本發(fā)明涉及一種從尾礦中浸出鈮鈧的方法，涉及濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于在白云鄂博礦選鐵、稀土和螢石的尾礦中，鈮、鈧的含量分別為0.36％和0.03％，達(dá)到原礦的3倍以上，鈮、鈧得到有效富集，因此，白云鄂博礦選鐵、稀土和螢石的尾礦是提取鈮、鈧元素的優(yōu)質(zhì)礦源。此外，在強(qiáng)磁選鐵過程中，未得到回收的鐵在尾礦中的比例約為15.74％，主要存在形式為硅酸鹽。充分利用好尾礦中的鈮、鈧和鐵等有價金屬，對于實現(xiàn)白云鄂博礦產(chǎn)資源的綜合利用具有重要意義。
目前，包鋼選礦廠通過選鐵、稀土和螢石，初步將鈮、鈧富集，繼而通過浮選的方法得到品位為4％，收率為30％左右的鈮精礦。在此基礎(chǔ)上，采用強(qiáng)磁選工藝獲得鈧精礦。在高壓反應(yīng)釜中用濃硫酸加壓浸出鈮和鈧。該方法可使鈮浸出率達(dá)到65％，鈧浸出率達(dá)到90％以上。
上述回收方法的優(yōu)點是采用鈮、鈧精礦進(jìn)行濕法浸出，浸出液中雜質(zhì)含量相對較少，可減少后續(xù)萃取工藝中的除雜工作量。缺點是鈮、鈧物理分選的回收率過低，很大一部分鈮、鈧礦物滯留于尾礦中，進(jìn)入浸出流程的礦物量相對較少，進(jìn)而會對鈮、鈧的最終回收率產(chǎn)生影響，且加壓浸出對設(shè)備強(qiáng)度要求較高，在一定程度上增加了工藝成本。
此外，還有很多方法均能有效浸出鈮、鈧礦物。例如，硫酸低溫分解鈮礦物的方法，只能用于易分解的鈮礦物，且耗酸量較大；氫氟酸法分解鈮礦物的方法，會產(chǎn)生有毒氣體HF；氯化法分解鈮礦物的方法，對設(shè)備腐蝕及環(huán)境污染較重，操作環(huán)境較差；氫氧化鈉溶液浸取鈧的方法，使得過濾過程固液分離困難，成本高；濃鹽酸浸鈧的方法，反應(yīng)時間長，浸出率較低。
綜上所述，急需提供一種操作簡單，能耗低，具有良好的環(huán)境效益，工藝成本低，可有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧，鈮、鈧浸出率高，還能回收高品位、高收率鐵的從尾礦中浸出鈮鈧的方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種從尾礦中浸出鈮鈧的方法，該方法操作簡單，能耗低，具有良好的環(huán)境效益，工藝成本低，可有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧，鈮、鈧浸出率高，還能回收高品位、高收率的鐵。
(二)技術(shù)方案
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：
一種從尾礦中浸出鈮鈧的方法，包括以下步驟：
S1、在選鐵、稀土和螢石的尾礦中添加氫氧化鈣和煤粉，得到混合物，將混合物焙燒后得到焙燒礦；
S2、對步驟S1中的焙燒礦進(jìn)行球磨處理，并通過弱磁選，得到弱磁選鐵精礦和弱磁選尾礦；
S3、將步驟S2中的弱磁選尾礦與濃硫酸混合，攪拌浸出，得到硫酸浸出物，經(jīng)過濾洗滌后，得到含有鈮和鈧的浸出液和浸出渣。
作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮鈧的方法的一種改進(jìn)，所述S1中的氫氧化鈣的重量為尾礦重量的18％-90％，煤粉的重量為尾礦重量的3％-8％；
優(yōu)選的，所述S1中的氫氧化鈣的重量為尾礦重量的20％，煤粉的重量為尾礦重量的5％。
作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮鈧的方法的一種改進(jìn)，所述S1中的焙燒溫度為1000℃-1400℃，焙燒時間為90min-150min；
優(yōu)選的，所述S1中的焙燒溫度為1200℃，焙燒時間為120min。
作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮鈧的方法的一種改進(jìn)，所述S1中的混合物采用石墨坩堝來盛放；
或，
所述S1中的混合物采用剛玉坩堝來盛放，且當(dāng)采用剛玉坩堝焙燒時通入隔絕空氣的保護(hù)氣體。
作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮鈧的方法的一種改進(jìn)，在所述S2中，球磨處理后焙燒礦中磨礦粒度小于等于75μm的礦量不低于總礦量的95％。
作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮鈧的方法的一種改進(jìn)，所述S2中的弱磁選采用的磁場強(qiáng)度為200mT-300mT；
優(yōu)選的，所述S2中的弱磁選采用的磁場強(qiáng)度為270mT。
