一种旋转床处理稀土精矿的方法与流程

本发明涉及稀土冶金
技术领域：
，并且更具体地，涉及一种旋转床处理稀土精矿的方法。
背景技术：
：我国的稀土储量为世界首位，然而在已探明的稀土矿中，大多数都成分复杂、稀土含量少，不利于工业直接应用。目前用于工业生产的混合稀土精矿的稀土含量一般为50％-60％，而原矿的稀土含量则远低于此水准，故需将稀土原矿中的脉石矿物及有害杂质成分有效去除，即经选矿处理获得稀土精矿后，再提取稀土。但混合型稀土矿物中含有的稀土磷酸盐矿物(独居石)即使在高温条件下也十分稳定，在常温下更是难以用酸分解，虽然已有的硫酸焙烧和烧碱分解这两种方法技术成熟，并在工业上大量应用，但在环保、节能方面存在弊端。稀土精矿浓硫酸高温焙烧时焙烧温度一般在600℃-800℃之间，会产生大量含氟化硅、氟化氢、二氧化硫、三氧化硫等的强酸性废气和高放废渣，目前还没有经济有效、为企业所能接受的处理方法，日积月累对环境产生的危害越来越不容忽视。用烧碱分解稀土矿物是一种经典的分解方法，烧碱法分解混合型稀土精矿与独居石相同，也需要用高稀土含量的稀土精矿作原料。由于分解过程中无酸性有害气体产生，故无须庞大复杂的废气处理设备，因此这一工艺已经得到了较快推广。但是由于烧碱价格的上涨，且后续工艺需要大量的酸进行溶解，严重影响了生产厂家的经济效益。氯化氨焙烧分解混合型稀土精矿提取稀土工艺，是一种通过NH4Cl在一定温度条件下分解成HCl使矿物中的稀土氯化为稀土氯化物的方法。该方法需要采用两次焙烧，第一次，用碳酸钠与包头混合型稀土精矿混匀焙烧使混合型稀土精矿中的独居石和氟碳铈矿分解成稀土氧化物和氟化钠，水洗分离得到稀土氧化物进行第二次焙烧，用氯化氨将在第一次焙烧中生成的稀土氧化物氯化为稀土氯化物，再经水洗得到稀土氯化物。但是该工艺中需要两次焙烧、两次水洗，存在过程复杂，成本高等缺点。技术实现要素：对于现有技术中存在的上述问题，为解决稀土精矿现有技术中存在“三废”严重、烧碱用量大成本高、后续工艺需要大量酸溶解等不足之处，提供一种旋转床处理稀土精矿方法。在本发明的方法中，本发明焙烧过程无需大量用碱，焙烧产物提取稀土可直接加水浸出，不用引入酸、碱，其成本低、经济效益好、环保指标良好。根据本发明的一个方面，提供一种旋转床处理稀土精矿的方法，包括以下步骤：1)将稀土精矿、碳酸钠、氯化剂、粘结剂按照重量比例进行配料、搅拌混匀，得到混合物料；2)将混合物料进行球团成型，制得含水生球团；3)将含水生球团烘干或晾干，得到稀土干球团；4)将稀土干球团采用旋转床进行焙烧，得到热态球团；5)将热态球团水淬，加入氯化钙进行湿式磨矿，得到矿浆；6)将矿浆过滤或抽滤并淋洗洗涤，使固液分离，得到滤渣和氯化稀土溶液。根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中稀土精矿中稀土矿物包含磷酸盐、氟碳酸盐。根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中稀土精矿、碳酸钠、氯化剂、粘结剂的重量配料比例为100：5-35：30-100：3-15。根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中稀土精矿中REO的重量含量为20％-60％。根据本发明的一个实施例，其中步骤2)中含水生球团的球团粒径为6mm-12mm。根据本发明的一个实施例，其中步骤3)中稀土干球团含水量为0.5％-3％。根据本发明的一个实施例，其中步骤4)中旋转床炉膛为密闭结构。根据本发明的一个实施例，其中步骤4)进行密闭式无氧焙烧。根据本发明的一个实施例，其中步骤4)中进行焙烧的温度为750℃-1000℃。根据本发明的一个实施例，其中步骤5)中所述氯化钙的加入量为热态球团重量的1％-20％。