[发明专利]一种浓硫酸清洁冶炼混合稀土精矿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种浓硫酸清洁冶炼混合稀土精矿的方法，属于湿法冶金领域。

背景技术

白云鄂博稀土矿物产品结构中，稀土品位为50wt%~65wt%的精矿为主要产品。目前，稀土品位接近50wt%的精矿（俗称“50精矿”）主要采用浓硫酸高温焙烧分解工艺处理（以下简称“高温酸法”），每年约有10万吨精矿采用此工艺处理。该工艺带来大量的转型硫酸镁废水、硫氟硅混合高温酸气、含钍放射性废渣等工业三废问题，处理难度极大。由此导致精矿中的P、F、Th、Ca、Fe、未分解的稀土矿物，以及辅料中的SO₄^2-、Mg等有价资源进入工业“三废”，不仅使大量有价资源浪费，也给企业和环保部门带来巨大的压力。

在此情况下，国内的一些研究机构分别提出了各种解决方案。例如：上世纪90年代，国内一些研究机构提出浓硫酸低温焙烧分解包头混合稀土精矿的工艺，该工艺大幅度降低了精矿分解温度，同时精矿中的放射性钍资源与稀土一并被提取。存在的问题是：混合稀土精矿中一些杂质成分在焙烧过程形成低温共熔物在回转窑窑头发生结圈，导致焙烧无法连续化。以后，也有技术人员尝试在精矿与硫酸混合物进料口添加刮板解决结圈问题，最终由于结圈物硬度大，导致长时间运行后进料口密封性差，结圈问题没有彻底解决，而且窑头酸性尾气逸出，导致工况环境进一步恶化。赵治华等于2006年公开了“分步法硫酸稀土焙烧分解包头稀土精矿”的发明专利（申请号：200510063032.7），提出了采用低温焙烧与高温焙烧联合工艺，将尾气成分分步吸收成为氟硅混酸与硫酸；精矿中钍固定成为焦磷酸钍的工艺路线。该工艺通过前端优化降低了后端的处理难度，具有明确的创新性。但存在的问题是：（1）低温焙烧段，精矿中一些杂质成分易形成低温共熔物，导致回转窑结圈，使得工艺无法连续化；（2）高温焙烧段，剩余硫酸除部分挥发外，大部分发生分解反应，逸出高浓度SO₂气体难以处理；（3）放射性废渣渣量大，磷、铁、硫、钙等资源浪费。内蒙古科技大学李梅教授公开了“白云鄂博稀土精矿制备氯化稀土的新方法”（申请号：201110221839.4）。该技术将氧化焙烧与浓碱液分解工艺结合，很好的实现了白云鄂博混合稀土精矿分解，但该工艺连续性较差，使用的原料精矿品位在60~68wt%，高品位的原料不仅会增加选矿成本和选矿废水产出量，同时，选矿技术的收率较低；另外，碱废水中氟、磷资源回收难题一直没有得到妥善解决。包头稀土研究院崔建国等公开了“一种对稀土酸法工艺废渣中稀土、钍和铁的回收方法”（申请号201310074514.7），解决了公认的浓硫酸高温酸法工艺废渣中的钍不可浸出的问题，发明了高温酸法工艺废渣中钍、稀土和铁的提取方法，为现有酸法工艺的革新奠定了基础。

面对日趋严峻的环保要求，生产企业对现有酸法工艺的“三废”问题采取的一定措施。比如：转型硫酸镁废水正在通过加入氧化钙调浆中和，形成硫酸钙与氢氧化镁混合废渣，回用水换热冷凝后回用至水浸工艺。该技术去除了废水大量的硫酸根和镁离子后实现回用，在一定程度上缓减了环保难题，但由于精矿中铝、硅、锰等杂质的循环富集作用，反复循环已经严重影响到焙烧矿中稀土的浸出效果。酸性尾气处理方面，目前采用喷淋除尘-多级逆流喷淋吸收-混酸减压蒸馏分离-单一酸多效蒸发富集技术来分离尾气中的硫酸与氟硅混酸制备成为接近70%的硫酸与40%的氢氟酸，但由于尾气成分及喷淋吸收酸液浓度浮动大，使得减压蒸馏过程难以控制，产品中S与F相互夹带较为严重，回收的氟酸产品指标不合格。而且，尾气处理流程长，处理费用极高。放射性废渣方面，每处理1吨精矿，将产出0.65~0.75吨干渣，约1.1吨湿渣。目前，所有的湿渣全部储存于环保部门专门渣库中，还需缴纳250元/吨湿渣的储存费用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种能够将现行浓硫酸高温焙烧工艺“三废”问题之根源在精矿处理前端解决，从而解决低温酸法面临的各种难题，大幅降低后续“三废”处理难度，提高稀土直收率，并最终实现精矿与辅料中各种资源综合回收利用的浓硫酸清洁冶炼混合稀土精矿的方法。

实现本发明的思路说明如下：