本發(fā)明涉及一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法，涉及濕法冶金技術領域。

背景技術：

白云鄂博礦選鐵、稀土和螢石的尾礦經弱磁選和強磁選可回收鐵，通過浮選可回收鈮、鈧及稀土，最終尾礦中的鈮、鈧含量分別達到0.36％和0.03％，均為原礦鈮、鈧含量的3倍左右，鈮、鈧資源得到有效富集，具有較高的回收價值。此外，還有少量的在浮選過程中未能回收的稀土元素還存于尾礦中，含量約為2.14％。充分回收尾礦中的鈮、鈧及稀土等稀有金屬對于實現白云鄂博礦產資源的綜合利用具有重要意義。

目前，包鋼選礦廠以選鐵、稀土和螢石的尾礦為原料，通過浮選得到品位為4％，收率為30％左右的鈮精礦。在此基礎上，采用強磁選工藝獲得鈧精礦，采用濃硫酸于高壓反應釜中浸取鈮、鈧。此方法可使鈮浸出率達到65％，鈧浸出率達到90％以上。

上述方法的優(yōu)點是采用鈮、鈧精礦進行濕法浸出，浸出液中雜質含量相對較少，可在一定程度上減輕浸出液除雜的工作量。缺點是目前的選鈮藥劑性能尚未過關，浮選精礦不但雜質含量較多，且鈮礦物回收率過低，很大一部分鈮礦物仍滯留于尾礦中，進入浸出流程的礦物量相對較少，會對鈮、鈧的最終回收率產生影響。此外，通過磁選所得到的含鈧礦物也存在同樣問題，加之，加壓酸浸工藝對設備強度及耐腐蝕性要求較高，加大了工藝成本，同時，在整個工藝過程中無法對稀土資源進行二次回收。

此外，還有諸多方法可有效浸出鈮、鈧礦物，但是均存在一定的缺點或局限性。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，會產生有毒氣體HF；氯化法分解鈮礦物，對設備腐蝕及環(huán)境污染較重，操作環(huán)境較差；氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液浸取鈧的方法，使得過濾過程固液分離困難，成本高；濃鹽酸直接浸鈧的方法，反應時間過長，浸出率較低，且高濃度的鹽酸揮發(fā)性較強，該工藝的作業(yè)條件相對較差。

綜上所述，急需提供一種操作簡單，低能耗，綠色環(huán)保，工藝成本低，能夠有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧及稀土，且鈮、鈧及稀土的浸出率高的從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發(fā)明提供一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法，該方法操作簡單，能耗低，綠色環(huán)保，工藝成本低，能夠有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧及稀土，且鈮、鈧及稀土的浸出率高。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術方案包括：

一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法，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氯化鈉，混合均勻得到混合物，并將混合物焙燒后得到焙燒礦；

S2、對步驟S1中的焙燒礦進行球磨處理；

S3、將步驟S2中球磨處理的焙燒礦與鹽酸混合，加熱浸出，并過濾浸出物，得到浸出渣Ⅰ以及富含稀土和鈧的浸出液Ⅰ；

S4、將步驟S3中的浸出渣Ⅰ烘干，采用濃硫酸加熱浸出的方法對浸出渣Ⅰ進行浸出，并過濾浸出物，得到浸出渣Ⅱ和富含鈮的浸出液Ⅱ。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進，所述S1中的氫氧化鈣的質量為尾礦質量的20％-100％，氯化鈉的質量為尾礦質量的10％-100％；

優(yōu)選的，所述S1中的氫氧化鈣的質量為尾礦質量的50％，氯化鈉的質量為尾礦質量的30％。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進，所述S1中的焙燒溫度為750℃-900℃，焙燒時間為90min-150min；

優(yōu)選的，所述S1中的焙燒溫度為800℃，焙燒時間為120min。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進，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、鈧及稀土元素的方法的一種改進，所述S3中的鹽酸的濃度為3mol/L-9mol/L，鹽酸與焙燒礦的液固比為(6-10)ml:1g；

優(yōu)選的，所述S3中的鹽酸的濃度為6mol/L，鹽酸與焙燒礦的液固比為8ml:1g。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進，所述S3中的浸出溫度為80℃-95℃，浸出時間為90min-150min；

