本發(fā)明涉及稀土冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
，并且更具體地，涉及一種旋轉(zhuǎn)床處理稀土精礦的方法。
背景技術(shù)：
：我國的稀土儲量為世界首位，然而在已探明的稀土礦中，大多數(shù)都成分復(fù)雜、稀土含量少，不利于工業(yè)直接應(yīng)用。目前用于工業(yè)生產(chǎn)的混合稀土精礦的稀土含量一般為50％-60％，而原礦的稀土含量則遠(yuǎn)低于此水準(zhǔn)，故需將稀土原礦中的脈石礦物及有害雜質(zhì)成分有效去除，即經(jīng)選礦處理獲得稀土精礦后，再提取稀土。但混合型稀土礦物中含有的稀土磷酸鹽礦物(獨(dú)居石)即使在高溫條件下也十分穩(wěn)定，在常溫下更是難以用酸分解，雖然已有的硫酸焙燒和燒堿分解這兩種方法技術(shù)成熟，并在工業(yè)上大量應(yīng)用，但在環(huán)保、節(jié)能方面存在弊端。稀土精礦濃硫酸高溫焙燒時焙燒溫度一般在600℃-800℃之間，會產(chǎn)生大量含氟化硅、氟化氫、二氧化硫、三氧化硫等的強(qiáng)酸性廢氣和高放廢渣，目前還沒有經(jīng)濟(jì)有效、為企業(yè)所能接受的處理方法，日積月累對環(huán)境產(chǎn)生的危害越來越不容忽視。用燒堿分解稀土礦物是一種經(jīng)典的分解方法，燒堿法分解混合型稀土精礦與獨(dú)居石相同，也需要用高稀土含量的稀土精礦作原料。由于分解過程中無酸性有害氣體產(chǎn)生，故無須龐大復(fù)雜的廢氣處理設(shè)備，因此這一工藝已經(jīng)得到了較快推廣。但是由于燒堿價格的上漲，且后續(xù)工藝需要大量的酸進(jìn)行溶解，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益。氯化氨焙燒分解混合型稀土精礦提取稀土工藝，是一種通過NH4Cl在一定溫度條件下分解成HCl使礦物中的稀土氯化為稀土氯化物的方法。該方法需要采用兩次焙燒，第一次，用碳酸鈉與包頭混合型稀土精礦混勻焙燒使混合型稀土精礦中的獨(dú)居石和氟碳鈰礦分解成稀土氧化物和氟化鈉，水洗分離得到稀土氧化物進(jìn)行第二次焙燒，用氯化氨將在第一次焙燒中生成的稀土氧化物氯化為稀土氯化物，再經(jīng)水洗得到稀土氯化物。但是該工藝中需要兩次焙燒、兩次水洗，存在過程復(fù)雜，成本高等缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：對于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，為解決稀土精礦現(xiàn)有技術(shù)中存在“三廢”嚴(yán)重、燒堿用量大成本高、后續(xù)工藝需要大量酸溶解等不足之處，提供一種旋轉(zhuǎn)床處理稀土精礦方法。在本發(fā)明的方法中，本發(fā)明焙燒過程無需大量用堿，焙燒產(chǎn)物提取稀土可直接加水浸出，不用引入酸、堿，其成本低、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)保指標(biāo)良好。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種旋轉(zhuǎn)床處理稀土精礦的方法，包括以下步驟：1)將稀土精礦、碳酸鈉、氯化劑、粘結(jié)劑按照重量比例進(jìn)行配料、攪拌混勻，得到混合物料；2)將混合物料進(jìn)行球團(tuán)成型，制得含水生球團(tuán)；3)將含水生球團(tuán)烘干或晾干，得到稀土干球團(tuán)；4)將稀土干球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒，得到熱態(tài)球團(tuán)；5)將熱態(tài)球團(tuán)水淬，加入氯化鈣進(jìn)行濕式磨礦，得到礦漿；6)將礦漿過濾或抽濾并淋洗洗滌，使固液分離，得到濾渣和氯化稀土溶液。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟1)中稀土精礦中稀土礦物包含磷酸鹽、氟碳酸鹽。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟1)中稀土精礦、碳酸鈉、氯化劑、粘結(jié)劑的重量配料比例為100：5-35：30-100：3-15。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟1)中稀土精礦中REO的重量含量為20％-60％。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟2)中含水生球團(tuán)的球團(tuán)粒徑為6mm-12mm。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟3)中稀土干球團(tuán)含水量為0.5％-3％。