专利名称：一种碱法低温分解稀土精矿的方法
技术领域：
本发明涉及一种碱法低温分解稀土精矿的方法，属于稀土湿法冶金技术领域。
背景技术：
我国是世界最大的稀土生产及出口的国家。在稀土精矿的分解方面我国处于世界领先水平。但是随着我国的科技水平以及工业水平的不断提高，环保要求和节能意识也在不断的进步，对稀土工业的污染物的排放提出了更高的标准。如今稀土分解工艺的格局如下:
(I )、对于混合型的稀土精矿，大部分企业主要采用的浓硫酸高温焙烧法，焙烧矿经水洗除杂后用碳酸氢氨转 型，然后用P5tl7或者P2tl4做萃取剂生产混合碳酸稀土或者单一稀土化合物。由于稀土精矿品位的限制，只有少部分企业采用烧碱法分解混合型稀土精矿。(2)、对于南方离子型稀土矿，以硫酸铵浸出转型后，采用P5tl7和环烷酸萃取分离提纯单一稀土化合物。(3)、对于单一的氟碳铈矿，主要采用氧化焙烧后酸浸和烧碱法分解工艺。无论是浓硫酸焙烧、氧化焙烧还是烧碱法，都存在着较为严重的三废环境污染以及能源消耗较大的问题。研究开发稀土矿冶分离清洁化的生产工艺，解决三废污染问题，降低能源消耗，提高稀土精矿的分解率成为新的研究重点。在这方面，我国的科研工作者做出了很多的努力，例如:中国专利CN 101392332A公开了一种硫酸稀土焙烧矿直接转化提取稀土清洁化生产工艺，根据不同溶度积固体物质互相转化的原理，实现硫酸盐到碳酸盐的直接转化生产，对非稀土化合物等进行低成本全回收，同时水可实现全循环利用，采用中间体除杂工艺回收稀土矿中非稀土 Ca等物质，实现了浓硫酸焙烧工艺提取稀土过程全循环清洁化生产的目的。中国专利CN 101824531 A公开了一种混合稀土精矿液碱低温焙烧分解工艺，涉及一种混合稀土精矿液碱低温焙烧分解工艺，包括以下过程:(1)将混合稀土精矿与氢氧化钠按重量比1: (0.5 1.5)进行混合，(2)将混合后的稀土矿进行焙烧，焙烧温度150°C 550°C，焙烧时间0.5 4小时；(3)将焙烧得到的焙烧矿水洗至中性；(4)水洗后的碱饼用盐酸溶解，控制PH=4 5，得到氯化稀土溶液；(5)盐酸溶解后的钍富集物水洗后封闭堆存或进一步溶解提取钍和稀土。中国专利CN 101186977A公开了一种氟碳铈矿分解方法，该发明采用将氟碳铈矿与碳酸稀土混合后焙烧，利用碳酸稀土中的铈将氟碳铈矿中的氟固化之后再进行酸浸分离铺与非铺稀土，使氟留在富铺洛中，避免了氟的污染。以上几种方法存在的根本问题仍然是能源消耗较大，焙烧矿物的温度都在500°C以上，碱法分解也都至少120°C以上，分解时间较长，对矿物分解的设备要求较高，原料消耗大，成本高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种，该方法在100°C—下通过微波循环加热的方法使稀土精矿充分的分解，大大降低了能源消耗，缩短了分解时间，设备简单，环境污染小，精矿分解率明显提高。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:
本发明提供了一种碱法低温分解稀土精矿的方法，具体步骤为:
(1)、低品位的稀土精矿加入氟化物和盐酸反应，除去精矿中的钙和部分铁，过滤并洗涤滤饼，得到滤液和滤渣I ;
(2)、滤渣I逆流洗涤3次；得到滤液和滤渣II；
(3)、滤渣II或者高品位的稀土精矿与NaOH在陶瓷坩埚中调浆；
(4)、将步骤(3)中的陶瓷坩埚加盖后，放入微波炉内循环加热并保温三次；
(5)、水洗过滤，得到碱饼。步骤(I)中所述的低品位的稀土精矿为稀土氧化物重量含量为40% 65%的稀土精矿。步骤(I)中加入氟化物和盐酸反应的反应条件为:盐酸浓度3mol/L，液固比为8:1，温度95°C，匀速搅拌2小时，氟化物加入量为稀土氧化物重量含量的0.1 5% ;反应结束后在55 °C以上过滤并洗涤。步骤(I)中加入的氟化物为易溶于酸的氟化物。