作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮鈧的方法的一種改進(jìn)，所述S3中的濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％或93％。
作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮鈧的方法的一種改進(jìn)，所述S3中的濃硫酸與弱磁選尾礦的質(zhì)量比為7.36:1-14.72:1；
優(yōu)選的，所述S3中的濃硫酸與弱磁選尾礦的質(zhì)量比為11.04:1。
作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮鈧的方法的一種改進(jìn)，所述S3中的浸出溫度為245℃-300℃，浸出時間為50min-90min；
優(yōu)選的，所述S3中的浸出溫度為270℃，浸出時間為60min。
(三)有益效果
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明的煤粉中含有固定碳，可作為還原劑，在高溫下將尾礦含有的鐵化合物(如三氧化二鐵、硅酸鐵、四氧化三鐵等)中的高價鐵離子還原為金屬鐵，之后通過球磨和弱磁選分離回收尾礦中的鐵元素，同時降低后續(xù)浸出工藝的礦物處理量，減少鈮、鈧酸浸液里雜質(zhì)的量。氫氧化鈣起活化作用和分解作用，氫氧化鈣在加熱條件下可與鈮礦物反應(yīng)生成易于被酸浸出的化合物，且氫氧化鈣與含鈧礦物發(fā)生反應(yīng)，對礦物的結(jié)構(gòu)造成破壞，有利于酸對鈧的浸出，從而提高尾礦中鈮、鈧的浸出率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法操作簡單，能耗低，具有良好的環(huán)境效益，工藝成本低，可有效浸出選鐵、選稀土和選螢石尾礦中的鈮、鈧，鈮、鈧浸出率高(鈮、鈧浸出率均不低于90％)，還能回收高品位(90％以上)、高收率(85％以上)的鐵。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種從尾礦中浸出鈮鈧的方法的流程示意圖。
具體實施方式
為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
實施例1
如圖1所示，實施例1提供了一種從尾礦中浸出鈮鈧的方法，其中，原料選自白云鄂博礦選鐵、稀土和螢石的尾礦，其中主要含有有價金屬的礦物，包括強(qiáng)磁選未能回收的鐵礦物以及強(qiáng)磁選和浮選過程初步富集的鈮、鈧礦物。其中，尾礦中的鐵、鈮、鈧的含量分別如下：w(TFe)＝15.74％，w(Nb2O5)＝0.36％，w(Sc2O3)＝0.03％。
S1、取上述尾礦100g，在加入20g氫氧化鈣和5g煤粉(其中，固定碳含量為83.66％)，將其混勻，得到混合物，將混合物在1200℃下焙燒120min，得到焙燒礦。
S2、通過球磨設(shè)備對焙燒礦進(jìn)行球磨處理，且保證球磨處理后焙燒礦中磨礦粒度小于等于75μm的礦量不低于總礦量的95％，之后在磁場強(qiáng)度為270mT的磁場下弱磁選，可獲得品位為91.92％，收率為88.39％的鐵精粉和弱磁選尾礦。
S3、取20g步驟S2中的弱磁選尾礦，按照質(zhì)量比濃硫酸：弱磁選尾礦＝7.36:1加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的濃硫酸，將礦料攪拌均勻，在245℃下浸出60min，得到硫酸浸出物，之后用漏斗過濾，對浸出渣和浸出液進(jìn)行分離，并用清水反復(fù)洗滌礦渣，以確保所浸出的離子能順利進(jìn)入浸出液。
實施例1采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(簡稱ICP光譜儀)對步驟S3中得到的浸出渣和浸出液進(jìn)行元素分析，并通過計算可得鈮、鈧的浸出率分別為95.96％、95.72％。
同實施例1的步驟類似，實施例2-9是通過調(diào)整步驟S1中的焙燒溫度及焙燒時間，氫氧化鈣的重量，煤粉的重量，步驟S2中的磁場強(qiáng)度，步驟S3中的濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，濃硫酸與弱磁選尾礦的質(zhì)量比，浸出溫度及浸出時間等參數(shù)條件來實現(xiàn)。實施例2-9的工藝條件，獲得鐵的品位、收率以及鈮、鈧的浸出率情況具體如表1所示。
表1：實施例2-9的工藝條件及鐵的品位、收率和鈮、鈧的浸出率情況。
在上述各個實施例中，氫氧化鈣起活化作用和分解作用，氫氧化鈣在加熱條件下可與鈮礦物反應(yīng)生成易于被酸浸出的化合物。氫氧化鈣與含鈧礦物發(fā)生反應(yīng)，對礦物的結(jié)構(gòu)造成破壞，有利于酸對鈧的浸出。氫氧化鈣的重量(氫氧化鈣的重量為尾礦重量的18％-90％)是根據(jù)鈮、鈧的浸出率來確定的。在保證鈮、鈧的浸出率均在90％以上的前提下，為了盡可能降低工藝成本，氫氧化鈣的重量本著低添加量的原則來選擇，氫氧化鈣的重量優(yōu)選為尾礦重量的20％。
