本实用新型涉及稀土冶金领域，具体而言，涉及一种稀土矿的提取装置。
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：中国是稀土大国，其中80％以上的稀土是混合稀土矿和氟碳铈稀土矿。上述稀土矿的提取方法主要高温硫酸焙烧法，即在硫酸的环境中将稀土矿进行高温焙烧，然后经过浸出和净化除杂等工序制备各种稀土产品。这种生产方法存在一些问题：(1)高温焙烧时温度需要设置在600℃以上，这会导致硫酸快速分解形成烟气，而烟气中硫和氟化物混合后较难处理，且尾气的处理成本较高。(2)高温焙烧会导致浸出渣中钍以焦磷酸钍的形式存在，从而造成提取后残渣量大，放射性超标，且钍不能得到有效利用等问题。技术实现要素：本实用新型的主要目的在于提供一种稀土矿的提取装置，以解决现有的稀土提取方法中尾气处理成本高及稀土元素利用率低的问题。为了实现上述目的，本实用新型一个方面提供了一种稀土矿的提取装置，提取装置包括：焙烧单元，焙烧单元设置有硫酸入口和稀土矿入口，焙烧单元具有依次相连的多个炉膛以及控制各炉膛焙烧温度的温度监控器，设置有硫酸入口和稀土矿入口的炉膛为初始炉膛，稀土矿为氟碳铈稀土矿和/或混合稀土矿，其中，混合稀土矿包括60～68.40wt％ReO，4～5wt％CaO，0.94～5wt％BaO，4.8～8wt％Fe2O3，0.45～5wt％SiO2，5～6wt％P2O5，0.18～0.21wt％ThO2和0～7.2wt％F。进一步地，焙烧单元为多层炉。进一步地，多层炉设置有依次相连的6～19层炉膛。进一步地，焙烧单元还设置有第一烟气出口，具有第一烟气出口的炉膛为末端炉膛，提取装置还包括烟气淋洗单元，烟气淋洗单元与第一烟气出口通过第一烟气输送管路相连。进一步地，烟气淋洗单元包括：硫酸淋洗装置，设置有第一烟气入口和第二烟气出口，第一烟气入口与第一烟气出口通过第一烟气输送管路相连；及水洗装置，水洗装置与第二烟气出口通过第二烟气管路相连。进一步地，硫酸淋洗装置还设置有硫酸出口和硫酸循环入口，烟气淋洗单元还包括硫酸储槽，硫酸出口与硫酸储槽通过硫酸输出管路相连，硫酸循环入口与硫酸储槽与硫酸循环管路相连。进一步地，焙烧单元还设置有硫酸补给口，设置于炉膛上，且炉膛不包含初始炉膛，硫酸补给口与硫酸储槽通过硫酸补给管路相连。进一步地，焙烧单元设置有硫酸雾化装置，设置于炉膛内部，且与硫酸入口和硫酸补给口相连；和/或焙烧单元还设置有可调式自动清理耙臂装置，设置于炉膛内部，用于调节炉膛内稀土矿的高度。进一步地，焙烧单元设置有稀土焙烧矿出口，提取装置还包括浸提单元，浸提单元与稀土焙烧矿出口相连。进一步地，稀土矿提取装置还设置有混合单元，混合单元设置有硫酸入口、稀土矿入口及混合料出口，混合料出口与焙烧单元的原料入口通过原料输送管路相连。进一步地，提取装置还包括热源供应装置，热源供应装置为燃气供应装置，各炉膛分别设置有燃气喷嘴，燃气喷嘴与热源供应装置通过热源输送管路相连。应用本实用新型的技术方案，能够使稀土矿的焙烧过程在较低的温度下进行，而在较低的温度下对稀土矿进行焙烧有利于抑制硫酸大量分解，从而降低烟气中的硫和氟化物混合的几率，进而降低尾气处理成本。同时将稀土矿在较低的温度下进行焙烧过程还能够降低焙烧后得到的稀土焙烧矿中焦磷酸盐的产率，进而有利于降低焦磷酸盐的含量有利于降低稀土矿提取过程中固渣的产量和提高钍元素的利用率。