步骤(I)中加入的氟化物为氢氟酸HF、萤石CaF2、氟化铝AlF3、氟化钠NaF、或氟化钾KF。步骤(2)中，每次逆流水洗时液固比为5ml/g,—次水洗液与步骤(I)中的滤液合并回收。步骤(3)中，高品位的稀土精矿为稀土氧化物重量含量为大于65%的稀土精矿；滤渣II或者高品位的稀土精矿与氢氧化钠固体按质量比为1:(1.2 2.2)加入坩埚混合后，加水调浆，液固比为0.4 0.8ml/g。步骤(4)中所述的陶瓷坩埚放入微波炉内加热到80°C后停止加热，保温10 20分钟，再进行微波加热，循环操作三次。步骤(5)中水洗使用80°C以上的热水洗涤至溶液的pH为7 8，过滤得到碱饼，测得稀土精矿的分解率达到99%以上。本发明步骤(I)中，低品位的稀土精矿加入盐酸浸出的目的是溶解精矿中含钙化合物和部分铁化合物物，加入易溶氟化物的目的是防止进入溶液的稀土离子损失，因为稀土离子与氟离子极易形成氟化稀土沉淀。在55°C以上过滤洗涤是防止部分已溶解的化合物析出。步骤(2)中，3次逆流洗涤基本可以洗除可溶性的化合物，水洗时控制一定的液固比可有效的减少水的用量，避免了水资源浪费。步骤(3)中，因为稀土氧化物含量大于65%的稀土精矿中钙铁含量比较低，不会影响后续的萃取分离稀土，所以可以直接与NaOH混合。NaOH的加入量是过量的，目的是为了促进独居石的分解。稀土氧化物含量大于65%的稀土精矿有白云鄂博精矿、四川冕宁精矿、美国芒延帕斯精矿等。步骤(4)中，矿物吸收水分以后，采用微波加热是通过矿物内水分子的剧烈震动而传递能量，矿物本身的热量由内向外传递，有效促进了矿物的分解，加热到80°C后停止解热，这时矿物与NaOH开始发生反应并放出热量，可以使矿浆的温度进一步的升高并促进反应的发生，低温循环加热可以大大的节省能源。步骤(5)中，由于精矿与NaOH反应易生成Na3PO4，低于80°C时Na3PO4溶解度明显下降容易析出，所以必须使用80°C以上的热水洗涤。相对于以往的稀土精矿的分解方法，本发明的优点为:本发明采用烧碱分解法与微波循环加热法结合，使矿物在低温下就可以完全分解，大大的降低了能源消耗及生产成本，提高了稀土精矿的分解率，工艺简单，容易操控，易于实现工业化生产，具有良好的经济价值和环境效益。
图1为本发明所述的碱法低温分解稀土精矿的方法的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1-实施例6的工艺流程图如图1所示。实施例1
取四川冕宁稀土精矿lkg，稀土氧化物含量为40.67%。加入一定量的HCl和20mlHF，条件如下:盐酸浓度3mol/L，液固比为8: 1，温度95°C，匀速搅拌2小时，反应结束后在60°C过滤并洗涤滤饼后得到滤液和滤渣I。滤渣I逆流洗涤3次后得到滤液和滤渣II，逆流水洗时液固比为5ml/g。
滤渣II与氢氧化钠固体的按质量比为1:1.2加入坩埚混合后，加水调浆，液固比为0.5ml/g。坩埚加盖后，放入微波炉内加热到80°C后停止加热，保温15分钟后再次微波加热，循环操作三次。使用85°C的热水洗涤至溶液的pH为7，过滤得到碱饼。测得稀土精矿的分解率为99.17%。实施例2
取白云鄂博稀土精矿1kg，稀土氧化物含量为56.43%。加入一定量的HCl和12g萤石(CaF2),条件如下:盐酸浓度3mol/L，液固比为8: 1，温度95°C，匀速搅拌2小时，反应结束后在65°C过滤并洗涤滤饼后得到滤液和滤渣I。滤渣I逆流洗涤3次后得到滤液和滤渣II，逆流水洗时液固比为5ml/g。滤渣II与氢氧化钠固体的按质量比为1:1.5加入坩埚混合后，加水调浆，液固比为0.7ml/g。坩埚加盖后，放入微波炉内加热到80°C后停止加热，保温10分钟后再次微波加热，循环操作三次。使用90°C的热水洗涤至溶液的pH为7.5，过滤得到碱饼。测得稀土精矿的分解率为99.36%。实施例3
取美国芒延帕斯稀土精矿1kg，稀土氧化物含量为60.28%。加入一定量的HCl和18gAlF3,条件如下:盐酸浓度3mol/L，液固比为8: 1，温度95°C，匀速搅拌2小时，反应结束后在70°C过滤并洗涤滤饼后得到滤液和滤渣I。滤渣I逆流洗涤3次后得到滤液和滤渣II，逆流水洗时液固比为5ml/g。滤渣II与氢氧化钠固体的按质量比为1:1.8加入坩埚混合后，加水调浆，液固比为0.8ml/g。坩埚加盖后，放入微波炉内加热到80°C后停止加热，保温20分钟后再次微波加热，循环操作三次。使用92°C的热水洗涤至溶液的pH为7，过滤得到碱饼。测得稀土精矿的分解率为99.51%。实施例4
取四川冕宁稀土精矿1kg，稀土氧化物含量为69.62%。该精矿与氢氧化钠固体的按质量比为1:2.0加入坩埚混合后,加水调衆,液固比为0.6 ml/go坩埚加盖后，放入微波炉内加热到80°C后停止加热，保温12分钟后再次微波加热，循环操作三次。使用85°C的热水洗涤至溶液的pH为7.8，过滤得到碱饼。测得稀土精矿的分解率为99.49%。实施例5
