合Na2CO3焙烧湿球磨水洗过滤洗液滤饼酸洗洗液滤饼酸浸H2SO4过滤渣
8、溶液分离提取稀土和钍排放HCl（0.30.6mol/L）1 焙烧过程主要反应主反应2REFCO3+Na2CO3=RE2O3 +2NaF+3CO2 2CeFCO3+Na2CO3+0.5O2=CeO4 +2NaF+3CO22REPO4+3Na2CO3=RE2O3 +2Na3PO4+3CO2 2Th3(PO4)4+6Na2CO3=3ThO2 +4Na3PO4+6CO2 副反应 CaF2+Na2CO3=CaCO3+2NaFBaSO4+Na2CO3=BaCO3+Na2SO42 焙烧产物的处理 湿磨：加水球磨 水洗：温度80，固液比1:5，1.5hr 盐酸洗涤：0.30.6mol/L,除去碳酸钙和碳酸钡
9、硫酸浸出：1.52.0mol/L H2SO4，6065 ，12hr 洗涤：1.0mol/L H2SO4 硫酸稀土溶液中提取和分离稀土：硫酸复盐法或萃取法四 氯化法基本原理 RE2O3+3C+3Cl2=2RECl3 +3CO CeO2+2C+2Cl2=CeCl4 +2CO REPO4+3C+3Cl2=2RECl3 +POCl3+3CO REPO4+3CO+3Cl2=2RECl3 +POCl3+3CO2 2POCl3+2CO=2P+2CO2+3Cl2 工艺过程 原则流程 1 配料及制团：精矿:碳粉=1:0.11，2 烘干：120130 ，2024hr 3 氯化：1100混合精矿（RE2O360%）
10、配料粘接剂制团烘干氯化无水氯化稀土氯化残渣多级冷凝含氯尾气冷凝物炉气还原剂Cl2碱中和水浸废气次氯酸钠钍渣溶液石灰中和排放NaOH第三节 离子吸附型稀土矿的处理一、矿物原料的特征二、处理方法与基本原理三、原则工艺流程及淋洗过程主要影响因素一、离子吸附型稀土矿的特征一、离子吸附型稀土矿的特征 特征 原生矿经风化淋积后形成 稀土含量低（0.08%0.3%)矿化均匀且稳定、配分全、中重稀土含量高、采冶性能好、放射性元素含量低 难以选矿富集二、处理方法与基本原理二、处理方法与基本原理 方法电解质溶液渗浸法 原理阳离子交换反应 Al2Si2O5(OH)4 mnRE+3nMe Al2Si2O5(OH)4
11、m 3nMe +nRE3+基本规律 电解质溶液阳离子种类：H+NH4+Na+电解质溶液浓度：浓度，浸出率。温度：无明显影响 时间：交换速度快三、三、原则工艺流程及淋洗过程主要影响因素 方法矿槽渗浸法 浸出剂NaCl,(NH4)SO4 工艺过程 NaCl和(NH4)SO4浸淋两种方法的比较 目前存在的问题 浸出周期长，生产不连续，稀土实收率低，化工原材料消耗高，尾渣量大，影响生态环境1.原矿渗浸设备渗浸淋洗曲线影响因素 淋洗剂浓度 pH值2.提取稀土沉淀法 草酸沉淀法 碳铵沉淀法萃取法 P204 环烷酸原则工艺流程原则工艺流程原矿（0.080.3%RE2O3）淋 洗12%(NH4)2SO47%N
12、aCl或淋洗液尾渣沉 淀或NH4HCO3饱和H2C2O4过 滤滤液液滤饼洗 涤烘 干灼 烧再 生澄 清或NH4OHNaOHpH66.5清液渣补充浸出剂水RE2O3（110）（850）硫铵法产品含RE2O392%稀土含量稍大（1%3%）Y2O3配分略低（0.40.8%)杂质含量低回收率高（70 85%）硫铵可挥发废水利于植被 食盐法产品含RE2O392%稀土含量稍小（1%3%）Y2O3配分略高（0.4 0.8%)杂质含量高回收率低（65 70%）钠不挥发废水不利于植被两种渗浸法的比较两种渗浸法的比较 硫铵法优于食盐法硫铵法优于食盐法化工原料消耗小，回收率高，化工原料消耗小，回收率高，单位成本低单
13、位成本低20%20%左右左右第四节 磷钇矿及褐钇铌矿的分解一、磷钇矿的分解二、褐钇铌矿的分解一、磷钇矿的分解磷钇矿的特点：1）重稀土高，钇占稀土总量的60%左右 2）钍含量低，12%3）比独居石矿难分解磷钇矿的分解方法 1）浓硫酸焙烧法：磷钇矿硫酸焙烧草酸沉淀或萃取 2）苛性钠压煮法：矿碱比为1:22.5，温度210左右 3）其他方法，如碱熔融、苏打烧结等 酸分解法硫酸法磷酸盐矿物、氟碳酸盐矿物盐酸法硅酸盐矿物（褐帘石、硅铍钇矿）氢氟酸法铌钽酸盐矿物（褐钇铌矿、铌钇矿）优点：分解能力强，品位、粒度要求不严，适用面广缺点：选择性差，腐蚀严重，操作条件差，三废多 碱分解法苛性钠分解和碳酸钠焙烧法：磷酸盐矿物、氟碳酸盐矿物优点：工艺方法成熟、设备简单，综合利用程度高缺点：对品位、粒度要求严，污水排放量大 氯化法耐腐蚀设备较难解决，放射性元素分布广，所得熔盐成分复杂劳动条件差。稀土矿分解方法及比较稀土矿分解方法及比较