采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：1)本发明中采用旋转床进行密闭式焙烧，能有效控制烟尘产生，对焙烧过程中产生的有害气体也能进行有效控制，防止外逸，具有重要的环保意义。2)本发明中的旋转床采用蓄热式燃气热辐射管进行加热，一方面节能降耗，对助燃空气进行预热，使利用低燃值气体就可燃烧到较高温度，另一方面焙烧气氛与燃烧气体和外界空气隔离，减少了对焙烧气氛的稀释，更有利于反应的进行，可减少加入剂的加入量，降低成本。3)本发明中无需大量烧碱焙烧且焙烧产物不用大量酸溶解，也无需多次焙烧、水洗，本发明的方法直接进行一步焙烧-水洗，即可得到稀土氯化物产品，其工艺简单，成本较低，经济效益较好。4)本发明中采用旋转床在隔绝空气下进行无氧焙烧，可避免焙烧过程中三价Ce被氧化成四价Ce，四价Ce较难于与Cl形成氯化物，在水洗过程中进入渣中，影响稀土总收率。因此本发明隔绝空气焙烧，有利于提高稀土总收率。5)本发明中焙烧产物可溶于水得到产品，无需加酸浸出，对设备腐蚀少，省去对酸性废液回收处理工艺。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：图1示出了根据本发明的旋转床处理稀土精矿的方法的流程示意图；图2示出了采用本发明的方法处理稀土精矿的系统的示意性框图。具体实施方式应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。本发明提供一种旋转床处理稀土精矿的方法。参照图1，该方法包括以下步骤：1)将稀土精矿、碳酸钠、氯化剂、粘结剂按照重量比例进行配料、搅拌混匀，得到混合物料；2)将混合物料进行球团成型，制得含水生球团；3)将含水生球团烘干或晾干，得到稀土干球团；4)将稀土干球团采用旋转床进行焙烧，得到热态球团；5)将热态球团水淬，加入氯化钙进行湿式磨矿，得到矿浆；6)将矿浆过滤或抽滤并淋洗洗涤，使固液分离，得到滤渣和氯化稀土溶液。根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中稀土精矿中稀土矿物包含磷酸盐、氟碳酸盐，优选的，精矿中含SiO2大于0.5％。精矿中含一定量的SiO2有利于焙烧反应；氯化剂为氯化盐，优选为氯化钠固体或溶液；粘结剂为粘土矿物与有机粘结剂按比例制成的复合粘结剂，粘土矿物优选为膨润土、黏土，有机粘结剂优选为腐殖酸钠、改性淀粉、羧甲基纤维素钠。根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中稀土精矿、碳酸钠、氯化剂、粘结剂的重量配料比例为100：5-35：30-100：3-15。根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中稀土精矿中REO的重量含量为20％-60％。根据本发明的一个实施例，其中步骤2)中含水生球团的球团粒径为6mm-12mm。球团粒径过小，影响旋转床处理量；球团粒径过大，影响球团受热均匀，球团外层已经完全反应，而球团内核可能为未反应。根据本发明的一个实施例，步骤3)中稀土干球团含水量为0.5-3％。稀土球团含水不足，炉内水蒸气不足，不利于焙烧反应的进行。稀土干球团含水过高，可能使得球团在旋转床内开裂。根据本发明的一个实施例，其中步骤4)中旋转床结构为：在旋转床环形炉底正上方，均匀布置有燃气辐射管。优选辐射管为蓄热式燃气辐射管，即可燃气体在辐射管能燃烧放热，进行热辐射。热辐射管两端连接有蓄热体，采用蓄热式燃烧加热，对助燃空气进行预热，能进一步降低焙烧工艺的能耗并能提高辐射管的加热温度。所用可燃气体可为低热值的燃气如高炉煤气、煤制气等，优选的气体热值最低可达700～800大卡。。旋转床炉膛为密封结构，进行密闭式无氧焙烧：旋转床给料口设置有螺旋给料装置，采用给料堆积法对给料口进行密封；旋转床出料口直接连接水淬装置，如防止炉内气体从给料口、出料口逸出污染环境。