化学选矿硫酸浸出稀土工艺研究.PDF

第 2 7 卷 第 1 期 2 0 0 6年 2月 稀 土 C h i n e s e R a r e E Il n l l 8 V 0 1 ． 2 7． N0 1 F e b r u a r y 2 0 0 6 化选 矿硫酸浸 出稀土工艺研究 赵 团 ， 张俊卿 ， 何青明 1 ． 内蒙古科技大学， 内蒙古包头0 1 4 0 1 0 ； 2 ． 包钢集团冶金轧辊制造公司， 内蒙古包头0 1 4 0 1 0 摘要 化选矿经硫酸浸出， 在合适的酸度、 温度、 反应时间条件下， 稀土浸出率为 9 o ％。 关键词 化学选矿 ； 稀土； 硫酸 中图分类号 T F 8 0 3 ． 2 ； O 6 1 4 ． 3 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 - 0 2 7 7 2 0 0 6 0 1 ． 0 0 4 7 ． 0 3 包头稀土、 铌中贫矿在高炉中冶炼 ， 铌被还原进 入铁水 ， 稀土富集于炉渣 R E 0 约 1 7 ％ ， 这种高炉 稀土渣曾用于冶炼稀土合金 ， 体现了铁、 稀土和铌的 综合利用⋯。高炉稀土渣经转型后用盐酸化选除去 大部 分 C a O和 S i 2等 杂 质 ， 使 稀 土 品 位提 高 到 R E 0 约为 3 l ％， 然后用硫 酸全溶解 ， 稀土进入溶 液， 接 P 埘萃取工序 ， 生产出合格的氯化稀土。 高炉稀土渣从表面颜色看 ， 一般为黄渣或灰渣 ， 实验发现高炉黄渣容易用酸浸出稀 土， 而高炉灰渣 酸浸时稀土收率较低 ； 因此 ， 高炉稀土灰渣必须转型 至黄渣后 ， 才能被硫酸浸出， 工艺流程见图 l 。 本文主要介绍化选矿硫酸全溶工艺， 其它部分 另文发表。 1 实验部分 高炉转型稀土渣经盐 酸化选 浸出 C a O和 S i O ， 等杂质后， 稀土 品位提高到 R E 0 约为 3 1 ％， 用一 定浓度的硫酸在适 当的温度 、 化学反应时间以及固 液比等条件下 ， 将化选矿 中的稀 土转化为硫酸稀土 进入溶液。 1 ． 1 原料 包钢高炉稀土转型渣 ， 用 1 。 1 m o l L H C 1 溶液 浸出 C a O和 s i o 2 等杂质后 的化选矿， 其主要化学组 成 ％ 如下 R E d O 3 1 ． 0 ， S i 0 2 5 ． 3 ， C a O 3 0 ． 9 5 。转型 渣稀土配分见表 1 。 转型稀土渣 ‘ 化学选矿 ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ．【．．．． ．一 I I 上清液 弃 化选矿、水洗 1 ． ． 。 ．． ． ． ． ． ．． ． ． ． ．1 ．．．．一 l I 化选矿，酸漫出 水洗上} 膏 液 彝 1 ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ．． ． ． ．j ． ． ．一 l { 浸出渣 弃 浸出液、中和 { P 2 o 4 苹取 l 盐酸反荤、浓缩 l R E Cl 3 6 H 2 0 图1 从高炉渣提取氯化稀土流程 Rg ． 1 Ho w s h e e t f o r e x t r a c t t h e r a r e e a r t h c h l o r i d e s f r o m t h e b l a s t f I I ma c e s l a g s 表 1 转型渣稀土配分， ％ 质量分数 T a b l e 1 R E o x i d e c o n t e n t o ft h e mu l ti s t r u c t u r e s I a 1 ． 2 试剂与仪器 硫酸和过氧化氢为工业纯， 其他试剂均为分析 收稿 日期 2 0 0 5 ． 0 4 - 2 0 作者简介 赵 团 1 9 6 3 一 ． 男 ， 内蒙古察右前旗人， 博士研究生 ． 副教授 ． 主要研究方向为包 矿综合利用。 维普资讯 稀 土 第 2 7卷 纯 。 实验仪器 搅拌器、 定时调速器、 真空过滤机、 调 压器、 分析天平 0 ． 1 克感景 等设备。 1 ． 3 实验方法 将 1 7 0 g 化选矿和适量 H 2 SO4溶液放入烧杯 中， 加入 2 ‰ 体积分数 H 2 o 2 ， 控制适当的温度， 搅拌反 应一定时间， 放置澄 清后 过滤， 用去 离子水洗涤一 次 ， 分析滤液和滤渣的相应成分 。 