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：图1示出了根据本实用新型的一种典型的实施方式提供的一种稀土矿的提取装置的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、焙烧单元；101、第一烟气出口；102、稀土焙烧矿出口；103、硫酸补给口；20、烟气淋洗单元；21、硫酸淋洗装置；211、第一烟气入口；212、第二烟气出口；213、硫酸出口；214、硫酸循环入口；22、水洗装置；221、氟硅酸溶液储槽；23、硫酸储槽；30、浸提单元；40、混合单元；50、热源供应装置。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。稀土矿的提取过程通常包括稀土矿的焙烧过程、烟气处理过程以及稀土元素的浸取过程。正如
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所描述的，现有的稀土提取方法的焙烧过程中多采用高温焙烧法，这会导致稀土矿提取过程中尾气处理成本高及稀土元素利用率低的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种稀土矿的提取装置，如图1所示，该提取装置包括焙烧单元10，焙烧单元10设置有硫酸入口和稀土矿入口，上述焙烧单元10具有依次相连的多个炉膛以及控制各炉膛焙烧温度的温度监控器，设置有硫酸入口和稀土矿入口的炉膛为初始炉膛，上述稀土矿为氟碳铈稀土矿和/或混合稀土矿，其中混合稀土矿包括60～68.40wt％ReO，4～5wt％CaO，0.94～5wt％BaO，4.8～8wt％Fe2O3，0.45～5wt％SiO2，5～6wt％P2O5，0.18～0.21wt％ThO2和0～7.2wt％F。上述稀土提取装置通过多层炉进行焙烧过程，这能够精确控制稀土矿的焙烧温度，使稀土矿在多层炉的多个炉膛中的焙烧实现连续化作业，并能够合理控制焙烧的时间以达到将稀土矿逐步分解的目的。这两方面的原因使得稀土矿的焙烧过程能够在较低的温度下进行。在较低的温度下对稀土矿进行焙烧有利于抑制硫酸大量分解，从而降低烟气中的硫和氟化物混合的几率，进而降低尾气处理成本。此外将稀土矿在较低的温度下进行焙烧过程还能够降低焙烧后得到的稀土焙烧矿中焦磷酸盐的产率，而由于大多数焦磷酸盐难溶物，因而降低焦磷酸盐的含量有利于降低稀土矿提取过程中固渣的产量，同时还有利于降低焦磷酸钍的产率，进而有利于提高钍元素的利用率。在一种优选的实施方式中，焙烧单元10为多层炉。采用上述稀土矿提取装置对稀土矿进行焙烧不仅能够使上述焙烧过程在较低的温度下进行降低尾气的处理成本，还能够提高提取装置的附加经济价值。通常情况下，可以根据稀土矿的重量及种类调整多层炉的炉膛的数量。优选所述多层炉设置有依次相连的6～19层炉膛。将多层炉炉膛的数目控制在上述范围内，有利于在可控的范围内减小提取装置的体积。焙烧温度和焙烧时间对稀土元素的浸出率具有较大的影响。优选地，每层炉膛炉温度范围为40～300℃，每层焙烧温度波动范围为±20℃。稀土矿总的连续焙烧时间优选为8～12h。这有利于实现钍的浸出，使稀土元素浸出率＞95wt％，同时有利于降低矿渣的放射性，实现无害化处理。每层多膛炉温度在焙烧过程中是恒定的，温度变差不超过±20℃。用上述稀土矿提取装置对稀土矿进行焙烧能够使上述焙烧过程在较低的温度下进行，进而降低尾气的处理成本。