[发明专利]一种从稀土电解渣中回收稀土元素的方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种从稀土电解渣中回收稀土元素的方法，属于稀土冶金领域。

背景技术

随着稀土永磁材料技术的进步和应用领域的延伸，稀土金属应用量也随之增加。稀土金属主要以熔盐电解法生产为主，在稀土电解过程中会产生大量稀土电解渣，电解渣以稀土氟化物为主，并伴有少量未电解的稀土氧化物，稀土含量高，回收价值也高。科研院所和少数企业开展了稀土电解渣回收技术的研究，当前采用的碱转法回收电解渣中的稀土，与传统的浓硫酸焙法相比有一定的进步，但该工艺产生的废水多，流程长。浓硫酸焙烧产生酸雾，污染环境，稀土硫酸盐还得转化成稀土硫酸复盐后，用盐酸溶解转化为氯化稀土，再进行以后步骤操作，工艺复杂，流程长。这二种技术已不符合国家稀土产业健康发展政策要求。

本发明是在碱转法和浓硫酸焙烧法回收稀土电解渣中稀土元素的研究基础上，结合相关专利技术及文献检索和调研陶瓷、玻璃烧制工艺及设备分析研究，开发出采用二氧化硅或硅酸钠、硅酸盐类物料与稀土电解渣在高温下反应，回收稀土元素的新方法。该方法成本低、收率高、工艺流程短，不污染环境，是一项清洁生产技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回收稀土电解渣中稀土元素的方法。

该方法回收稀土元素的收率高、成本低、不污染环境，是一项清洁生产技术。

本发明包括：焙烧窑设计、物料破粹的粒度、物料的配比、焙烧温度、静置时间、盐酸溶解除杂、萃取分离、沉淀结晶、氧化物制备、电解制备稀土金属。其具体内容如下：

1、焙烧窑设计。根据相关专利技术和文献检索及现场调研陶瓷、玻璃烧制工艺及设备分析研究结果，设计了稀土电解渣回收专用焙烧窑，焙烧窑包括：反应容器、进料系统、加热系统、温控系统、出料系统、尾气净化处理系统。

（1）反应容器是焙烧窑的主体，主要有内衬和坩埚构成。是保证稀土电解渣与二氧化硅或硅酸钠及硅酸盐类熔化后，并充分反应的重要容器。其内衬和坩埚材料的选择尤为重要，由于稀土电解渣以稀土氟化物为主，并伴有少量未电解的稀土氧化物，在高温的条件下易腐蚀内衬和坩埚，为保证生产顺利开展和产品质量，经过大量试验，我们选用石墨材料或高岭土材料、高铝矾土材料砌筑焙烧窑内衬和坩埚制作。

（2）进料系统。采用自动进料装置，将物料定时、定量的送入反应容器的坩埚内。

（3）加热系统。焙烧窑的加热采用天然气加热。

（4）温控系统。采用国内自动控温装置进行监测反应容器内温度，保证物料熔化和充分反应。

（5）出料系统。根据反应容器内物料的特性，同时将高温的液体转变成80℃以下的结晶物，设计成水冷式出料系统。

（6）尾气净化处理系统。主要作用是净化天然气的尾气和稀土电解渣与二氧化硅（或硅酸钠、硅酸盐类物料）反应时产生的废气。

2、物料破碎。分别将稀土电解渣、二氧化硅或硅酸钠、硅酸盐类，用球磨机和雷蒙磨联合制粉技术，磨成300～450目的细粉。其目的在于，增大二者得比表面积，使得二者反应更充分。颗粒较大，反应较慢，时间长，从而增加了燃气的使用量，同时也增加了成本。

3、物料配比。将破碎好的稀土电解渣、二氧化硅（或硅酸钠、硅酸盐类）按重量比：1：（1～2），进行混料。优选地，回收稀土电解渣中稀土元素所用的原料为二氧化硅和硅酸钠的混合物，所述原料中二氧化硅为35份、硅酸钠为55份。

二氧化硅和/或硅酸钠的用量过少，稀土氟化物中的稀土元素不能完全被转化，影响稀土收率，过量使用，则增加了燃气的使用量，同时也增加了成本，且易造成焙烧窑中反应容器的损坏。

4、焙烧温度。是保证稀土电解渣与二氧化硅（或硅酸钠、硅酸盐类）物料变成熔融的液体和充分反应的温度。温度控制在1300～1550℃。焙烧温度过低，稀土氟化物和二氧化硅不能很好的熔化，延长了生产周期，降低了生产效率；温度过高，则易烧坏焙烧窑及反应容器。

5、静置时间。是稀土电解渣与二氧化硅（或硅酸钠、硅酸盐类）物料变成熔融的液体，并充分反应的时间。静置时间为20～30min。静置的目的在于，使稀土电解渣与二氧化硅或硅酸钠物料变成熔融的液体，并充分反应的时间。时间过短，熔融的液体中易含有未参加反应的氟化稀土或二氧化硅，影响稀土元素的收率；时间过长，则降低了生产效率。

6、盐酸溶解除杂。待反应容器中熔融液体流出结晶后，结晶物再经球磨机和雷蒙磨联合制粉技术，磨成300～450目的细粉用盐酸溶解，将结晶物中的稀土元素转化为氯化稀土，不溶物经板框压滤机除杂。