[发明专利]一种含铁稀土矿物的一步焙烧还原-分解方法

说明书

技术领域

本发明属于含铁稀土矿物冶金领域，具体涉及一种含铁稀土矿物的一步焙烧还原-分解方法。

背景技术

含铁稀土矿物包括如白云鄂博矿（又称包头矿）、包头稀土尾矿、包头弱磁尾矿、包头铁尾矿、含稀土高炉渣和稀土合金渣等，上述矿物因成分复杂，有价元素富集率低，无法直接冶炼生产铁或稀土产品，采用弱磁选矿无法分离其中的铁和稀土矿物，而采用强磁选矿稀土则随铁矿物一同被选出损失较大，其它选矿方法也均无明显效果。

另外，目前的稀土精矿硫酸分解过程所产生的含氟、硫废气和高氨氮及高盐碱废水以末端治理方式加以处理，成本较高，难以彻底治理，因此亟待解决的问题是如何避免含铁稀土矿物磁选过程中稀土的损失，同时充分分离和提取矿物中的铁、稀土、氟、磷等有价元素。

为了实现含铁稀土矿物中铁的分离，内蒙古科技大学李保卫等人采用微波磁化焙烧的方法将包头矿中的三氧化二铁还原为四氧化三铁，以增加铁矿相的磁性，从而达到在弱磁选矿过程中分离铁矿相与稀土矿相的目的；另东北大学韩跃新等人采用高温深度还原的方法将铁矿物还原为金属铁，同样可以达到弱磁选矿分离铁与稀土矿物的目的。然而采用上述方法在焙烧过程中于650℃及更高的温度下，稀土矿物中的氟（氟碳铈矿）和磷（稀土磷酸盐）被分解释放出HF和磷化合物会污染环境同时浪费氟、磷资源。

为了避免产生稀土精矿硫酸高温分解过程产生的含氟、硫废气等问题，学者们研发了氢氧化钠分解法、氧化钙分解法和碳酸钠分解法等，但上述方法中使用的稀土精矿均是通过强磁选矿后获得，此时已造成稀土进入尾矿坝而损失的情况，因此上述新分解方法仍无法避免稀土在选矿过程的损失。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种含铁稀土矿物的一步焙烧还原-分解方法，能够实现矿物中铁的磁化转化、稀土矿的分解以及铁与稀土矿相的分离，这避免了矿物的二次焙烧以及氟、硫废气的产生。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

将含铁稀土矿物与碳、碱金属氧化物或碱金属氢氧化物或碱土金属氧化物或碱土金属氢氧化物其中的一种或两种的混合物、碱金属氯化物或碱土金属氯化物其中的一种或两种的混合物，按重量比100:(3~30):(1.5~30):(0~20)比例混匀，形成混合物，将焙烧炉升温至550~1300℃，将上述混合物置于焙烧炉内焙烧10 ~120分钟；

将焙烧后的混合物在0.02~1.0T磁场强度下磁选分离，获得品位为50%~70%的铁精矿，及稀土氧化物重量含量为5%~10%的磁选尾矿。

其中，所述的碱金属为钠或钾，碱土金属元素为镁或钙。

与现有技术相比，本发明的特点和有效果是：

（1）本发明方法通过一步焙烧即可将含铁稀土矿中的铁还原同时分解稀土矿物，焙烧后的矿物中的铁转变为四氧化三铁、氧化亚铁或金属铁，稀土转变为稀土氧化物，其中稀土氧化物的转化率达到90%~98%，氟化钙和碳酸钙转变为氟磷酸钙，避免了强磁选矿过程稀土矿物的损失，减少了矿物处理的流程；

其中涉及到的反应方程式包括：

Fe₂O₃+C=Fe₃O₄+CO；

Fe₂O₃+C=FeO+CO；

Fe₂O₃+C=Fe+CO；

REFCO₃+Ca(OH)₂=RE₂O₃+CaF₂+H₂O+CO₂；

REPO₄+Ca(OH)₂+CaF₂=RE₂O₃+Ca₅F(PO₄)₃+H₂O；

REFCO₃+CaO=RE₂O₃+CaF₂+CO₂；

REPO₄+CaO+CaF₂=RE₂O₃+Ca₅F(PO₄)₃；