包头稀土矿中钍的富集和回收.pdfVIP

552 第五届全国稀有金属学术交流会 湖南·长沙 2006年11月 包头稀土矿中钍的富集与回收 朱兆武，韩业斌，罗兴华，龙志奇，黄小卫 北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心，北京，100088 有研稀土新材料股份有限公司，北京，100088 摘要：包头稀土矿资源综合利用和解决环境污染问题已成为当务之急，其中重要的问题 之一是钍、氟的回收。低温焙烧工艺可以有效回收氟和钍，减轻废气污染和废渣的放射性 污染。本论文对包头稀土低温焙烧矿在水浸一中和过程中钍的走向进行了研究，并研究了 钍的萃取回收工艺。 关键词：稀土，包头稀土矿．钍，回收 包头白云鄂博矿是世界上最大的稀土矿，总储量达8亿吨，工业储量3500万吨。同 时它又是世界第二大钍矿，钍的储量为28万多吨，仅次于印度(34万多吨)，钍与稀土伴 生[1】。 钍在自然界中以单一同位素钍-232存在。钍-232不能直接作为核燃料，但在快中子的 作用下，钍-232吸收中子进行核反应后转变为铀．233，铀．233是具有较大衰变截面的核燃 料。钍-232储量是天然铀的50倍，作为核燃料利用率是天然铀的200倍，随着铀资源的 日益贫乏，钍将成为人类宝贵的核能资源，而且，钍作为核燃料不产生对环境危害较大的 长寿命超铀放射性元素，有利于和平利用核能，因此，钍作为核燃料成为当前国际原子能 研究和发展的重点领域。 目前，包头矿中的钍资源有三个去向【2】，80％左右的钍在选矿中进入尾矿，形成二次 矿山，钍含量(以Th02计)约为480ppm；约14％的钍进入铁精矿，在铁冶炼过程中主要 进入高炉渣，高炉渣中的钍约为200ppm；约6％的钍富集在稀士精矿中，精矿中钍约为 2000ppm。尾矿中的钍可以作为二次资源回收，但由于浓度低，回收的成本将会很高，在 很长时间内利用的可能性不大，高炉渣中的钍难以回收。目前，稀土精矿的冶炼主要采用 浓硫酸高温焙烧法，钍和矿中的磷酸根在高温下反应生成焦磷酸钍，大于90％的钍形成焦 磷酸钍进入浸渣。浸渣中钍的含量在3000．--4000ppm，为放射性废渣，在包头地区进行集 中堆放。由于焦磷酸钍难【三1分解，因此，废渣中的钍目后难以回收，一方面造成严重的环 境污染，另一方面也造成资源浪费。按目前年处理10万吨包头稀土精矿计，每年进入浸渣 的钍约为200吨，这些钍如果进行回收可产生1．5亿多kW的核电，可以代替5亿吨煤的 发电量。 包头稀土精矿的冶炼过程中回收钍的工艺，早在上世纪70年代就做了大量的研究工 作，并提出了如图1所示的流程口】。采用浓硫酸低温(300C)焙烧下，钍形成可溶性的 硫酸钍进入浸液，采用伯胺萃取可将90％以上的钍回收。由于低温焙烧剩余酸量较大，焙 第五届全国稀有金属学术交流会 湖南·长沙 2006年11月 553 烧时矿的粘度大，粘壁现象严重，很难采用工业上连续的回转窑设备进行处理。再加上当 时对钍资源的保护意识不强，所以低温焙烧回收钍工艺没有得到工业化应用。 近年来，北京有色设计研究院和保定稀土材料厂联合研究了低温动态焙烧工艺，稀土 精矿和浓硫酸混合后现在80．180℃下熟化后，然后在回转窑中进行低温焙烧，较好解决了 焙烧过程中的粘壁现象。北京有色金属研究总院提出了在含钍稀土浸液中中和富集回收钍 的工艺，流程如图2所示【4J。该工艺在回收钍时不改变现在工业上运行的稀土分离工艺， 而且钍经过富集，回收处理量很小，便于防护，钍的回收也不影响大量稀土的后续分离提 纯，工业可操作性强。本文对包头稀土低温焙烧矿在浸出、中和过程中钍的走向进行了研 究，并研究了钍的回收工艺。 稀土精矿 稀土精矿 J 钍产品 图l早期开发的稀土精矿处理回收钍工艺 图2新开发的稀土精矿处理回收钍工艺 rare