本發(fā)明屬于稀土礦火法+濕法綜合冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種利用含鐵稀土原礦分離生產(chǎn)稀土的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)具有非常大的稀土礦儲(chǔ)備，占世界儲(chǔ)量的35％，隨著金屬材料科學(xué)的發(fā)展，稀土的作用越來(lái)越受到重視，因此如何最大限度的提煉稀土成為當(dāng)前的研發(fā)重點(diǎn)。稀土一般都是和其他金屬礦物共生，如白云鄂博鐵礦就是稀土、鐵和鈮共生的礦床(即含鐵稀土礦)。目前常規(guī)的冶煉提稀土方法分為濕法和火法，但是比較困難的地方是稀土分離提取過(guò)程中稀土的總回收率小于20％，剩余大量稀土堆存于稀土尾礦，造成資源的巨大浪費(fèi)，如何提高稀土稀土的回收率是擺在我國(guó)面前的巨大技術(shù)難題。目前常用的工藝流程是弱磁-強(qiáng)磁-浮選工藝分離得到鐵精礦和稀土精礦，但該工藝雖然可以獲得稀土精礦，但最終的稀土回收率只有10％左右，這樣的分離工藝不能獲得高的稀土回收率，分離效率也非常低，此外，該工藝獲得的稀土精礦在后續(xù)的處理過(guò)程中也會(huì)造成環(huán)境污染，對(duì)稀土資源的利用造成巨大的浪費(fèi)。目前也有研究人員研究在直接還原爐(如轉(zhuǎn)底爐)中冶煉含鐵的稀土原礦，但是由于他們主要的目的是要得到鐵，稀土僅僅作為副產(chǎn)品產(chǎn)出，雖然達(dá)到二者分離的目的，但是其處理參數(shù)都是主要針對(duì)得到鐵而設(shè)置的，雖然會(huì)得到富稀土渣，但是其中稀土的價(jià)態(tài)和其它易浸出性等等都沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設(shè)置特定的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，得到的富稀土渣還需要進(jìn)行一些處理之后才能進(jìn)行分離操作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種利用含鐵稀土原礦分離生產(chǎn)稀土的方法。
具體通過(guò)如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)：
一種利用含鐵稀土原礦分離生產(chǎn)稀土的方法，包括如下步驟：
(1)磨料：將含鐵稀土原礦在球磨機(jī)中球磨成含鐵稀土礦粉，所述含鐵稀土礦粉中小于200目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質(zhì)量的80～90％，200目～100目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質(zhì)量的5～8％；將煤粉在球磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨，使得最終細(xì)煤粉中小于200目的占細(xì)煤粉總質(zhì)量的90％以上。
(2)混料，將含鐵稀土礦粉、細(xì)煤粉、粘結(jié)劑和添加劑按照重量份(90～98):(8～10):(1～2):(0.2～0.5)進(jìn)行混合，然后加入混料機(jī)中混勻，混料過(guò)程中相混料機(jī)中添加混合物總重量8～10％的水，然后出混料機(jī)。
(3)造團(tuán)，將混勻之后的混合物置入造球機(jī)中制成球團(tuán)，然后烘干，得到混料球團(tuán)。
(4)轉(zhuǎn)底爐布料，在轉(zhuǎn)底爐爐底內(nèi)鋪設(shè)步驟(1)得到的細(xì)煤粉，鋪設(shè)厚度為2～3mm，然后將步驟(3)得到的混料球團(tuán)均勻放置于細(xì)煤粉層上，所有混料球團(tuán)放置完畢之后，再?gòu)幕炝锨驁F(tuán)頂部撒入混料球團(tuán)總重量2～5％的細(xì)煤粉。
(5)轉(zhuǎn)底爐熔煉分離，轉(zhuǎn)底爐溫度控制為1300～1400℃，還原熔分時(shí)間為15～30min，球團(tuán)排出后經(jīng)過(guò)冷卻、破碎和磁選步驟得到珠鐵和稀土富渣。
