盐酸酸洗对包钢尾矿中稀土富集的作用.docVIP

盐酸酸洗对包钢尾矿中稀土富集的作用 矿产资源是人类赖以生存和发展的重要的基础原料，我国约有95%的能源和80%的工业原料都直接或间接地来自矿产资源，随着技术的进步和工业生产的发展，人们对矿产资源的需求还将进一步增加。这无疑意味着尾矿的数量也将与日俱增，尾矿不仅污染环境，危害人类的生命，而且还占用了大量的土地、消耗资金、影响企业的经济效益。然而，基于历史与技术原因，如分选装备陈旧以及分选技术落后，尾矿中仍含有大量有用物质，甚至是富矿，这些资源的闲置，造成了巨大的浪费。因此，进行有价元素的回收，对实现尾矿的综合利用具有重要意义[1，2]。本文主要介绍了盐酸酸洗对包钢稀土尾矿中稀土元素富集的作用，为下一步进行单一稀土元素的提取奠定了基础。 一、实验 （一）主要原料 本实验所用主要原料为包钢稀土尾矿，其化学成分分析如表1所示，矿物成分如图1。 表1? 包钢稀土尾矿元素含量/% 元素 TFe FeO CaO M2O SiO2 Al2O3 TiO2 Nb RE K2O Na2O 含量/% 17.6 4.75 22.4 2.18 23.1 0.02 ≤0.01 0.71 0.77 0.91 1.19 图1? 原料矿物物相分析 （二）实验原理 主要是根据以下化学反应，来达到去除杂质、富集稀土的目的。 被溶解的稀土与溶液中的氟化氢反应，生成氟化稀土而沉淀在未分解的稀土矿物中。由于REF3溶度积（Ksp=8×10－16）小于CaF2溶度积（Ksp=217×10－11），因此式（1）、（2）、（3）所示的化学反应不断地进行，既能除去大量的铁和钙，稀土的损失率又很小[3]。 （三）实验方法 将原料在破碎筛分的基础上，重点考察了酸洗浓度、酸洗时间、固液比和搅拌时间对富集效果的影响，通过大量的对比实验，确定了最佳参数。 二、结果与讨论 （一）盐酸浓度的影响 用不同浓度的盐酸对尾矿进行酸洗，所得盐酸浓度对各元素在酸洗渣中含量的影响如图2所示。 图2? 酸洗渣中元素含量和盐酸浓度的关系 从图2中可以看出，随着盐酸浓度增大，铁的失重率先是减小后又增大，这是因为有如下反应所致： 当盐酸浓度为60%时，CaSiO3基本反应完全，铁在酸洗渣中的含量达到最大值，当盐酸浓度再增大时，随着FeS和Fe2O3的反应越来越完全，酸洗渣中铁的含量便逐渐减少，因此铁的浸出率便逐渐增大。钙和硅的变化基本相似，在盐酸浓度小于60%时，硅主要以硅酸的形式析出，钙被盐酸溶解，以CaCl2的形式被去除，因此，在盐酸浓度低于60%时，硅和钙在酸洗渣中的含量逐渐降低，盐酸浓度大于60%时，随着盐酸浓度增加，铁越来越能充分的与盐酸反应，钙和硅的含量明显增加，主要以CaF2和SiO2的形态存在，因此，盐酸浓度越大，对杂质的去除效果越明显。 （二）固液比的影响 在未搅拌的状态下，控制不同的固液比，所做对比试验如图3所示。从图3中可以看出，失重率随着固液比的增大先是增加后又降低，当固液比为1∶3时，失重率最大，达到48.6%，从图3中可以得出以下几点结论：（1）固液比在1∶3之前，失重率急剧增大，这是因为盐酸的量比较少，矿物反应不完全所致；（2）固液比在1∶3之后，失重率越来越小，是因为酸与矿物中的铁反应生成Fe（OH）3胶体溶液，还有一部分硅以胶体硅酸的形式存在，随着酸的液体量逐渐增大，在没有搅拌的情况下，液固分离，使部分酸不能与矿物充分接触，致使矿物不能充分反应。 图3? 固液比与矿物失重率的关系 （三）搅拌时间的影响 控制不同的搅拌时间，所做对比试验如图4所示。 图4? 搅拌时间与矿物失重率的关系 从图4中可以看出，随着搅拌时间的增长，失重率逐渐增大，当搅拌时间为6h时，曲线趋于平衡，因为在酸洗过程中，随着搅拌时间的增长，矿物和盐酸能充分反应，当搅拌时间为6h时，反应基本完全，所以再随着搅拌时间的增长，失重率变化不大。随着搅拌时间的不同，酸洗渣中各元素含量的变化如图5所示。 图5? 搅拌时间与酸洗渣中元素含量的关系 从图5中可以看出，钙的含量先是降低后又升高，这是因为在反应之初，钙的化合物随着搅拌时间的增长，反应越来越充分，当搅拌时间为3h时，钙基本反应完全，随着铁含量的降低，钙的含量又逐渐增加，铈随着搅拌时间的增长含量不断增加，当搅拌时间大于5h时，变化不大。 三、结论 （一）包钢尾矿在磨碎的情况下，用浓盐酸酸洗效果比较好，控制固液比为1∶3，能使铁的浸出率达到91.97%。 （二）酸洗最佳搅拌时间为6h，使酸洗渣中铁的含量降低到212%，铈的含量增加到515%。 （三）此方法工艺简单，适合包钢尾矿这种稀土低品位矿物，为稀土元素特别是铈的进一步提取奠定了基础。 参考文献： [1] 胡天喜.文书明,陈明洁,等.我国尾矿综合利用的一些进展[J].国外金属矿选矿,2006,43 （2）:1