優(yōu)選的，所述S3中的浸出溫度為90℃，浸出時間為120min。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進，在所述S3中，采用水浴加熱裝置進行加熱。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進，所述S4中的濃硫酸的質量分數為98％或93％。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進，所述S4中的濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質量比為11.04:1-18.4:1；

優(yōu)選的，所述S4中的濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質量比為13.56:1。

作為本發(fā)明從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素的方法的一種改進，所述S4中的浸出溫度為250℃-320℃，浸出時間為50min-90min；

優(yōu)選的，所述S4中的浸出溫度為300℃，浸出時間為60min。

(三)有益效果

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的氯化鈉熔點較低，氯化鈉可在低溫下為反應體系提供液相，加強反應物傳質的進行，可有效降低目標礦物與氫氧化鈣的反應溫度。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，對礦物的結構造成破壞，有利于酸對鈧的浸出，從而提高尾礦中鈮、鈧的浸出率。稀土礦物在氫氧化鈣的作用下分解為稀土氧化物，進而可被鹽酸浸出，從而提高了稀土的浸出率。另外，球磨處理有利于鈮、鈧及稀土被酸浸出，浸出速度快且浸出徹底，進一步提高了尾礦中鈮、鈧及稀土的浸出率。

與現有技術相比，本發(fā)明的方法操作簡單，能耗低，綠色環(huán)保，工藝成本低，能夠有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧及稀土，且鈮、鈧及稀土的浸出率高，其中，鈮的浸出率不低于80％，鈧的浸出率不低于90％，稀土的浸出率不低于90％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種從尾礦中浸出鈮、鈧及稀土元素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，下面結合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細描述。

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、鈧及稀土元素的方法，其中，原料選自白云鄂博礦選鐵、稀土和螢石的尾礦，其中主要的稀有金屬包括鈮、鈧以及前序稀土浮選工藝中未回收的少量稀土。尾礦中的鈮、鈧及稀土的含量分別如下：w(Nb₂O₅)＝0.36％，w(Sc₂O₃)＝0.03％，w(REO)＝2.4％。

S1、取上述尾礦100g，加入50g氫氧化鈣和30g氯化鈉，將三者混合均勻，得到混合物，將混合物在800℃下焙燒120min，得到焙燒礦。

S2、通過球磨設備對焙燒礦進行球磨處理，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％。

S3、取20g球磨處理的焙燒礦，加入160ml濃度為6mol/L的鹽酸，90℃水浴加熱浸出120min，過濾浸出物進行固液分離，得到浸出渣Ⅰ以及富含稀土和鈧的浸出液Ⅰ。其中，水浴加熱的方式能夠使溫度更均勻，有利于酸對稀土和鈧的浸出。

S4、將浸出渣Ⅰ進行烘干處理，按照濃硫酸與浸出渣Ⅰ質量比14.72:1加入質量分數98％的濃硫酸，攪拌均勻，在300℃下浸出60min，過濾浸出物進行固液分離，得到浸出渣Ⅱ和富含鈮的浸出液Ⅱ。

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)分別對步驟S3得到的浸出液Ⅰ和步驟S4中得到的浸出液Ⅱ進行元素分析，并通過計算可得鈮、鈧、稀土的浸出率分別為84.02％，94.93％，98.35％。

同實施例1的步驟類似，實施例2-9是通過調整步驟S1中的焙燒溫度及焙燒時間，步驟S3中的浸出溫度及浸出時間，步驟S4中的浸出溫度及浸出時間，氫氧化鈣的質量，氯化鈉的質量，鹽酸的濃度，鹽酸與焙燒礦的液固比，濃硫酸的質量分數，濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質量比等參數條件來實現。實施例2-9的工藝條件，以及得到的鈮、鈧和稀土的浸出率情況具體如表1所示。

表1：實施例2-9的工藝條件及鈮、鈧和稀土的浸出率情況。

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，對礦物的結構造成破壞，有利于酸對鈧的浸出，從而提高尾礦中鈮、鈧的浸出率(鈮的浸出率不低于80％，鈧的浸出率不低于90％)。稀土礦物在氫氧化鈣的作用下分解為稀土氧化物，進而可被鹽酸浸出，從而使得稀土的浸出率不低于90％。