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟4)中旋轉(zhuǎn)床爐膛為密閉結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟4)進(jìn)行密閉式無氧焙燒。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟4)中進(jìn)行焙燒的溫度為750℃-1000℃。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟5)中所述氯化鈣的加入量為熱態(tài)球團(tuán)重量的1％-20％。采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明中采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行密閉式焙燒，能有效控制煙塵產(chǎn)生，對焙燒過程中產(chǎn)生的有害氣體也能進(jìn)行有效控制，防止外逸，具有重要的環(huán)保意義。2)本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)床采用蓄熱式燃?xì)鉄彷椛涔苓M(jìn)行加熱，一方面節(jié)能降耗，對助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，使利用低燃值氣體就可燃燒到較高溫度，另一方面焙燒氣氛與燃燒氣體和外界空氣隔離，減少了對焙燒氣氛的稀釋，更有利于反應(yīng)的進(jìn)行，可減少加入劑的加入量，降低成本。3)本發(fā)明中無需大量燒堿焙燒且焙燒產(chǎn)物不用大量酸溶解，也無需多次焙燒、水洗，本發(fā)明的方法直接進(jìn)行一步焙燒-水洗，即可得到稀土氯化物產(chǎn)品，其工藝簡單，成本較低，經(jīng)濟(jì)效益較好。4)本發(fā)明中采用旋轉(zhuǎn)床在隔絕空氣下進(jìn)行無氧焙燒，可避免焙燒過程中三價Ce被氧化成四價Ce，四價Ce較難于與Cl形成氯化物，在水洗過程中進(jìn)入渣中，影響稀土總收率。因此本發(fā)明隔絕空氣焙燒，有利于提高稀土總收率。5)本發(fā)明中焙燒產(chǎn)物可溶于水得到產(chǎn)品，無需加酸浸出，對設(shè)備腐蝕少，省去對酸性廢液回收處理工藝。附圖說明本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)在與附圖結(jié)合對實(shí)施例進(jìn)行的描述中將更加明顯并容易理解，其中：圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)床處理稀土精礦的方法的流程示意圖；圖2示出了采用本發(fā)明的方法處理稀土精礦的系統(tǒng)的示意性框圖。具體實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)理解，在示例性實(shí)施例中所示的本發(fā)明的實(shí)施例僅是說明性的。雖然在本發(fā)明中僅對少數(shù)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易領(lǐng)會在未實(shí)質(zhì)脫離本發(fā)明主題的教導(dǎo)情況下，多種修改是可行的。相應(yīng)地，所有這樣的修改都應(yīng)當(dāng)被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對以下示例性實(shí)施例的設(shè)計、操作條件和參數(shù)等做出其他的替換、修改、變化和刪減。本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)床處理稀土精礦的方法。參照圖1，該方法包括以下步驟：1)將稀土精礦、碳酸鈉、氯化劑、粘結(jié)劑按照重量比例進(jìn)行配料、攪拌混勻，得到混合物料；2)將混合物料進(jìn)行球團(tuán)成型，制得含水生球團(tuán)；3)將含水生球團(tuán)烘干或晾干，得到稀土干球團(tuán)；4)將稀土干球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒，得到熱態(tài)球團(tuán)；5)將熱態(tài)球團(tuán)水淬，加入氯化鈣進(jìn)行濕式磨礦，得到礦漿；6)將礦漿過濾或抽濾并淋洗洗滌，使固液分離，得到濾渣和氯化稀土溶液。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟1)中稀土精礦中稀土礦物包含磷酸鹽、氟碳酸鹽，優(yōu)選的，精礦中含SiO2大于0.5％。