稀土化选矿管道化碱转新工艺

2020-08-05王志张放

世界有色金属 2020年10期

关键词：碱液闪蒸矿浆

王志，张放

（中铝山东工程技术有限公司，山东淄博 255000）

稀土矿的分解是稀土冶金过程中一个重要的工序，该工序的优劣决定了稀土冶金的能耗，水耗，设备自动控制水平等，目前稀土分解有：浓硫酸法、烧碱法、纯碱法、高温氯化法、氧化焙烧法、压煮法等，目前生产中主要应用的是浓硫酸法和烧碱法。

1 烧碱法简介

20世纪70年代研制出了高品位包头精矿经化选除钙后，直接用烧碱分解生成氢氧化稀土，再经盐酸溶解、浓缩结晶等制备成氯化稀土产品工艺。用烧碱分解稀土矿物，由于分解过程无酸性有害气体产生，因此烧碱分解稀土矿工艺已得到了广泛应用。

1.1 碱转目的

化选后的稀土矿与碱作用，采用加热方式，直接分解生成氢氧化稀土，杂质氟、磷等生成易溶于水的氟化钠和磷酸三钠，在水洗时将其去除，从而获得符合下一步酸溶要求的氢氧化稀土。

1.2 碱转反应原理[1]

稀土化选矿与碱液的反应为固液反应，液碱中的碱分子扩散至矿颗粒表面，与矿物反应。利用烧碱能直接将稀土精矿分解，精矿中的氟碳铈镧矿、独居石和少量萤石等与NaOH作用生成不溶于水的氢氧化物，而氟和磷则以生成易溶于水的氟化钠和磷酸三钠及碳酸钠。在水洗时将杂质除去。其反应如下：

氟碳铈镧矿的分解：

REFCO3+3NaOH=RE（OH）3+NaF+Na2CO3

独居石的分解：REPO4+3NaOH=RE（OH）3+Na3PO4

Th3（PO4）4+12NaOH=3Th（OH）4+4Na3PO4

萤石的分解：CaF2+2NaOH=Ca（OH）2+2NaF

1.3 传统稀土化学矿碱转工艺方法

稀土化选矿中加入一定浓度的碱液,控制一定温度，使其分解生成难溶的氢氧化稀土。由于稀土精矿碱分解是固相的精矿与液相的氢氧化钠之间的反应,所以，适当的固液比及强烈的搅拌有利于反应产物及时扩散离开精矿固体表面,使精矿表面能不断地与碱接触,增大反应机会和加快反应速度.分解后再经水洗除去氟磷等杂质,然后获得符合要求的氢氧化稀土。常用的有三种工艺：液碱常压分解法、固碱电场分解法与浓碱电加热分解法。

（1）液碱常压法[1]：化选矿含REO约70%,液碱浓度50%～60%,矿：碱=1：1.3～1.5,在140℃下分解6～8小时,分解率达97%以上。

（2）固碱电场分解[2]：将化选矿（含水12%～14%）与固体片碱按一定的比例混合, 矿：碱=1：0.8,搅拌混匀后通电分解15～20分钟,物料变成橘黄色,分解反应完成。

（3）浓碱液电加热分解[3]：采用烧碱溶液浓度70%，矿：碱=1：0.8,电加热，沸点达160℃下分解30分钟，即完成分解反应。

上述三种分解方法优点：三种碱法的分解率都比较高，对环境的影响比酸法低。其缺点：①碱耗高，且需要使用固体碱或高浓度碱配料，洗涤液中的碱循环困难；②流程为间断流程，自动化程度低，劳动强度大③废水量大，对环境影响大，水处理费用高。④能耗高，高温物料余热没有利用。

2 稀土化选矿管道化碱转新工艺介绍

2.1 管道化碱转的依据

要解决高浓度碱转的弊端，采用低浓度液碱碱转无疑是一较佳的途径，为此开展的试验研究表明[4]：包头稀土精矿低浓度碱转条件为温度200℃～250℃；NK：200～250g/l；固含：150～300g/l，保温时间：1～2小时。碱转分离液中的杂质对碱转率没有负面影响，经调配后可以循环使用；碱转后液固分离，只需要对滤饼进行洗涤，洗涤后的洗液进行加钙除杂，即可满足杂质项如，氟、磷、碳酸根的物料平衡。除杂后的洗液蒸发浓缩后返回使用。低浓度碱转试验的成功为采用管道化碱转创造了条件。