由于煤粉中含有固定碳，可作為還原劑，在高溫下將尾礦含有的鐵化合物(如三氧化二鐵、硅酸鐵、四氧化三鐵等)中的高價鐵離子還原為鐵金屬，進(jìn)而實現(xiàn)尾礦中鐵的回收。煤粉的重量(煤粉的重量為尾礦重量的3％-8％)是根據(jù)鈮、鈧的浸出率來確定的。在保證鈮、鈧的浸出率均在90％以上的前提下，為了盡可能降低工藝成本，煤粉的重量本著低添加量的原則來選擇，煤粉的重量優(yōu)選為尾礦重量的5％。
上述各焙燒溫度的確定方法為，挑選純礦物(不含其他脈石，純凈的鈮礦物)，加入氫氧化鈣，混合均勻后對混合物做差熱分析，初步確定純礦物與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的溫度，然后在此溫度附近進(jìn)行試驗，即可確定本發(fā)明的尾礦與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的溫度范圍。含鈧礦物反應(yīng)溫度的確定也是采用上述類似方法，即挑選含鈧礦物與氫氧化鈣混合均勻，之后對混合物做差熱分析，初步確定含鈧礦物與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的溫度的大概范圍，然后通過實驗進(jìn)一步確定本發(fā)明的尾礦與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)的溫度范圍。綜合上述實驗結(jié)果，最終可獲得焙燒溫度范圍為1000℃-1400℃。在保證鈮、鈧的浸出率，盡可能降低工藝成本的情況下，焙燒溫度優(yōu)選溫度較低的1200℃。
焙燒時間的范圍90min-150min可根據(jù)最終鈮、鈧的浸出率來確定。在保證鈮、鈧的浸出率，盡可能降低工藝成本的情況下，焙燒時間優(yōu)選時長較短的120min。
為了避免還原所得金屬鐵被氧化，實施過程采用石墨坩堝盛放反應(yīng)物料。具體的，由于石墨可與空氣生成一氧化碳，具有保護(hù)作用，因此，石墨坩堝可制造還原氣氛，避免還原后得到的鐵金屬被空氣中的氧氣氧化為氧化鐵。當(dāng)然，還可以采用剛玉坩堝來盛放反應(yīng)物料，但是采用剛玉坩堝焙燒時需要通入隔絕空氣的保護(hù)氣體，如氮氣或氬氣，同樣可避免金屬鐵被氧氣氧化為氧化鐵。
球磨處理的目的是利于鈮、鈧被酸浸出，浸出速度快且浸出徹底。球磨粒度范圍是根據(jù)磁選所得精礦的鐵的品位和收率來確定的。為了保證高鈮、鈧的浸出率，球磨處理后焙燒礦中磨礦粒度小于等于75μm的礦量應(yīng)不低于總礦量的95％。但是，上述的球磨粒度不能過小，如此，磁性相對弱；球磨粒度也不能過大，如此，鐵與其他的雜質(zhì)沒有解離開，磁選時雜質(zhì)會隨著鐵一起帶進(jìn)精礦里，從而影響鐵的品位和收率。
由于金屬鐵是強(qiáng)磁性的，通過弱磁選可從焙燒完的礦物里分離回收出鐵。通過磁選既可以降低后續(xù)浸出工藝的礦物處理量，又可以減少鈮、鈧酸浸液里雜質(zhì)的量(這是因為鐵也是溶于酸的)。磁場強(qiáng)度的大小是根據(jù)磁選精礦的品位及鐵的收率來確定的。磁場過大，雜質(zhì)被一同帶走，從而降低了精礦的品位；磁場太小的話，則降低了鐵的收率。因此，為了保證精礦的品位和鐵的收率，弱磁選采用的磁場強(qiáng)度范圍選擇200mT-300mT。為了保證精礦的品位和鐵的收率，盡可能降低工藝成本的情況下，弱磁選的磁場強(qiáng)度優(yōu)選270mT。
上述質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的濃硫酸是科研機(jī)構(gòu)實驗室普遍使用的，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93％的濃硫酸是工業(yè)企業(yè)中普遍使用的。濃硫酸的質(zhì)量(濃硫酸與弱磁選尾礦的質(zhì)量比為7.36:1-14.72:1)、浸出溫度(245℃-300℃)和浸出時間(50min-90min)是根據(jù)鈮、鈧的浸出率來確定的。在保證鈮、鈧的浸出率均在90％以上的前提下，為了盡可能降低工藝成本，濃硫酸的質(zhì)量、浸出溫度和浸出時間分別本著低添加量、低溫和短時間的原則來選擇。濃硫酸與弱磁選尾礦的質(zhì)量比優(yōu)選11.04:1，浸出溫度優(yōu)選270℃，浸出時間優(yōu)選60min。
綜上所述，本發(fā)明的方法操作簡單，能耗低，具有良好的環(huán)境效益，工藝成本低，可有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧，鈮、鈧浸出率高(鈮、鈧浸出率均不低于90％)，還能回收高品位(90％以上)、高收率(85％以上)的鐵。
以上結(jié)合具體實施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。