独居石稀土精矿的氢氧化钠分解工艺技术

高，生产中通常用10倍于固体的水量，并将溶液加热至60～70℃，在搅拌的作用下，重复水洗过程7～8次，才能达到水洗液中P2O5＜1%，pH=7～8的要求。前几次洗液中的NaOH和Na3PO4浓度很高，可用于回收NaOH和Na3PO4。

（二）盐酸溶解稀土氢氧化物

浆浓盐酸缓慢加入水洗后的氢氧化物的浓浆中，稀土、钍和铀将溶解于盐酸溶液中： RE（OH）3＋3HCl=RECl3＋2H2O （13） Th（OH）4＋4HCl=ThCl4＋4H2O (14) Fe（OH）3＋3HCl=FeCl3＋3H2O (15)

在酸溶过程中，Na2U2O7也被盐酸分解，以U和UO2存在溶液中。

在NaOH分解过程中，铈磷酸盐被分解成三价氢氧化物的同时一部分三价铈与空气中的氧接触被进一步氧化成四价的氢氧化物。在酸性溶液中Ce具有很强的氧化性，可以将Cl

－

4＋

4＋

2＋

氧化，而氯气的形式从溶液中逸出。

Ce（OH）4＋4HCl=CeCl3＋4H2O＋1/2(Cl2) （16）

四价铈的碱性较低，pH＞0.7的条件下就开始水解，形成Ce（OH）4沉淀。生产中为了

提高铈的回收率，现将反应酸度控制在pH=1.5～2.0范围内，并加入少量的H2O2还原四价铈为三价，以促进Ce（OH）4的充分溶解。

（三）氯化稀土溶液的净化

盐酸溶解时氢氧化物浓浆中的杂质，铁、钍、铀以及微量的镭进入氯化稀土溶液中。基本溶度积原理，依照试（17）和表2中的数据，调整溶液的pH值，使铁、钍、铀水解成氢氧化物沉淀，从溶液中除去。

10

1/n

－14

/（Ksp[RE(OH)3]）/[RE]＜[H]＜10

3＋1/3＋－14

/（K′sp[Me（OH）n]/[Me]）

n＋

（17）

式中Me－代表Fe、Th、U； K′sp－Me（OH）n的溶度积。

表2 RE（OH）3，Th（OH）4，Fe（OH）3，Fe（OH）2沉淀pH值及溶度积

氢氧化物 溶度积Ksp 沉淀pH值 沉淀程度 Ce（OH）3 1.6×10 6.83～8.03 开始沉淀 －20Th（OH）4 4.0×10 4.15 沉淀完全 －45Fe（OH）3 3.0×10 3.68 沉淀完全 －39Fe（OH）2 8.0×10 9.61 沉淀完全 －16UO2（OH）2 1.1×10 6.17 沉淀完全 －22U（OH）4 1.0×10 9.25 沉淀完全 －45由表2可以看出，若将pH值控制在4.5左右，Th和Fe能够较完全的除去，但是Fe

＋

2＋

3＋

4＋3＋2

仍然保留在溶液中。为此可以向溶液中加入适量的H2O2，使Fe氧化成Fe之后，再通过

水解除去。

在pH＞2的条件下，存在溶液中的U和UO2开始一级水解，生成U（OH）和UO2（OH）

＋

4＋

2＋

3＋

；随pH值升高，U（OH）进一步水解成具有胶体性质的聚合氢氧化物［U（OH）4］n，而

＋

3＋

UO2（OH）则需在更高的pH值条件下，才能生成铀酸及多铀酸的氢氧化物沉淀。胶体性质的铀氢氧化物吸附于氢氧化铁和氢氧化钍的颗粒表面而沉淀。

在生产实践中，常用水洗后的氢氧化物的浓浆或碳酸稀土，将酸浸溶液的pH值由1～2调至4.5左右，并加入少量凝聚剂，使呈悬浮状态的水解产物迅速凝聚沉淀。经澄清、过滤得到的滤渣中含放射性元素钍较高，可以作为提取钍的原料或封存，滤液可供生产混合结晶氯化稀土或萃取分离的料液，这一生产过程，在工业中称为“盐酸优溶”、由此获得的渣称为“优溶渣”。

镭和钡硫酸盐的溶度积分别是4.2×10

－11

和1.10

－10

，属于难溶性物质。而且镭离子半

径（1.42?）和钡的离子半径（1.38 ?）差别小，在两种离子共存的条件下，能形成类质同晶共沉淀。根据这一原理，向热的稀土氯化物溶液（70～80℃）中加入硫酸铵和氯化钡则可以借助BaSO2晶体的载带作用，将溶液中微量的镭除去。

（四）由氯化稀土溶液制备混合稀土产品

净化后的氯化稀土溶液可以作为稀土分离的原料进入萃取车间逐一分离单一稀土。根据需要也可以制成结晶混合氯化稀土和混合碳酸稀土。

1、制备结晶氯化稀土

氯化稀土溶液一般含有REO为200～280g/L，经蒸发后REO浓缩至450g/L左右，冷却可得到结晶RECl3·nH2O产品。生产上为了提高蒸发的速度，通常采用减压浓缩的方式。利用水流喷射器将蒸发罐内的真空度保持在6×10Pa时，稀土氯化物溶液的沸点可降低14℃左右。

2、制备碳酸稀土

4

向含REO为40～60g/L的氯化稀土溶液中加入碳酸氢铵（固体或液体均可）将按反应式（18）产生碳酸稀土沉淀。沉淀出的碳酸稀土用水洗除去吸附的硫酸盐，过滤后制备得的RECl3·nH2O产品。

2RECl3＋3NH4HCO3=RE2（CO3）3＋3NH4Cl3＋HCl （18） 四、从优溶渣中回收钍、铀和稀土

优溶渣中的主要化学成分是稀土、钍、铀的氢氧化物和少量的硅酸盐以及未分解的矿物。优溶渣用水洗去除氯离子（Cl＜0.6g/L）后，通常采用硝酸溶解的方法溶出稀土、钍、铀。溶解反应是放热反应，溶解的过程中向溶液释放大量的热，使其温度升高。如采用浓硝酸直接溶解优溶渣，可以使溶液的温度急剧升至120℃以上。这样做有利于硅溶解后而产生的硅胶凝聚，在此同时加入聚丙酷胺可以使硅胶凝聚的速度加快，增加溶液的澄清效果。不溶的残渣中的主要化学成分是金红石（TiO2）、钛铁矿（FeO·TiO2）、锆英石（ZrSiO4）、石英（SiO2）以及其他未分解的矿物经过滤或分离除去。酸溶过程中的主要化学反应为：

－

氟碳铈矿-独居石混合稀土精矿的硫酸强化焙烧工艺实例

2009-6-9 16:14:43 中国选矿技术网 浏览

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图1中所示的是生产中的强化高温硫酸焙烧分解混合型稀土精矿的前处理原则工艺流程。在生产过程中使用的主要设备和技术条件如下。

图1 高温硫酸焙烧混合稀土精矿及前处理原则工艺流程

一、硫酸焙烧

焙烧过程的主要设备是钢板卷制、内衬防腐耐火砖的回转窑。窑头砌燃烧室，燃料可用重油、煤炭。物料在窑内的焙烧时间长短和窑的长度、转数、坡度相关。生产中的技术条件为：

矿∶酸（硫酸浓度为92%）=1∶（1.2～1.4）； 窑头温度700～800℃； 窑尾温度220～270℃； 精矿分解率约93%。