在环形炉膛的外侧壁，中间位置设置有烟道出口，烟气由引风机导出，可调整引风机功率调节炉膛内气压为微负压(-5pa～-50pa)。根据本发明的一个实施例，其中步骤4)中进行焙烧的温度为750℃-1000℃，稀土干球团在旋转床内停留时间为30-100min。焙烧温度过低，焙烧反应不发生或者反应速率较慢。焙烧温度过高，能耗高不经济，且影响设备长期的有效运行。旋转床焙烧区别于回转窑、隧道窑等其他设备焙烧。旋转床采用辐射管加热，焙烧空间为密闭式空间，将炉内焙烧气氛与燃烧气体和外界空气有效隔开，减少气体对炉内气氛的搅动与稀释，更有利于焙烧反应的顺利进行，可有效减少氯化剂用量。密闭的焙烧空间，加强了对焙烧过程中产生的废气和有害气体的控制和处理，避免了气体泄漏污染周围空气，所以采用旋转床进行焙烧环保指标量良好。稀土干球团均匀平铺于旋转床环形炉底随炉底进行旋转，由于受热辐射管加热，温度逐渐升高，球团中的水分与结晶水蒸发产生水蒸气。升温过程中，当温度达到600℃左右时，稀土精矿在碳酸钠的作用下开始分解生成稀土氧化物。温度继续升高，当温度达到750℃左右时，氯化剂在水蒸气、粘结剂及精矿中脉石(SiO2)的联合作用下，发生分解生成HCl气体，稀土氧化物或稀土精矿在HCl气体的作用下反应生成为稀土氯化物，而此时钙、铝、硅、镁等杂质与HCL反应较为困难，几乎不发生反应。因此为后续水洗过程中稀土氯化物溶于水，与钙、铝、硅、镁等杂质存在于不溶物中，提供了良好的分离条件。根据本发明的一个实施例，步骤5)的磨矿过程中加入氯化钙，钙离子与矿浆F-、PO43-、SO42-等离子反应生成沉淀，进入滤渣中。磨矿过程中矿浆浓度为45％-85％，得到矿浆中的物料细度为0.074mm以下占80％以上。氯化钙的加入量为热态球团重量的1％-20％。在本发明中，稀土精矿经旋转床焙烧后，生成易用于水的稀土氯化物，水洗过程中富集进入溶液，实现与钙、铝、铁、硅、磷、镁等杂质的有效分离。另外，本发明还提供一种采用上述方法处理稀土精矿的系统，如图2所示，该系统由配料装置S100、成型装置S200、烘干装置S300、旋转床焙烧装置S400、磨矿装置S500、固液分离淋洗装置S600依次相连组成。下面参照具体实施例，对本发明进行说明。实施例1磷酸盐稀土精矿，REO重量含量为20％。将稀土精矿、碳酸钠、氯化钠、粘结剂(黏土50％+50％羧甲基纤维素钠)按重量比例100：5：30：3配料混匀搅拌得到混合物料，将得到的混合物料进行球团成型制得球团粒径为8mm的含水生球团。将制得的含水生球团在150℃烘干后得到含水1％的稀土干球团。然后将稀土干球团采用旋转床进行焙烧，焙烧温度为1000℃，稀土干球团在旋转床内停留时间为30min，旋转床采用蓄热式燃气辐射管进行密闭式辐射加热，焙烧后得到热态球团。将得到的热态球团直接水淬，并添加1％的氯化钙(以热态球团的重量百分比计)进行湿式磨矿，磨矿过程中矿浆浓度为67％，得到物料细度为0.074mm以下占85％的矿浆。最后将得到的矿浆抽滤，滤饼加水淋洗，使固液分离，得到滤渣和氯化稀土溶液。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用本发明的上述技术方案得到的稀土总收率达81.40％。实施例2稀土混合精矿，REO重量含量为50％。将稀土精矿、碳酸钠、氯化钠、粘结剂(黏土80％+20％腐殖酸钠)按重量比例100：20：80：10配料混匀搅拌得到混合物料，将得到的混合物料进行球团成型制得球团粒径为12mm的含水生球团。将制得的含水生球团在200℃烘干后得到含水0.5％的稀土干球团。然后将稀土干球团采用旋转床进行焙烧，焙烧温度为900℃，稀土干球团在旋转床内停留时间为80min，旋转床采用蓄热式燃气辐射管进行密闭式辐射加热，焙烧后得到热态球团。