氫氧化鈣的質量(氫氧化鈣的質量為尾礦質量的20％-100％)是根據鈮、鈧及稀土浸出率來確定的。在保證高的鈮、鈧及稀土浸出率的前提下，為了盡可能降低工藝成本，氫氧化鈣的質量本著低添加量的原則來選擇，氫氧化鈣的質量優(yōu)選為尾礦質量的50％。

氯化鈉的熔點(801℃)較低，其可在低溫下為反應體系提供液相，加強反應物傳質的進行，可有效降低目標礦物與氫氧化鈣的反應溫度。如果不加入氯化鈉，要實現氫氧化鈣對鈮礦物的活化與分解，反應體系所需溫度就要更高一點，而高溫會導致稀土焙燒成難以用酸浸出的氧化物，不利于稀土從尾礦中浸出，從而降低了尾礦中稀土的浸出率。氯化鈉的加入可促成鈮、鈧及稀土的低溫分解。

為了獲得高的稀土浸出率(90％以上)，氯化鈉的質量為尾礦質量的10％-100％。為了盡可能降低工藝成本，氯化鈉的質量優(yōu)選為尾礦質量的30％。

上述各實施例的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，初步確定確定純礦物與氫氧化鈣發(fā)生反應的溫度，然后在此溫度附近進行試驗，即可確定本發(fā)明的尾礦與氫氧化鈣發(fā)生反應的溫度范圍。含鈧礦物和稀土礦物反應溫度的確定也是采用上述類似方法，即挑選含鈧礦物或稀土礦物與氫氧化鈣混合均勻，之后對混合物做差熱分析，初步確定含鈧礦物或稀土礦物與氫氧化鈣發(fā)生反應的溫度的大概范圍，然后通過實驗進一步確定本發(fā)明的尾礦與氫氧化鈣發(fā)生反應的溫度范圍。

綜合上述實驗結果，最終可獲得焙燒溫度范圍為750℃-900℃。在保證高的鈮、鈧及稀土浸出率，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800℃。

焙燒時間的范圍90min-150min可根據最終鈮、鈧及稀土浸出率來確定。為了保證高的鈮、鈧及稀土浸出率，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。

球磨處理的目的是利于鈮、鈧及稀土被酸浸出，浸出速度快且浸出徹底。球磨粒度范圍是根據鈮、鈧及稀土的浸出率確定的。為了保證高的鈮、鈧及稀土浸出率，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％。

在步驟S3中，鹽酸的濃度(3mol/L-9mol/L)，浸出過程中鹽酸與焙燒礦的液固比((6-10)ml:1g)，浸出溫度(80℃-95℃)，浸出時間(90min-150min)的范圍是根據稀土和鈧的浸出率來確定的。在保證高稀土、鈧的浸出率的前提下，上述濃度和質量的鹽酸，可有利于稀土和鈧被鹽酸浸出，浸出速度快，工藝成本低。鹽酸濃度過低或/和質量過低，則減慢了稀土和鈧被鹽酸浸出的速度，延長了浸出的時間；鹽酸過高或/和質量過高，則造成浪費，增加工藝成本。

在步驟S4中，質量分數為98％的濃硫酸是科研機構實驗室普遍使用的，質量分數為93％的濃硫酸是工業(yè)企業(yè)中普遍使用的。濃硫酸的質量(濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質量比為11.04:1-18.4:1)、浸出溫度(250℃-320℃)和浸出時間(50min-90min)范圍是根據鈮的浸出率來確定的。在保證高鈮的浸出率的前提下，為了盡可能降低工藝成本，濃硫酸的質量、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。濃硫酸與浸出渣Ⅰ的質量比優(yōu)選13.56:1，浸出溫度優(yōu)選300℃，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，綠色環(huán)保，工藝成本低，能夠有效浸出選鐵、稀土和螢石尾礦中的鈮、鈧及稀土，且鈮、鈧及稀土的浸出率高。

以上結合具體實施方式描述了本發(fā)明的技術原理。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)明保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可聯想到本發(fā)明其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明保護范圍之內。