在一种优选的实施方式中，如图1所示，焙烧单元10还设置有第一烟气出口101，具有第一烟气出口的炉膛为末端炉膛，提取装置还包括烟气淋洗单元20，烟气淋洗单元20与第一烟气出口101通过第一烟气输送管路相连。焙烧单元10与烟气淋洗单元20通过第一烟气输送管路相连能够对焙烧尾气进行淋洗，以提高稀土矿提取装置的环保性。上述稀土提取装置中，烟气淋洗单元20可以采用本领域常用的淋洗装置。在一种优选的实施方式中，如图1所示，烟气淋洗单元20包括硫酸淋洗装置21和水洗装置22。硫酸淋洗装置21，设置有第一烟气入口211和第二烟气出口212，第一烟气入口211与第一烟气出口101通过第一烟气输送管路相连；及优选水洗装置22，水洗装置22与第二烟气出口212通过第二烟气管路相连。烟气淋洗单元20设置两级淋洗装置有利于提高烟气的淋洗效果。上述焙烧过程产生的烟气经过硫酸淋洗装置21的洗涤后能够脱除烟气中的微量烟尘，同时淋洗过程中烟气还能将硫酸预热。经硫酸淋洗装置21洗涤后的烟气再进入水洗装置进行洗涤能够得到氟硅酸溶液，这能够作为氟化工原料进行储备，进而提高本申请提供的稀土矿提取装置的经济性。上述水洗装置22优选为卧式洗涤器，采用工业水多级喷淋洗涤。在实际使用过程中，上述水洗装置22优选包含氟硅酸溶液储槽221，该氟硅酸溶液储槽221与水洗装置22通过氟硅酸溶液输送管路相连。在一种优选的实施方式中，如图1所示，硫酸淋洗装置21还设置有硫酸出口213和硫酸循环入口214，烟气淋洗单元20还包括硫酸储槽23，硫酸出口213与硫酸储槽23通过硫酸输出管路相连，硫酸循环入口214与硫酸储槽23与硫酸循环管路相连。硫酸淋洗过程中排出的硫酸液从硫酸出口213排入硫酸储槽23进行收集，然后将硫酸储槽23中的硫酸通过硫酸循环管路在送回硫酸淋洗装置21作为淋洗液使用，这有利于提高硫酸的利用率，降低淋洗液的使用成本。在一种优选的实施方式中，如图1所示，焙烧单元10还设置有硫酸补给口103，设置于炉膛上，且上述炉膛不包含初始炉膛，硫酸补给口103与硫酸储槽23通过硫酸补给管路相连。由于酸的损失或包裹，以及酸的混合不均匀等，导致稀土矿反应不充分。因而设置硫酸补给口103有利于根据需要向焙烧单元10进行二次补充硫酸。而将硫酸补给口103与硫酸储槽23连通有利于进一步利用硫酸淋洗装置21中的硫酸淋洗液，提高其利用率。在一种优选的实施方式中，在焙烧单元10中设置硫酸雾化装置，设置于炉膛内部，且与硫酸入口和硫酸补给口相连；和/或焙烧单元10还设置有可调式自动清理耙臂装置，设置于炉膛内部，用于调节炉膛内稀土矿的高度。硫酸雾化装置优选设置2～3个喷枪，更优选地喷枪在每层多层炉上均匀布设。这有利于使焙烧过程更加充分，进而提高焙烧转化率。喷入酸量与稀土矿一般按照重量比0.2～0.5：1，具体操作也可以根据各层稀土矿焙烧取样结果确定。在多膛炉底部中轴设有可调试自动清理耙臂装置能够通过调整耙臂的升降控制炉膛内料层厚度。这有利于进一步促进硫酸与料层接触，从而进一步提高稀土矿的分解效率。在实际使用过程中，优选地，多层炉的烟气出口设置在炉顶或顶层1～5层的侧壁上。这有利于含硫酸酸雾气流在多层炉内上升的过程中，对上一层物料预热或提供硫酸补充。在实际焙烧过程，稀土矿的焙烧温度和焙烧时间是重要控制参数，焙烧温度可以通过多层炉中燃气燃烧和炉门冷风量控制多膛炉各层焙烧温度，焙烧时间可以通过多膛炉中轴转速的调节和多膛炉层数进行控制。