[发明专利]一种碱压煮分解氟碳铈矿的方法

说明书

本发明涉及一种碱压煮分解氟碳铈矿的方法，属于稀土湿法冶金技术领域。该方法首先将稀土精矿细磨，再将细磨精矿和NaOH溶液于压煮器内混合压煮脱氟，同时通入压缩空气将三价铈氧化为四价铈，得到的压煮矿进行水洗，再用盐酸优先溶解非铈稀土元素，获得少铈氯化稀土溶液，渣经过三级逆流酸洗获得铈富集物。该方法采用碱压煮分解氟碳铈矿，具有工艺流程短，辅料消耗少，反应时间短，镨钕优溶率高的优点；通过在压煮过程引入氧化气氛并控制优溶条件，使易溶于酸的非铈稀土优先溶解进入溶液，四价铈留在铈富集物中，实现了铈与非铈稀土元素的初步分离；同时该方法脱氟在密闭碱性体系中进行，避免了含氟气体对环境的污染。

技术领域

本发明涉及一种碱压煮分解氟碳铈矿的方法，属于稀土湿法冶金技术领域。

背景技术

氟碳铈矿是我国的第二大稀土资源，以矿物类型计占总稀土储量的50.6%，在我国内蒙古包头、四川冕宁、山东微山等地区均有大规模矿床发现。氟碳铈矿是稀土碳酸盐和稀土氟化物的复合化合物，主要以轻稀土元素为主。按不同产地和成因，氟碳铈矿的稀土配分有所差异，铈配分通常为50%左右，而高价值的镨钕配分相对较低，为14%~26%。已得到应用的氟碳铈矿分解冶炼工艺普遍存在生产流程长，成本高，高价值稀土元素镨钕回收率低，产品结构不适应市场需求等问题。目前稀土氧化物市场价格，氧化镨钕价格为40万元/吨左右，而氧化铈价格较低，仅为2万元/吨左右，过多的铈进入溶液既加重了萃取分离的负担，也不利于提高企业经济效益。因此，如何缩短流程，降低生产成本，提高高价值元素镨钕等的回收率，降低铈的溶出率，成为影响企业经济效益的关键。

针对单一氟碳铈矿的分解冶炼方法，国内外已进行了大量研究，主要分为以下几类：酸法、碱法和酸碱联合法等。

酸法又可分为浓硫酸焙烧法和氧化焙烧-酸浸法。浓硫酸焙烧法是传统的稀土矿分解工艺，将稀土矿与浓硫酸加热至一定温度后，氟碳铈稀土转变为可溶性硫酸盐，再用水浸出稀土矿物。在该方法基础上进一步发展出了硫酸强化焙烧工艺，硫酸低温熟化焙烧工艺，如中国专利申请公布号CN104962762A公布的方法。此方法对矿品位要求不高，但存在着流程长，固液分离多，能耗大，稀土回收率低等缺点。氧化焙烧-酸浸法首先通过氧化焙烧将氟碳铈矿分解为易于酸溶的稀土氧化物，同时铈转化为四价铈，然后使用硫酸、盐酸、硝酸等浸出稀土元素，最后通过复盐沉淀、萃取等方法分离稀土元素，如美国钼公司采用的氧化焙烧-盐酸浸出-萃取分离工艺，包头稀土研究院提出的氧化焙烧-稀硫酸浸出-复盐沉淀工艺，法国罗纳-普朗克公司采用氧化焙烧-硝酸浸出-萃取分离工艺等。此类方法均已在工业上实现成熟应用，但也普遍存在着工艺流程长，辅料消耗大，成本高，稀土回收率低，含氟废气污染环境等缺点。

碱法：包括烧碱法和纯碱法两种。常见的烧碱法是将氟碳铈矿与烧碱溶液或熔融的烧碱混合，在一定温度下将氟碳铈矿分解为可溶于酸的氢氧化稀土，再通过水洗除氟、盐酸优溶获得氯化稀土溶液。纯碱法是将氟碳铈矿和纯碱混合后经过焙烧、水洗除氟获得稀土氧化物，再经过酸溶、萃取分离获得产品。近年来也有采用烧碱焙烧转化氟碳铈矿的方法公布，申请公布号为CN101914679A的中国专利公布的一种方法是采用氟碳铈矿与氢氧化钠混合后焙烧，碱转矿经水洗除氟后，进行盐酸优溶，获得少铈氯化稀土料液。碱法处理氟碳铈矿都面临着精矿品位要求高，矿物粒度细，辅料用量大，成本高，固液分离次数多，废水量大等缺点，限制了其应用。

酸碱联合法：该方法最早被美国宾州York工厂采用，品位为60%氟碳铈矿精矿首先经过稀盐酸浸出去除碳酸盐杂质，或与Na₂CO₃混合焙烧后用稀盐酸浸出除杂，过滤后将滤渣中的氟化稀土用浓NaOH溶液分解转化为稀土氢氧化物，再经过盐酸优溶获得氯化稀土。国内也有类似的方法，如专利CN103555943A。酸碱联合法结合了酸法、碱法的优点，设备投资小，工艺简单，应用较为广泛，但仍未解决碱耗量大，精矿品位要求高，稀土回收率低等问题。