稀土浸出率僵 [ v c ／ Q a ] 1 0 0 ％ 其 中 V一浸出液体积 L ， C一浸出液 中稀土浓 度 g L I 1 ， Q一化选矿质量 g ， C t 一 化选矿中稀土 含量 ％， 质量分数 。 1 ． 4 分析方法 C a O用 E D T A滴定法测定 ， S i o 2 用重量法测定 ， 根据包头矿的特 点 ， 稀土总量用硫酸亚铁铵滴定法 测定 o 2 结果与讨论 包头矿高炉稀土渣一般为灰色， 其矿相为枪晶石 C a O C a F 2 2 S iO z 5 0 ％， 铈钙硅石 3 C a O c e 0 2 2 s i o 2 7 ％， 铈针石 瓯 O y 1 0 ％， 铈镧钕石[ c a ， c e ， I J a ， N d ， P r T i ， ， F e 0 3 ] 5 ％， 萤石 C ff2 5 ％和 钙钛矿 3 ％； 用硫酸浸出时， 只有 4 0 ％多的稀土进入溶液， 浸出率 较低。用电炉将其转型后 黄绿色 ， 其矿相为枪晶 石 4 5 ％， 铈针石 3 o ％ ， 硅酸二钙 2 o ％， 铈镧钕石 5 ％， 其主要成分 R 0 3 和 C e 0 2属碱性氧化物， 加入 H 2 0 2 后均溶于硫酸。反应方程式为 0 3 3 H 2 S O 4 s o , 3 3 H 2 0 1 2 C e 0 2 3 H 2 S 0 4 H 2 0 2 C e 2 SO4 3 4 I - I 2 00 2 2 2 ． 1 硫酸浓度对稀土浸出率的影响 将 1 7 0 g 化选矿 ， 固液比为 1 8 、 反应温度 8 0 ℃、 H 2 o 2 加入量 2 ‰ 体积分数 、 反应时间 4 5 m i n ， 硫酸 浓度对稀土浸出率 的实验结果见 图2 。 硫酸的浓度是影响浸出速率的主要因素之一。 初始浓度愈高， 浸 出速率 愈大。随着浸 出过程的进 行 ， 硫酸逐渐被消耗 ， 浸 出速率也 降低。由图可知， 稀土浸出率随着硫酸浓度的升高而增加 ， 当硫酸浓 度大于 1 m o l L 时 ， 稀 土收率 巳达 8 6 ％。酸 度再 高， 收率还有所提高， 但提高不多， 而且余酸也相应 提高 ， 对 下 一 步 中和 不 利。因此 选 用 1 to o l L H 2 S o 4 较好。 8 5 8 0 7 5 芒 甜7 O 丑 燃6 5 6 O 5 5 0 ． 8 0 ． 8 1 ． 0 1 ． 2 1 ． 4 1 ． 6 c H 2 S O ／ - lI o 卜L ． ’ 图 2 硫酸浓度对稀土浸出率的影响 Fig． 2 I n fl u e n c e o f s u l f u r i c a dd c o n c e n t r a t i o n o n l e a c h i n g r a t e of RE 2 ． 2 H 2 0 2 加入量对稀土浸出率的影响 用硫酸浸出稀土的过程中 ， H 2 o 2 可将 c d 还原 为 c d ， 增强了铈的金属性， 易被酸溶解。实验也 证 明， 溶液中加入 2 有助于稀土的浸出。在 固液 比为 1 8 、 反应温度 8 0 ℃、 反 应时问 6 0 m i n ， 用 1 ． 2 5 m o l L H 2 SO4 浸 出稀土时 ， H 2 o 2 对稀土浸 出率的影 响见 图 3 。 8 5 8 O 鐾7 5 蹦 7 O 6 5 1 2 3 4 c H 2 o ／‰ 图3 H 2 0 2 加入量对稀土浸出率的影响 Fi g ． 3 l n f l u me e of p e r o x l d d o s a g e O n l e a c h i n g r a t e of RE 由图 3可看出， 加入 2 ％ 0 的 o 2 ， 稀土浸出率提 高约 2 0 ％。加 入更 多 的 2作 用 不 明 显， 说 明 C e 全部被还原成 C e 3 ， 因此 0 2的最佳加 入量 应 为 2 ％ 0 。 2 ． 3 温度对稀土浸出率的影响 在固液 比为 1 8 、 反应时间 5 0 m i n ， H 2 0 2 加入量 2 ％。 ， 用 1 ． 2 m o l - L a s s o , 浸 出稀土时 ， 反应 温度对 维普资讯 第 1 期 赵团等 化选矿硫酸浸出稀土工艺研究 4 9 稀土浸出率 的影 响见 图 4 。可 以看 出， 7 5 ℃时浸 出 率较高。 4 O 5 O 6 O 7 O 8 0 温度／ ℃ 图 4 反应温度对稀土浸出率的影响 ．4 l n fl u e n 0 ft e mp e r a t u r e O I 1 l e a c h i n g r a t e o fRE 2 ． 