在一种优选的实施方式中，如图1所示，焙烧单元10设置有稀土焙烧矿出口102，上述提取装置还包括浸提单元30，浸提单元30与稀土焙烧矿出口102相连。本申请中稀土元素的浸提过程在浸提单元30中进行，该浸提单元30采用本领域常用的浸提装置。在一种优选的实施方式中，如图1所示，稀土矿提取装置还设置有混合单元40，该混合单元40设置有硫酸入口、稀土矿入口及混合料出口，混合料出口与焙烧单元的原料入口通过原料输送管路相连。设置混合单元能够在焙烧过程之前将焙烧原料混合均匀，从而有利于使焙烧过程中稀土矿的反应地更加充分。优选地多层炉的炉体的材质包括但不限于钢衬石墨、钢衬聚四氟乙烯和钢衬耐酸砖中的一种或多种。上述材料具有良好的耐热性能，采用上述材料作为多层炉的炉体有利于提高多层炉的耐温性能，从而适应不同程度焙烧的温度需求。在一种优选的实施方式中，如图1所示，提取装置还包括热源供应装置50，该热源供应装置为燃气供应装置，各炉膛分别设置有燃气喷嘴，燃气喷嘴与热源供应装置50通过热源输送管路相连。利用热源供应装置50中的燃气燃烧放出的热量为焙烧单元10提供热源。优选地，燃气喷嘴对称设置；更优选地燃气喷嘴的数目为2～4。这有利于使稀土矿在焙烧过程中分解地更加彻底。燃烧过程中燃料优选为天然气、煤气或其他可燃气体。在一种优选的实施方式中，上述提取装置还包括热源供应装置50，该热源供应装置为热风供应装置，各炉膛分别设置有热风口，热风口与热源供应装置50通过热源输送管路相连。使用热风工艺装置为本申请提供焙烧单元10提供热源，有利于避免明火出现，从而提高装置的安全性。优选地，热风口对称设置；更优选地热风口的数目为2～4。这有利于进一步提高稀土矿在焙烧过程中分解率。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种稀土矿的提取方法，该提取方法包括：将稀土矿与硫酸混合后进行焙烧，得到烟气和稀土焙烧矿，焙烧过程包括使用多层炉将稀土矿与硫酸的混合物依次在不同的温度段下进行连续焙烧的过程，硫酸为浓度大于等于97wt％的硫酸，稀土矿为氟碳铈稀土矿和/或混合稀土矿，其中，混合稀土矿包括60～68.40wt％ReO，4～5wt％CaO，0.94～5wt％BaO，4.8～8wt％Fe2O3，0.45～5wt％SiO2，5～6wt％P2O5，0.18～0.21wt％ThO2和0～7.2wt％F。在不同的温度段下进行连续焙烧能够精确控制稀土矿的焙烧温度，使焙烧过程实现连续化作业的目的并延长焙烧时间。上述两方面的原因使得稀土矿能够逐步分解，从而能够使稀土矿的焙烧过程在较低的温度下连续进行。在较低的温度下对稀土矿进行焙烧有利于抑制硫酸大量分解，从而降低烟气中的硫和氟化物混合的几率，进而降低尾气处理成本。此外将稀土矿在较低的温度下进行焙烧过程还能够降低焙烧后得到的稀土焙烧矿中焦磷酸盐的产率，而由于大多数焦磷酸盐难溶物，因而降低焦磷酸盐的含量有利于降低稀土矿提取过程中固渣的产量，同时还有利于降低焦磷酸钍的产率，进而有利于提高钍元素的利用率。上述提取方法中，采用多层炉逐层温度控制能够使焙烧过程在适宜的温度下进行，进而提高稀土提取效率。在一种优选的实施方式中，上述焙烧过程包括：将稀土矿与硫酸混合后在80～150℃下进行第一焙烧过程，焙烧时间为T1，得到第一中间产物；将第一中间产物在250-300℃下进行第二焙烧过程，焙烧时间为T2，得到第二中间产物；及将第二中间产物冷却至180～220℃下，冷却时间为T3，得到稀土焙烧矿和烟气，T1：T2：T3为1～4：1～11：1～4。