精礦中含一定量的SiO2有利于焙燒反應(yīng)；氯化劑為氯化鹽，優(yōu)選為氯化鈉固體或溶液；粘結(jié)劑為粘土礦物與有機(jī)粘結(jié)劑按比例制成的復(fù)合粘結(jié)劑，粘土礦物優(yōu)選為膨潤土、黏土，有機(jī)粘結(jié)劑優(yōu)選為腐殖酸鈉、改性淀粉、羧甲基纖維素鈉。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟1)中稀土精礦、碳酸鈉、氯化劑、粘結(jié)劑的重量配料比例為100：5-35：30-100：3-15。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟1)中稀土精礦中REO的重量含量為20％-60％。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟2)中含水生球團(tuán)的球團(tuán)粒徑為6mm-12mm。球團(tuán)粒徑過小，影響旋轉(zhuǎn)床處理量；球團(tuán)粒徑過大，影響球團(tuán)受熱均勻，球團(tuán)外層已經(jīng)完全反應(yīng)，而球團(tuán)內(nèi)核可能為未反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟3)中稀土干球團(tuán)含水量為0.5-3％。稀土球團(tuán)含水不足，爐內(nèi)水蒸氣不足，不利于焙燒反應(yīng)的進(jìn)行。稀土干球團(tuán)含水過高，可能使得球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)開裂。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟4)中旋轉(zhuǎn)床結(jié)構(gòu)為：在旋轉(zhuǎn)床環(huán)形爐底正上方，均勻布置有燃?xì)廨椛涔?。?yōu)選輻射管為蓄熱式燃?xì)廨椛涔?，即可燃?xì)怏w在輻射管能燃燒放熱，進(jìn)行熱輻射。熱輻射管兩端連接有蓄熱體，采用蓄熱式燃燒加熱，對助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，能進(jìn)一步降低焙燒工藝的能耗并能提高輻射管的加熱溫度。所用可燃?xì)怏w可為低熱值的燃?xì)馊绺郀t煤氣、煤制氣等，優(yōu)選的氣體熱值最低可達(dá)700～800大卡。。旋轉(zhuǎn)床爐膛為密封結(jié)構(gòu)，進(jìn)行密閉式無氧焙燒：旋轉(zhuǎn)床給料口設(shè)置有螺旋給料裝置，采用給料堆積法對給料口進(jìn)行密封；旋轉(zhuǎn)床出料口直接連接水淬裝置，如防止?fàn)t內(nèi)氣體從給料口、出料口逸出污染環(huán)境。在環(huán)形爐膛的外側(cè)壁，中間位置設(shè)置有煙道出口，煙氣由引風(fēng)機(jī)導(dǎo)出，可調(diào)整引風(fēng)機(jī)功率調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)氣壓為微負(fù)壓(-5pa～-50pa)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中步驟4)中進(jìn)行焙燒的溫度為750℃-1000℃，稀土干球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)停留時間為30-100min。焙燒溫度過低，焙燒反應(yīng)不發(fā)生或者反應(yīng)速率較慢。焙燒溫度過高，能耗高不經(jīng)濟(jì)，且影響設(shè)備長期的有效運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)床焙燒區(qū)別于回轉(zhuǎn)窯、隧道窯等其他設(shè)備焙燒。旋轉(zhuǎn)床采用輻射管加熱，焙燒空間為密閉式空間，將爐內(nèi)焙燒氣氛與燃燒氣體和外界空氣有效隔開，減少氣體對爐內(nèi)氣氛的攪動與稀釋，更有利于焙燒反應(yīng)的順利進(jìn)行，可有效減少氯化劑用量。密閉的焙燒空間，加強(qiáng)了對焙燒過程中產(chǎn)生的廢氣和有害氣體的控制和處理，避免了氣體泄漏污染周圍空氣，所以采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒環(huán)保指標(biāo)量良好。稀土干球團(tuán)均勻平鋪于旋轉(zhuǎn)床環(huán)形爐底隨爐底進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于受熱輻射管加熱，溫度逐漸升高，球團(tuán)中的水分與結(jié)晶水蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸氣。升溫過程中，當(dāng)溫度達(dá)到600℃左右時，稀土精礦在碳酸鈉的作用下開始分解生成稀土氧化物。