4 反应时间对稀土浸出率的影响 在固液 比为 1 8 、 反应 温度 7 5 C、 I - I 2 0 2加入量 2 ％ o ， 用 1 ． 2 m o l L - 1 u s S O , 浸 出稀土时 ， 反应时间对 稀土浸出率的影响见图 5 。 9 4 9 2 9 O 芒 瓣8 8 习 8 6 8 4 8 2 1 O 2 O 3 0 4 0 5 0 6 0 反应时间／ m ] n 图 5 反应时间对稀土浸出率的影响 g , g ． 5 I nfl u e n c e o ft h n e O n l e a c h i n g r a t e 0 f R E 可见反应时间 3 0 m i n一4 0 m i n稀土浸 出率 已大 于 9 o ％。浸 出液的稀土配分见表 2 。 表2 浸出液的稀土配分， ％． 质量分数 Ta l ， I e 2 RE o x i d e c o n t e n t 0 ft h e i i x i v l u m 2 ． 5 固液比对浸 出率的影响 固液 比不仅对稀土浸 出率有关 ， 更重要 的是对 上下工序的连接以及实际操作影响很大。当硫酸用 量一定时 ， 如固液比较小则酸度高 ， 稀土溶液的浓度 也高， 但余酸浓度大， 这对下一道萃取工序不利； 既 需调低酸度， 又需调低稀土浓度来满足萃取的需要。 假若固液比取得太大， 溶液中稀土浓度降低， 给萃取 料液浓度 的调整带来了困难。实验中发现 ， 固液 比 一 般取 1 8 1 1 0较好。 3 结论 用硫酸处理化选矿 ， 较佳 的工艺条件为 硫酸浓 度 1 ． 0 m o l L ～， 反 应 温 度 为 7 5 ℃， 反 应 时 间 为 4 0 m i n ， 固液 比 1 9 ， H 2 0 2 加入量 2 ％ o ， 转型渣经盐酸 化选和硫酸全溶 ， 稀土两步收率为 8 4． 2 ％。 参考文献 [ 1 ] 徐光宪 ． 稀土 中册 [ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， l 9 9 5． [ 2 ] 北京矿冶研究总院分析室[ M] ． 矿石及有色金属分析 手册[ M ] ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 9 0 ．1 6 1 1 6 2 ； 1 2 3 1 2 4； 1 1 5 1 1 7． A S t u d y O i l Di s s o l u t i o n i n P r o c e s s o f C h e mt c a l Or emi l l j n g Ⅱ l R a r e E a r t h b y S u l f u r i c Ac i d Z H A O T u a n， Z H A NG J u n - q i n g， H E Q i n g - m i n g 1 ． i n n e r Mo n g o l ia U ,a ,-s lq ofS c ie n c e a n d r ,, o l o g r。 B a o to u 0 1 4 0 1 0 。 C h ／ n a； 2 ． R o ／／ 脑玎 H 扣d 1 w C a a p a n y ofn o a o I r o n a n d S t e e l G r o u p C o r p o r a t ／o n ， n o t o t t 0 1 401 0 ， C h ／n a Ab s t r a c t Ur e t e r t h e a p p r o p r i a t e c o n d i ti o n s a f c o n c e n t r a ti o n 。t e mp e r a t u r e a n d r e a c ti n g t i me ，8 p e r m e a b i l i t y o f o v e r 9 0 ％ W a B a c h i e v e d b y l l l e ．a n 8 o ft h e c o m p l e t e d i s s o l u t i o n i n s u l f u r i c aci d ． Ke y wo r d s c h e mi c a l o r emi l l i n g ； n l r e e a r t h ； s u l f u r i c aci d 踮 驺 雅 ∞ 芒 褂习誓 f 维普资讯