[发明专利]一种防止混合稀土矿结块的焙烧方法

说明书

技术领域

本发明属于矿石冶炼技术领域，具体涉及一种在混合稀土矿的碳酸钠分解过程中防止矿粉结块的焙烧方法。

背景技术

稀土矿的开发利用对各行业有着重要的意义，如何最大限度有效地开采稀土矿并减少开采过程中的浪费及污染也是稀土矿开采过程中有待解决的问题。目前稀土矿尤其是包头混合稀土矿主要采用浓硫酸强化高温焙烧技术，铁、磷、钍大部分被“烧死”在渣中，含钍放射性废渣及含氟、硫废气对环境污染严重，有价元素未得到综合利用，造成资源浪费。

虽然浓硫酸高温焙烧技术已经应用在稀土冶炼中有近30年的历史，对稀土矿产资源的开发利用尤其是生产适合国家需求的稀土产品起了重要作用。但是该工艺产生的含钍放射性废渣及含氟、硫废气对环境污染严重，有价元素氟、磷、钍一直未得以综合回收，加之酸气腐蚀设备严重，环保困难，产生的“三废”污染问题随着稀土生产的加大，日益突出。近年来研制的各种冶炼方法，包括烧碱法焙烧、浓硫酸低温焙烧和碳酸钠焙烧方法由于各种因素，大多处于实验室阶段，还未得到工业应用。但是，发展基于碱法的集成焙烧新技术，仍是解决矿物焙烧污染以及资源综合回收的最有效方法之一。其中，碳酸钠焙烧法被认为是较为清洁的冶炼流程。然而碳酸钠焙烧法在焙烧阶段存在一个突出的技术瓶颈就是焙烧过程中的结块问题。

本发明人在前期的研究工作中从焙烧方式和设备角度，已经开发了一系列解决碳酸钠焙烧过程中结块问题的方法，例如：CN102494535A公开的一种防结圈焙烧回转窑及焙烧方法，回转窑的内部放置有研磨体，并设置有螺旋式带形导轨；带形导轨内部中空，外沿与回转窑内壁紧密贴合。在焙烧过程中，物料与回转窑内部的研磨体一同焙烧，与此同时研磨体对物料进行研磨，随着回转窑的旋转，研磨体与物料沿带形导轨向出料端移动，最终出料。CN102424912A公开的一种矿粉包埋熔剂制备球团的方法，即首先制备得到熔剂球团；然后进行第二次造球，使矿粉包埋熔剂球团；再进行干燥、焙烧，得到球团，缩短了焙烧时间，减少了能耗，并且解决了球团在焙烧过程中容易粘结的问题。

但是，目前报道的解决结块问题的技术多为从设备或焙烧方式的角度解决碳酸钠焙烧的结块问题。迄今为止，尚没有报道从焙烧流程设计的角度解决该问题。本发明着眼于焙烧流程，旨在解决氟碳铈矿和独居石混合稀土精矿在碳酸钠焙烧过程中的结块问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种在混合稀土矿的碳酸钠分解过程中防止矿粉结块的焙烧方法，所述方法是通过两步法焙烧实现的。首先矿物在空气中焙烧将大部分的氟碳铈矿分解；然后再将剩余的大部分独居石在碳酸钠的作用下分解。与原混合矿碳酸钠直接焙烧相比，一是焙烧不再易结块；二是大大节省了试剂碳酸钠的用量。本发明设计合理，易于操作，便于工业化放大。

为了达到上述目的之一，本发明采用如下制备方法：

一种防止混合稀土矿结块的焙烧方法，包括如下步骤：

(1)将混合稀土矿在空气中直接焙烧；

(2)将步骤(1)焙烧产物使用硫酸浸出；

(3)将步骤(2)的酸浸渣水洗，干燥，干燥渣再与碳酸钠混合焙烧，酸浸渣即硫酸浸取后的固体渣。

本发明的焙烧方法首先是空气焙烧和酸浸过程，可以将大部分氟碳铈矿除去，研究表明对第二步独居石的分解大有益处，既防止了焙烧过程中的结块，并且也可大大减少碳酸钠的使用量。

作为优选技术方案，本发明所述的焙烧方法，步骤(1)中焙烧的温度为300-900℃，例如为330℃、360℃、420℃、500℃、550℃、610℃、680℃、750℃、830℃、880℃等。焙烧温度过低，混合稀土矿中的氟碳铈矿分解不完全；焙烧温度过高，混合稀土矿容易在焙烧过程中烧结。这些都不易于空气焙烧后稀土的酸浸，因此，本发明此步骤选择焙烧的温度为300-900℃，优选为400-700℃。

优选地，所述焙烧的时间为0.5h以上，例如为0.8h、1.5h、2.5h、4h、6h等，优选为1-3h。

作为优选技术方案，本发明所述的焙烧方法，步骤(2)中硫酸的浓度为0.5-6mol/L，例如为0.7mol/L、1.1mol/L、1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L、3.6mol/L、5.0mol/L、5.5mol/L等。合适的硫酸浓度，易于使稀土浸出。硫酸浓度太低，稀土不易浸出；硫酸浓度太高，浸出的稀土容易形成硫酸复盐沉淀，降低稀土浸出率，因此，本发明选择浸出液硫酸的浓度为0.5-6mol/L，优选为1-4mol/L。