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稀土生产与分离工业工艺流程 |
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| 一、稀土选矿 选矿是使用组成矿石的各种矿藏之间的物理化学性质的差异，选用不同的选矿办法，凭借不同的选矿工艺，不同的选矿设备，把矿石中的有用矿藏富集起来，除掉有害杂质，并使之与脉石矿藏别离的机械加工进程。 当时我国和世界上其它国家挖掘出来的稀土矿石中，稀土氧化物含量只要百分之几，乃至有的更低，为了满意冶炼的出产要求，在冶炼前经选矿，将稀土矿藏与脉石矿藏和其它有用矿藏分隔，以进步稀土氧化物的含量，得到能满意稀土冶金要求的稀土精矿。稀土矿的选矿一般选用浮选法，并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。内蒙古白云鄂博矿山的稀土矿床，是铁白云石的碳酸岩型矿床，在首要成分铁矿中伴生稀土矿藏（除氟碳铈矿、独居石外，还有数种含铌、稀土矿藏）。采出的矿石中含铁30%左右，稀土氧化物约5%。 大矿石破碎后，用火车运至包头钢铁集团公司的选矿厂。选矿厂的使命是将Fe2O3从33%进步到55%以上，先在锥形球磨机上磨矿分级，再用圆筒磁选机选得62～65%Fe2O3的一次铁精矿。其尾矿继续进行浮选与磁选，得到含45%Fe2O3以上的二次铁精矿。稀土富集在浮选泡沫中，档次到达10～15%。该富集物可用摇床选出REO含量为30%的粗精矿，经选矿设备再处理后，可得到REO60%以上的稀土精矿。 二、稀土冶炼办法 稀土冶炼办法有两种，即湿法冶金和火法冶金。 湿法冶金属化工冶金办法，全流程大多处于溶液、溶剂之中，如稀土精矿的分化、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的别离和提取进程就是选用沉积、结晶、氧化复原、溶剂萃取、离子交换等化学别离工艺进程。现使用较遍及的是有机溶剂萃取法，它是工业别离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程杂乱，产品纯度高，该法出产制品使用面宽广。 火法冶金工艺进程简略，出产率较高。稀土火法冶炼首要包含硅热复原法制取稀土合金，熔盐电解法制取稀土金属或合金，金属热复原法制取稀土合金等。火法冶金的一起特色是在高温条件下出产。 1．稀土精矿的分化 稀土精矿中的稀土，一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形状。有必要通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物，通过溶解、别离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作为产品或别离单一稀土的质料，这样的进程称为稀土精矿分化也称为前处理。分化稀土精矿有许多办法，总的来说可分为三类，即酸法、碱法和氯化分化。酸法分化又分为分化、硫酸分化和分化法等。碱法分化又分为分化或熔融或苏打焙烧法等。一般依据精矿的类型、档次特色、产品计划、便于非稀土元素的收回与综合使用、利于劳动卫生与环境维护、经济合理等准则挑选适合的工艺流程。 碳酸稀土和氯化稀土的出产： 这是稀土工业中最首要的两种初级产品，一般地说，现在有两个首要工艺出产这两种产品。 一个工艺是浓硫酸焙烧工艺，即把稀土精矿与硫酸混合在回转窑中焙烧。通过焙烧的矿用水浸出，则可溶性的稀土硫酸盐就进入水溶液，称之为浸出液。然后往浸出液中参加碳酸氢铵，则稀土呈碳酸盐沉积下来，过滤后即得碳酸稀土。 另一种工艺叫烧碱法工艺，简称碱法工艺。一般是将60%的稀土精矿与浓碱液搅匀，在高温下熔融反响，稀土精矿即被分化，稀土变为氢氧化稀土，把碱饼经水洗除掉钠盐和剩余的碱，然后把水洗过的氢氧化稀土再用溶解，稀土被溶解为氯化稀土溶液，调酸度除掉杂质，过滤后的氯化稀土溶液经浓缩结晶即制得固体的氯化稀土。 2．稀土元素的别离 现在，除Pm以外的16个稀土元素都可提纯到6N（99.9999%）的纯度。由稀土精矿分化后所得到的混合稀土化合物中，别离提取出单一纯稀土元素，在化学工艺上是比较杂乱和困难的。其首要原因有二个，一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分类似，大都稀土离子半径居于相邻两元素之间，十分附近，在水溶液中都是安稳的三价态。稀土离子与水的亲和力大，因受水合物的维护，其化学性质十分类似，别离提纯极为困难。二是稀土精矿分化后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多（如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等）。因而，在别离稀土元素的工艺流程中，不但要考虑这十几个化学性质极端附近的稀土元素之间的别离，并且还有必要考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的别离。现在稀土出产中选用的别离办法（湿法出产工艺）有：（1）分步法（分级结晶法、分级沉积法和氧化复原法）；（2）离子交换法；（3）溶剂萃取法。 |
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