[发明专利]提高稀土矿物与硫酸分解效率的方法

说明书

本发明涉及一种提高稀土矿物与硫酸分解效率的方法，属于湿法冶金领域。包括将稀土精矿与浓硫酸、铁粉混合进行分段焙烧，在低温焙烧过程中通过对已经固化的矿物补充一定量水分，优化固‑液‑气反应体系，提高硫酸在反应过程中的扩散速度，减少硫酸消耗，增加稀土分解率。在高温焙烧过程中主要为过量硫酸的高效分解和磷酸铁、焦磷酸钍的生成，固定放射性和磷资源进入渣中。两段焙烧使尾气成分单一化，便于后续尾气处理，降低尾气处理成本，减少环境污染。

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种提高稀土矿物与硫酸分解效率的方法。

背景技术

矿石型稀土矿物主要为氟碳铈矿、独居石以及混合型稀土矿，由于矿物组成差异，冶炼技术也各不相同，氟碳铈矿主要采用氧化焙烧-盐酸浸出工艺，矿物经氧化焙烧分解为氟化稀土与氧化稀土，焙烧矿用盐酸优先溶解时，控制盐酸浓度与加入过程，实现三价稀土提取并与四价铈初步分离，氟化铈、二氧化铈等成分残留渣中。该工艺可以简单的低成本的回收有价稀土，但氟资源没有利用，稀土资源提取不彻底，另外存在放射性钍元素的扩散风险。独居石和混合型稀土精矿采用浓硫酸高温焙烧分解工艺处理，将混合稀土精矿与浓硫酸、铁粉均匀混合后，在500-600℃的回转窑中高温焙烧。该工艺以其主体工艺成本较低，连续化程度较高等优势而备受青睐，但有硫酸消耗量大，尾气处理困难，稀土分解不彻底等问题。

针对上述问题，专利名称“一种白云鄂博稀土精矿制取混合氯化稀土的方法”(申请号：201811249616.7)，该专利将稀土精矿与浓硫酸按质量比为1:0.7～1.5混合进行三段焙烧，得到焙烧矿，其中第一段焙烧温度控制在100～150℃，在较低温度下降低液相成分的蒸发，防止物料粘窑产生结圈现象。中国专利“一种浓硫酸两段焙烧分解高品位混合稀土精矿的方法”(申请号：201910424021.9)，该专利将稀土精矿(REO60％)与浓硫酸按酸矿比1:1.3～5.5常温混合，低温焙烧温度为180～380℃，时间为1～5小时。低温焙烧矿直接进行高温焙烧，温度为380～900℃，时间为0.5～4.5小时。该方法两段焙烧仍然从尾气处理角度进行设计，硫酸消耗量大，并且后续处理工艺繁琐。

专利名称“一种加铁低温浓硫酸焙烧分解高品位混合稀土精矿的方法”(申请号：201910424015.3)，该专利将混合稀土精矿与硫酸、铁粉混合，低温焙烧得到焙烧矿后进行水浸，该方法仍然是低温焙烧原理，使钍、磷进入溶液，通过中和得到铁钍渣，但水浸渣仍然具有放射性，而铁钍渣中钍含量过高，目前无较好的处理办法并且在中和过程容易造成稀土的损失，影响稀土收率。

上述专利文献均没有涉及到通过何种手段在低温焙烧过程(150-250℃)提高硫酸分解矿物反应效率，进而有效降低硫酸消耗。并在高温焙烧过程(400-600℃)，通过与低温过程降低硫酸酸耗协同变化，加速分解产物磷酸对钍离子固定作用。

发明内容

基于上述原因，本发明提出了一种提高稀土矿物与硫酸分解效率的方法，在低温焙烧(150-250℃)过程中通过对已经固化的矿物颗粒补充一定量水分，优化固-液-气反应体系，提高硫酸在反应过程中的扩散速度，提高稀土矿物分解效率，进而降低了硫酸消耗。

本发明的方法包括如下步骤：

将稀土矿物与浓硫酸按重量比为1:0.7-1.2混合，并加入铁粉，使铁的总量与矿物中磷的摩尔比1.2-1.5:1；

反应物料进入第一段反应装置，第一段物料温度为150～250℃，时间为60-120min。反应过程中，待混合物反应由膏状固化成颗粒后，向颗粒物补充水分，继续反应。完成第一段反应后，物料进入第二段反应装置，物料温度为400～600℃，时间为10～40min。

进一步的，稀土矿物为独居石、混合型稀土矿物或添加磷酸盐的氟碳铈矿。

进一步的，补充水分，其水分补充量按照水与稀土矿物重量比为1-10％。

与现有技术相比，本方法具有如下优点：