将稀土矿与硫酸混合后先在80～150℃下进行第一焙烧过程，有利于抑制硫酸与稀土矿反应剧烈而导致物料外部包裹严重，阻碍反应的进行；将第一中间产物在250～300℃下进行第二焙烧过程，有利于加快硫酸与稀土矿的反应速度；然后将第二中间产物冷却至180～220℃，得到稀土焙烧矿和烟气。通过成上述焙烧过程有利于进一步提高稀土提取效率。上述提取方法中，可以根据稀土矿与硫酸的化学计量关系选择二者之间的比例关系。在一种优选的实施方式中，稀土矿与硫酸的重量比为1：0.6～1.0。稀土矿和硫酸的重量比包括但不限定于上述范围，而将二者的比例限定在上述范围内有利于提高稀土矿与硫酸的反应效率，从而更进一步提高稀土元素的提取效率。在一种优选的实施方式中，提取方法还包括将烟气进行淋洗得到净化烟气的步骤，优选淋洗的过程包括将烟气依次经过硫酸洗涤和水洗的步骤。将焙烧过程得到的烟气进行淋洗能够使稀土矿提取工艺的尾气进行净化，从而以提高该的环保性。在一种优选的实施方式中，提取方法还包括硫酸循环利用的过程，硫酸循环利用的过程包括将淋洗过程中的硫酸进行回收，然后将回收后的硫酸重新作为淋洗过程的淋洗液使用。硫酸淋洗过程中排出的硫酸液进行回收，然后将回收的硫酸重新作为淋洗液使用，这有利于提高硫酸的利用率，进而降低淋洗液的使用成本。在一种优选的实施方式中，硫酸循环利用过程还包括硫酸补给过程，硫酸补给过程为将回收后的硫酸补给至焙烧过程。将回收的硫酸作为焙烧过程的补给液一方面可以提高硫酸的利用率，另一方面还能够使焙烧过程中稀土矿与硫酸反应的更加充分，提高稀土元素的提取效率。上述稀土矿的提取方法中，可以根据实际情况调整硫酸补给过程中硫酸的补给量。在一种优选的实施方式中，硫酸补给过程中稀土矿与硫酸的重量比为1：0.2～0.5。将硫酸的补给量控制在上述范围内有利于在保证硫酸酸化效果精准控制的基础上同时节约硫酸的用量。本申请中稀土元素的浸提过程采用本领域常规的浸提方法。上述提取方法中，可以选择本领域常用的焙烧热源供给方式。在一种优选的实施方式中，焙烧过程的热源为燃气燃烧或通入热风。燃烧过程中燃料优选为天然气、煤气或其他可燃气体。热风温度优选为200～500℃。上述提取方法还包括在焙烧过程中进行硫酸雾化和/或料层厚度调整的过程。以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本实用新型所要求保护的范围。实施例1至4及对比例1中稀土矿的组成为60～68.40wt％ReO，4～5wt％CaO，0.94～5wt％BaO，4.8～8wt％Fe2O3，0.45～5wt％SiO2，5～6wt％P2O5，0.18～0.21wt％ThO2和0～7.2wt％F；稀土元素浸出实验的测试方法为：GB/T18114.1-2010稀土矿化学分析方法第1部分：稀土氧化物总量的测定重量法。实施例1至4采用如图1所示的提取装置提取稀土矿中的稀土元素。实施例1取500kg稀土矿与硫酸按照重量比1：0.8混合后，连续加入焙烧单元10(多层炉)内，得到稀土焙烧矿。多层炉中各层的焙烧温度见表1。表1多膛炉层数12345678910焙烧温度8080150150250250250300250200整个过程中，各层焙烧时间相同，且焙烧总时间为6h，在第4、5、6、7层进行硫酸补给，硫酸的补给量约为加入的稀土矿量的30wt％。