将得到的热态球团直接水淬，并添加12％的氯化钙(以热态球团的重量百分比计)进行湿式磨矿，磨矿过程中矿浆浓度为75％，得到物料细度为0.074mm以下占95％的矿浆。最后将得到的矿浆抽滤，滤饼加水淋洗，使固液分离，得到滤渣和氯化稀土溶液。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用本发明的上述技术方案得到的稀土总收率达93.46％。实施例3稀土混合精矿，REO重量含量为60％。将稀土精矿、碳酸钠、氯化钠、粘结剂(膨润土70％+30％改性淀粉)按重量比例100：30：100：15配料混匀搅拌得到混合物料，将得到的混合物料进行球团成型制得球团粒径为10mm的含水生球团。将制得的含水生球团在200℃烘干后得到含水2％的稀土干球团。然后将稀土干球团采用旋转床进行焙烧，焙烧温度为750℃，稀土干球团在旋转床内停留时间为100min，旋转床采用蓄热式燃气辐射管进行密闭式辐射加热，焙烧后得到热态球团。将得到的热态球团直接水淬，并添加20％的氯化钙(以热态球团的重量百分比计)进行湿式磨矿，磨矿过程中矿浆浓度为85％，得到物料细度为0.074mm以下占95％的矿浆。最后将得到的矿浆抽滤，滤饼加水淋洗，使固液分离，得到滤渣和氯化稀土溶液。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用本发明的上述技术方案得到的稀土总收率达94.46％。实施例4氟碳酸盐稀土精矿，REO重量含量为40％。将稀土精矿、碳酸钠、氯化钠、粘结剂(膨润土)按重量比例100：35：60：12配料混匀搅拌得到混合物料，将得到的混合物料进行球团成型制得球团粒径为6mm的含水生球团。将制得的含水生球团在80℃烘干后得到含水3％的稀土干球团。然后将稀土干球团采用旋转床进行焙烧，焙烧温度为1000℃，稀土干球团在旋转床内停留时间为60min，旋转床采用蓄热式燃气辐射管进行密闭式辐射加热，焙烧后得到热态球团。将得到的热态球团直接水淬，并添加10％的氯化钙(以热态球团的重量百分比计)进行湿式磨矿，磨矿过程中矿浆浓度为45％，得到物料细度为0.074mm以下占80％的矿浆。最后将得到的矿浆抽滤，滤饼加水淋洗，使固液分离，得到滤渣和氯化稀土溶液。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用本发明的上述技术方案得到的稀土总收率达90.36％。实施例5稀土混合精矿，REO重量含量为60％。将稀土精矿、碳酸钠、氯化钠、粘结剂(膨润土90％+10％羧甲基纤维素钠)按重量比例100：35：100：10配料混匀搅拌得到混合物料，将得到的混合物料进行球团成型制得球团粒径为12mm的含水生球团。将制得的含水生球团在200℃烘干后得到含水0.5％的稀土干球团。然后将稀土干球团采用旋转床进行焙烧，焙烧温度为800℃，稀土干球团在旋转床内停留时间为100min，旋转床采用燃气辐射管进行密闭式辐射加热，焙烧后得到热态球团。将得到的热态球团直接水淬，并添加20％的氯化钙(以热态球团的重量百分比计)进行湿式磨矿，磨矿过程中矿浆浓度为80％，得到物料细度为0.074mm以下占95％的矿浆。最后将得到的矿浆抽滤，滤饼加水淋洗，使固液分离，得到滤渣和氯化稀土溶液。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用本发明的上述技术方案得到的稀土总收率达95.63％。表1采用本发明的方法得到的检测结果序号稀土总收率(％)实施例181.40实施例293.46实施例394.46实施例490.36实施例595.63以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。当前第1页1 2 3