取白云鄂博稀土精矿1kg，稀土氧化物含量为66.96%。该精矿与氢氧化钠固体的按质量比为1:1.3加入坩埚混合后,加水调衆,液固比为0.5 ml/go坩埚加盖后，放入微波炉内加热到80°C后停止加热，保温17分钟后再次微波加热，循环操作三次。使用85°C的热水洗涤至溶液的pH为7.2，过滤得到碱饼。测得稀土精矿的分解率为99.27%。实施例6
取美国芒延帕斯稀土精矿1 kg，稀土氧化物含量为68.57%。该精矿与氢氧化钠固体的按质量比为1:2.1加入坩埚混合后，加水调衆，液固比为0.8 ml/go坩埚加盖后，放入微波炉内加热到80°C后停止加热，保温20分钟后再次微波加热，循环操作三次。使用88°C的热水洗涤至溶液的PH为8，过滤得到碱饼。测得稀土精矿的分解率为99.61%。最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，具体步骤为: (1)、低品位的稀土精矿加入氟化物和盐酸反应，除去精矿中的钙和部分铁，过滤并洗涤滤饼，得到滤液和滤渣I ; (2)、滤渣I逆流洗涤3次；得到滤液和滤渣II； (3)、滤渣II或者高品位的稀土精矿与NaOH在陶瓷坩埚中调浆； (4)、将步骤(3)中的陶瓷坩埚加盖后，放入微波炉内循环加热并保温三次； (5)、水洗过滤，得到碱饼。
2.如权利要求1所述的一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，步骤(I)中所述的低品位的稀土精矿为稀土氧化物重量含量为40% 65%的稀土精矿。
3.如权利要求1所述的一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，步骤(I)中加入氟化物和盐酸反应 的反应条件为:盐酸浓度3mol/L，液固比为8: 1，温度95°C，匀速搅拌2小时，氟化物加入量为稀土氧化物重量含量的0.1 5% ;反应结束后在55°C以上过滤并洗涤。
4.如权利要求1所述的一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，步骤(I)中加入的氟化物为易溶于酸的氟化物。
5.如权利要求4所述的一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，步骤(I)中加入的氟化物为氢氟酸HF、萤石CaF2、氟化铝AlF3、氟化钠NaF、或氟化钾KF。
6.如权利要求1所述的一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，步骤(2)中，每次逆流水洗时液固比为5ml/g,—次水洗液与步骤(I)中的滤液合并回收。
7.如权利要求1所述的一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，步骤(3)中，高品位的稀土精矿为稀土氧化物重量含量为大于65%的稀土精矿；滤渣II或者高品位的稀土精矿与氢氧化钠固体按质量比为1:(1.2 2.2)加入坩埚混合后,加水调衆,液固比为0.4 0.8ml/g。
8.如权利要求1所述的一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的陶瓷坩埚放入微波炉内加热到80°C后停止加热，保温10 20分钟，再进行微波加热，循环操作三次。
9.如权利要求1所述的一种碱法低温分解稀土精矿的方法，其特征在于，步骤(5)中水洗使用80°C以上的热水洗涤至溶液的pH为7 8，过滤得到碱饼，测得稀土精矿的分解率达到99%以上。
全文摘要
本发明公开了一种碱法低温分解稀土精矿的方法，属于稀土湿法冶金技术领域。低品位稀土精矿首先需要加入一定浓度的盐酸和易溶氟化物去除稀土精矿中的钙和部分铁，然后与NaOH按一定的比例调浆，高品位的稀土精矿可直接与NaOH按一定的比例调浆，然后采用微波循环加热法在80℃左右将稀土精矿分解，分解率达99%以上。与现有技术相比，本发明采用碱法微波加热的方法在低温条件下将稀土精矿分解，大大节省了能源，提高了分解效率，防止了有害气体的溢出，有效保护了环境，降低了生产成本。
文档编号C22B3/12GK103103350SQ20131004441
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者李梅, 张晓伟, 柳召刚, 王觅堂, 胡艳宏, 阳建平, 刘佳 申请人:内蒙古科技大学