焙烧烟气经过硫酸淋洗装置21的硫酸洗涤及水洗装置22(卧式洗涤器)的多次水洗，得到氢氟酸溶液，氟硅酸浓度10.2wt％左右。尾气中氟含量小于2mg/Nm3，符合国家废气排放标准。稀土焙烧矿经过水浸出验证，稀土浸出率为96.2wt％，钍浸出率为84.2wt％，渣放射性比活度1554Bq/Kg，略高于国家标准1000Bq/Kg的放射性要求。实施例2取500kg稀土矿与硫酸按照重量比1：1混合后，连续加入焙烧单元10(多层炉)内，得到稀土焙烧矿。多层炉中各层的焙烧温度见表2。表2多膛炉层数12345678910焙烧温度80100150250250250280300250200整个过程中，各层焙烧时间相同，且焙烧总时间为10h，在第3、4、5、6、7层进行硫酸补给，硫酸的补给量约为加入的稀土矿量的30wt％。焙烧烟气经过硫酸淋洗装置21的硫酸洗涤及水洗装置22(卧式洗涤器)的多次水洗，得到氢氟酸溶液，氟硅酸浓度11wt％左右。尾气中氟含量小于2mg/Nm3，符合国家废气排放标准。稀土焙烧矿经过水浸出验证，稀土浸出率为97.6wt％，钍浸出率为95.3wt％，渣放射性比活度为468Bq/Kg，满足国家标准要求。实施例3在实施例2的基础上，维持其他反应条件不变，将稀土矿与硫酸按照重量比1：0.3混合连续加入多层炉内。稀土焙烧矿经过水浸出验证，稀土浸出率为66wt％，钍浸出率为63.7wt％，渣放射性比活度为3625Bq/Kg。实施例4取500kg稀土矿与硫酸按照重量比1：1混合后，连续加入焙烧单元10(多层炉)内，得到稀土焙烧矿。多层炉中各层的焙烧温度见表3。表3多膛炉层数12345678910焙烧温度5050120120180180200220120080整个过程中，各层焙烧时间相同，焙烧总时间为4h，在第3、4、5、6、7层进行硫酸补给，硫酸的补给量约为加入的稀土矿量的30wt％。稀土焙烧矿经过水浸出验证，稀土浸出率为72wt％，钍浸出率为68wt％，渣放射性比活度为3172Bq/Kg。对比例1将上述稀土矿与硫酸按1：1.3～1.4的重量比在回转窑中进行焙烧，得到尾气和稀土焙烧矿，焙烧温度为700℃，焙烧时间为2h。焙烧后，稀土浸出率＞95％，钍以焦磷酸钍的形式存在渣中，渣为放射性渣；焙烧尾气含有大量SO2、氟化物等，难于处理。尾气采用多级水洗涤，加入氧化剂将水溶液中亚硫酸根转化为硫酸根，然后蒸发浓缩得到70％以上的硫酸返回焙烧使用，蒸发出的低浓度氢氟酸溶液废水处理或生产其他产品。从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：通过比较实施例1至3及对比例1中数据可知，采用本申请提供的方法提取稀土中的元素，焙烧温度大幅降低，焙烧的尾气也得到净化，更重要的是实现了对稀土矿的连续化作业。通过比较实施例1、2和4中数据可知，将多层炉中各阶段的温度及焙烧时间控制在一定范围内有利于提高稀土矿中稀土元素的浸出率；同时比较实施例2和3可知，当稀土矿与硫酸的重量比低于0.6时，稀土矿只有部分被分解，从而导致稀土元素的浸出率明显降低。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 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