氟碳铈矿-独居石混合稀土精矿的硫酸强化焙烧工艺实例

图1中所示的是生产中的强化高温硫酸焙烧分解混合型稀土精矿的前处理原则工艺流程。在生产过程中使用的主要设备和技术条件如下。

图1  高温硫酸焙烧混合稀土精矿及前处理原则工艺流程

一、硫酸焙烧

焙烧过程的主要设备是钢板卷制、内衬防腐耐火砖的回转窑。窑头砌燃烧室，燃料可用重油、煤炭。物料在窑内的焙烧时间长短和窑的长度、转数、坡度相关。生产中的技术条件为：

矿∶酸（硫酸浓度为92%）=1∶（1.2～1.4）；

窑头温度700～800℃；

窑尾温度220～270℃；

精矿分解率约93%。

二、浸出和净化

从回转窑出来的热焙烧产物在调浆槽内用一次洗渣液调成浆状，同时加入FeCl₃溶液，然后经泵转入浸出槽。在浸出槽中搅拌浸出同时加入MgO中和残余酸，至pH=3.5～4.0，用板框式压滤机分离渣和浸出液。为了提高稀土收率，浸出渣须经过二次洗渣操作。生产中的技术条件为：

固液比（质量∶体积）=1∶（10～15）；

Fe/P=2～3；

浸出时间2～3h；

浸出温度  常温；

中和pH值3.5～4.5。

净化后浸出液的技术要求：

REO=25～40g/L；

Fe₂O₃＜0.05g/L；

PO₄^3－＜0.005g/L；

ThO₂＜0.001g/L。

三、溶剂萃取转型

采用二（2－乙基已基）磷酸（即P₂₀₄）萃取剂将硫酸溶液中的稀土全部萃入有机相，而后以盐酸为反萃取液，可以将稀土硫酸溶液转化为稀土盐酸溶液。在萃取转型的过程中可以从萃余液中排除Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋等杂质，并且通过控制反萃取剂浓度和流量使稀土溶液的浓度得到富集。工业上根据用户对产品的要求，有时在转型前首先用与前同样的萃取剂进行钕钐分组，分组的萃余液中稀土元素是La～Nd 。反萃溶液中稀土元素是钐后的中重稀土元素，用草酸或碳酸氢铵沉淀后，可直接回收钐、铕、钆富集物。La～Nd元素的萃余液再进入萃取转型工序。钕钐分组和萃取转型均用分馏萃取方式，主要技术条件如下。

钕钐分级

级数：萃取＋洗涤＋反萃取=7级＋13级＋8级=28级

有机相组成：1mol/L P₂₀₄－煤油

反萃取剂酸度：6mol/L盐酸

La～Nd萃取转型

级数：

级数：萃取＋澄清＋反萃取=7级＋2级＋6级=15级

有机相组成：同钕钐分组

La～Nd料液酸度：pH=1～4.5

反萃剂及酸度：6mol/LHCl

反萃液的质量要求：REO=250～270g/L、SO42－＜0.179g/L、Fe2O3＜0.418g/L如果萃取液中SO₄^2－不符合要求，可以定量加入BaCl²除去。

四、蒸发浓缩

蒸发浓缩过程在蒸汽夹套加热、内衬搪瓷的蒸发罐内进行。蒸发过程的技术参数如下：

罐内真空度   6×10⁴Pa；

蒸发温度     108～115℃；

蒸气压力     0.3～0.4MPa。

五、碳酸稀土制备

浸出液加入碳酸氢铵可以直接制备碳酸稀土，生产中主要技术条件如下：

浸出液稀土浓度REO=30～50g/L；

沉淀温度  40～60℃；

搅拌转速  60～80r/min；

碳酸稀土要求  REO≥43%，Fe₂O₃≤0.5%，SO₄^2－≤2%。