第五章 稀土精矿的分解1.ppt

* * 第五章 稀土精矿的分解 §5.1 什么是稀土精矿的分解 稀土精矿中的主要成分是稀土矿物即稀土的天然化合物，在一般情况下，精矿中的稀土还不能直接利用，为了获得便于利用的稀土产品，首先需要进行精矿的分解。 在稀土精矿中加入化学试剂，是矿物中的主要成分转变成易溶于水或酸的化合物，然后经溶解、分离、京华、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物的产品。 分解精矿有很多方法，以便根据下述原则选择适宜的工艺流程： （1）精矿的类型、品位等特点；（2）产品方案；（3）便于非稀土元素的回收与综合利用；（4）利于劳动为水与环境保护；（5）技术先进、经济合理。 §5.2 独居石精矿的分解 自19世纪末稀土工业萌芽阶段以来，独居石就是稀土工业的重要原料。虽然在研究工作领域有各种分解独居石的方法，但在工业生产中，仅有浓硫酸分解与烧碱液分解两种工艺。 上世纪50年代以前采用浓硫酸法。该法的最大优点是对精矿的适应性强，即使精矿中的有价元素含量低、颗粒较粗，也能获得较满意的结果。其缺点是：酸气易腐蚀设备，给劳动保护与环境保护带来很大困难，精矿中含量仅低于稀土的磷难以回收利用。 1952年，印度借助法国的技术，首先建了一作用烧碱液分解独居石的工厂，之后，美国、巴西、法国、马来西亚等国相继建立了烧碱法处理独居石的工厂，烧碱法逐步以至全部取代了分解独居石的硫酸法。 烧碱法分解工艺的优缺点正好与硫酸法相反，他要去杂质含量尽可能少的独居石精矿，分解前需将精矿细磨；但是，烧碱工艺中的设备腐蚀、劳动保护与环境保护皆较易解决，独居石中的磷也能得以回收。 一、烧碱液常压分解法 （一）分解反应 工业生产中一般采用烧碱液常压分解法。独居石与烧碱反应，稀土与钍生成不溶于水的氢氧化物，磷转变成水溶性的磷酸三钠： REPO4 + 3NaOH = RE(OH)3↓+ Na3PO4 Th3(PO4)4 + 12NaOH = 3Th(OH)4↓ + 4Na3PO4 反应生成的氢氧化物仍附着于精矿颗粒的表面，妨碍碱与矿粒内部独居石矿物之间反应的进行。早期的实验表明，精矿全部通过325目，在一定条件下，独具石几乎定量被碱分解。因此，工业生产中先将矿磨细至一定粒度再送至分解工艺。 独居石完全反应所需理论用碱量约为精矿质量的一半。在大规模生产中，为使独居石获得较高的分解率，采用氢氧化钠/精矿=1.3~1.5。 较高浓度的碱液有利于分解反应进行。此外，碱液的沸点亦随其浓度的增加而上升，用较高浓度的碱液还可提高分解反应温度，也有利于独居石与碱之间的反应。胆识。在碱用量固定的条件下，提高碱液浓度势必减低反应体系的液固比，致使其流动性差；同时，在环境温度下，过高浓度的碱液易析出固体碱而使输送管道堵塞。故工业生产中用47~50%的碱液分解独居石。分解温度约为140℃。在此条件下，分解3~5h即可得到满意的结果。 （二）陈化与洗涤 分解过程完毕后，即加入热水稀释，并保持一定条件防止磷酸三钠析出。为使下一步固-液容易分离，保持一定温度陈化，以利于固体颗粒的闹剧。根据不同的操作制度，有两种陈化方式。 一种方式是在100~105℃下陈化1h，然后在80℃下保温压滤。再在压滤机内用水洗涤虑饼，直至基本洗尽吸附的可溶物质。 另一方式是在约70℃下陈化6~7小时。若低于60℃，磷酸三钠易析出；温度过高，因物料翻动则不利于颗粒沉降。陈化中止后，用倾斜或虹吸方式将上层清夜排出，再以热水洗涤下层固体。照此方式洗涤数次。充分洗涤是必要的，不仅洗去过量的碱。更重要的是洗掉吸附于固体的磷。这对净化与制备稀土、钍、铀产品是非常必要的。 （三）优先溶解稀土分离铀钍 盐酸溶解稀土氢氧化物的反应 RE(OH)3 + 3HCl = RECl3 + 3H2O 洗涤后的分解产物中除稀土外，还有钍、铀、铁、钛等非稀土元素，可利用其碱性（在稀酸中的可溶性）的差异进行分离。 表5-1 平衡pH=5.8 时各元素的分配 0.1 99.9 氯 100.0 0 磷 100.0 0 钛 100.0 0 铁 2.3 97.7 稀土 99.7 0.3 钍 99.3 0.7 铀 沉淀 溶液 分配 元素 上表数据分离效果较为理想，但此时溶液中稀土浓度很低，这将使后续操作不便，若再浓缩溶液则会增加成本。大规模工业生产多采用平衡pH=4.5的操作条件。 为了更多的溶出稀土，先用工业盐酸将洗好的分解产物溶至pH=2.5~3.5，此时部分钍和铀等易溶出，然后再加入水洗过的分解产物进行中和，使平衡是pH=4.5左右，溶出的钍、铀、铁等又沉淀下来。这种方式可使分解产物中的90%的稀土进入溶液。pH调整好后再煮沸1小时，以保证钍、铀沉淀完全。 优先溶解操作完成后，用板框压滤机过滤，得到含混合稀土氯化物的溶液和钍铀渣。 (四)除镭、制取稀土产品 优溶液含有