溫度繼續(xù)升高，當(dāng)溫度達(dá)到750℃左右時，氯化劑在水蒸氣、粘結(jié)劑及精礦中脈石(SiO2)的聯(lián)合作用下，發(fā)生分解生成HCl氣體，稀土氧化物或稀土精礦在HCl氣體的作用下反應(yīng)生成為稀土氯化物，而此時鈣、鋁、硅、鎂等雜質(zhì)與HCL反應(yīng)較為困難，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。因此為后續(xù)水洗過程中稀土氯化物溶于水，與鈣、鋁、硅、鎂等雜質(zhì)存在于不溶物中，提供了良好的分離條件。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，步驟5)的磨礦過程中加入氯化鈣，鈣離子與礦漿F-、PO43-、SO42-等離子反應(yīng)生成沉淀，進(jìn)入濾渣中。磨礦過程中礦漿濃度為45％-85％，得到礦漿中的物料細(xì)度為0.074mm以下占80％以上。氯化鈣的加入量為熱態(tài)球團(tuán)重量的1％-20％。在本發(fā)明中，稀土精礦經(jīng)旋轉(zhuǎn)床焙燒后，生成易用于水的稀土氯化物，水洗過程中富集進(jìn)入溶液，實(shí)現(xiàn)與鈣、鋁、鐵、硅、磷、鎂等雜質(zhì)的有效分離。另外，本發(fā)明還提供一種采用上述方法處理稀土精礦的系統(tǒng)，如圖2所示，該系統(tǒng)由配料裝置S100、成型裝置S200、烘干裝置S300、旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S400、磨礦裝置S500、固液分離淋洗裝置S600依次相連組成。下面參照具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行說明。實(shí)施例1磷酸鹽稀土精礦，REO重量含量為20％。將稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、粘結(jié)劑(黏土50％+50％羧甲基纖維素鈉)按重量比例100：5：30：3配料混勻攪拌得到混合物料，將得到的混合物料進(jìn)行球團(tuán)成型制得球團(tuán)粒徑為8mm的含水生球團(tuán)。將制得的含水生球團(tuán)在150℃烘干后得到含水1％的稀土干球團(tuán)。然后將稀土干球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為1000℃，稀土干球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)停留時間為30min，旋轉(zhuǎn)床采用蓄熱式燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，焙燒后得到熱態(tài)球團(tuán)。將得到的熱態(tài)球團(tuán)直接水淬，并添加1％的氯化鈣(以熱態(tài)球團(tuán)的重量百分比計)進(jìn)行濕式磨礦，磨礦過程中礦漿濃度為67％，得到物料細(xì)度為0.074mm以下占85％的礦漿。最后將得到的礦漿抽濾，濾餅加水淋洗，使固液分離，得到濾渣和氯化稀土溶液。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案得到的稀土總收率達(dá)81.40％。實(shí)施例2稀土混合精礦，REO重量含量為50％。將稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、粘結(jié)劑(黏土80％+20％腐殖酸鈉)按重量比例100：20：80：10配料混勻攪拌得到混合物料，將得到的混合物料進(jìn)行球團(tuán)成型制得球團(tuán)粒徑為12mm的含水生球團(tuán)。將制得的含水生球團(tuán)在200℃烘干后得到含水0.5％的稀土干球團(tuán)。然后將稀土干球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900℃，稀土干球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)停留時間為80min，旋轉(zhuǎn)床采用蓄熱式燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，焙燒后得到熱態(tài)球團(tuán)。將得到的熱態(tài)球團(tuán)直接水淬，并添加12％的氯化鈣(以熱態(tài)球團(tuán)的重量百分比計)進(jìn)行濕式磨礦，磨礦過程中礦漿濃度為75％，得到物料細(xì)度為0.074mm以下占95％的礦漿。最后將得到的礦漿抽濾，濾餅加水淋洗，使固液分離，得到濾渣和氯化稀土溶液。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案得到的稀土總收率達(dá)93.46％。實(shí)施例3稀土混合精礦，REO重量含量為60％。將稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、粘結(jié)劑(膨潤土70％+30％改性淀粉)按重量比例100：30：100：15配料混勻攪拌得到混合物料，將得到的混合物料進(jìn)行球團(tuán)成型制得球團(tuán)粒徑為10mm的含水生球團(tuán)。將制得的含水生球團(tuán)在200℃烘干后得到含水2％的稀土干球團(tuán)。然后將稀土干球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為750℃，稀土干球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)停留時間為100min，旋轉(zhuǎn)床采用蓄熱式燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，焙燒后得到熱態(tài)球團(tuán)。將得到的熱態(tài)球團(tuán)直接水淬，并添加20％的氯化鈣(以熱態(tài)球團(tuán)的重量百分比計)進(jìn)行濕式磨礦，磨礦過程中礦漿濃度為85％，得到物料細(xì)度為0.074mm以下占95％的礦漿。最后將得到的礦漿抽濾，濾餅加水淋洗，使固液分離，得到濾渣和氯化稀土溶液。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案得到的稀土總收率達(dá)94.46％。實(shí)施例4氟碳酸鹽稀土精礦，REO重量含量為40％。將稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、粘結(jié)劑(膨潤土)按重量比例100：35：60：12配料混勻攪拌得到混合物料，將得到的混合物料進(jìn)行球團(tuán)成型制得球團(tuán)粒徑為6mm的含水生球團(tuán)。將制得的含水生球團(tuán)在80℃烘干后得到含水3％的稀土干球團(tuán)。然后將稀土干球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為1000℃，稀土干球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)停留時間為60min，旋轉(zhuǎn)床采用蓄熱式燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，焙燒后得到熱態(tài)球團(tuán)。將得到的熱態(tài)球團(tuán)直接水淬，并添加10％的氯化鈣(以熱態(tài)球團(tuán)的重量百分比計)進(jìn)行濕式磨礦，磨礦過程中礦漿濃度為45％，得到物料細(xì)度為0.074mm以下占80％的礦漿。最后將得到的礦漿抽濾，濾餅加水淋洗，使固液分離，得到濾渣和氯化稀土溶液。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案得到的稀土總收率達(dá)90.36％。實(shí)施例5稀土混合精礦，REO重量含量為60％。將稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、粘結(jié)劑(膨潤土90％+10％羧甲基纖維素鈉)按重量比例100：35：100：10配料混勻攪拌得到混合物料，將得到的混合物料進(jìn)行球團(tuán)成型制得球團(tuán)粒徑為12mm的含水生球團(tuán)。將制得的含水生球團(tuán)在200℃烘干后得到含水0.5％的稀土干球團(tuán)。然后將稀土干球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為800℃，稀土干球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)停留時間為100min，旋轉(zhuǎn)床采用燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，焙燒后得到熱態(tài)球團(tuán)。將得到的熱態(tài)球團(tuán)直接水淬，并添加20％的氯化鈣(以熱態(tài)球團(tuán)的重量百分比計)進(jìn)行濕式磨礦，磨礦過程中礦漿濃度為80％，得到物料細(xì)度為0.074mm以下占95％的礦漿。最后將得到的礦漿抽濾，濾餅加水淋洗，使固液分離，得到濾渣和氯化稀土溶液。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案得到的稀土總收率達(dá)95.63％。表1采用本發(fā)明的方法得到的檢測結(jié)果序號稀土總收率(％)實(shí)施例181.40實(shí)施例293.46實(shí)施例394.46實(shí)施例490.36實(shí)施例595.63以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁1 2 3