(6)還原富集，將步驟(5)得到的稀土富渣置入密閉傳送帶上，通入預(yù)熱后的高溫還原性氣體，傳送帶出口與焙燒爐入口相連。
(7)焙燒，將步驟(6)傳送來(lái)的稀土富渣與濃硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為330～395℃，焙燒時(shí)間為2～6小時(shí)，稀土富渣與濃硫酸的質(zhì)量比為1:1～2。
(8)水浸，在步驟(7)的焙燒產(chǎn)物中加入去離子水進(jìn)行水浸，水浸的固液比為1:(15～22)，水浸溫度為68～95℃，水浸時(shí)間為1～1.5小時(shí)，過(guò)濾分離后得到硫酸稀土水浸液和氟化鈣富集水浸渣。
(9)硫酸稀土水浸液萃取分離，將步驟(8)得到硫酸稀土水浸液置入到振蕩器中添加萃取劑后進(jìn)行混合萃取，振蕩器的轉(zhuǎn)速為180～320r/min，萃取時(shí)間為20～65min，萃取溫度為20～35℃，混合萃取結(jié)束后經(jīng)離心分離得到負(fù)載相和萃余液，然后再對(duì)負(fù)載相進(jìn)行反萃分離后收得稀土。
作為優(yōu)選，所述細(xì)煤粉中固定碳含量為65～85％，灰分含量為8～16％。
作為優(yōu)選，所述粘結(jié)劑為膨潤(rùn)土、豆粉或糖蜜。
作為優(yōu)選，所述添加劑為cao、na2co3和mgo中的一種或兩種以上。
作為優(yōu)選，混料步驟中，出混料機(jī)的混合物含水量為6.8～9％。
作為優(yōu)選，所述珠鐵用于電爐煉鋼。
作為優(yōu)選，在步驟(9)后還包括步驟(10)：將步驟(8)得到的氟化鈣富集水浸渣進(jìn)行氟化鈣分離提取工序。
作為優(yōu)選，在水浸過(guò)程中，所述水浸溫度為91～95℃。
作為優(yōu)選，步驟(6)中的還原性氣體的溫度為500～580℃，還原性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體。
作為優(yōu)選，步驟(9)中的萃取劑為p204、p507、p350或n1923。
作為優(yōu)選，所述氟化鈣富集水浸渣進(jìn)行氟化鈣分離提取工序?yàn)閷⒃撍萌肼然}、氫氧化鈣和/或氧化鈣溶液中加熱至150～280℃，保持該溫度20～50min后進(jìn)行固液分離，得到少量混雜的氟化鈣固體。
本發(fā)明的效果在于：
1，利用轉(zhuǎn)底爐直接還原的方法，在得到鐵產(chǎn)品的同時(shí)將稀土在渣中富集，。得到的鐵產(chǎn)品的質(zhì)量完全可以作為電爐煉鋼原料使用，通過(guò)轉(zhuǎn)底爐熔煉分離鐵和稀土，使得從效益角度講鐵成了副產(chǎn)品了，產(chǎn)品附加值最高的是大量富集稀土的渣相，在基本上不增加成本的情況下，避免了傳統(tǒng)對(duì)稀土原礦進(jìn)行的各種處理所帶來(lái)的成本，大大降低了稀土生產(chǎn)的成本(成本都轉(zhuǎn)嫁到轉(zhuǎn)底爐煉鐵上了)。通過(guò)在轉(zhuǎn)底爐底層和球團(tuán)表面上都施加了細(xì)煤粉，使得還原強(qiáng)度得到提高，提高了轉(zhuǎn)底爐冶煉效率。
2，由于通過(guò)轉(zhuǎn)底爐還原操作，通過(guò)控制轉(zhuǎn)底爐鋪料，尤其是在球團(tuán)外部再撒上一層細(xì)煤粉(這樣簡(jiǎn)單低成本的操作)，使得稀土中大部分高價(jià)的ce(正四價(jià))還原為低價(jià)的ce(正三價(jià))，而低價(jià)的ce更容易被浸出，因此轉(zhuǎn)底爐的還原氣氛使得稀土不僅僅在渣中達(dá)到了富集的作用，同時(shí)還通過(guò)調(diào)整稀土價(jià)態(tài)而使得其更加容易被浸出，通過(guò)創(chuàng)造性的提出了在傳送過(guò)程中密閉通入預(yù)熱后的還原性氣體，從而僅僅使得在對(duì)富稀土渣傳送到焙燒爐過(guò)程的傳送帶上噴吹預(yù)熱后的高溫還原性氣體進(jìn)行還原補(bǔ)充即可最大程度的降低稀土中元素的價(jià)態(tài)，從而在后續(xù)浸出過(guò)程中浸出難度降低到非常低的程度，并且使得焙燒效率得到提高。通過(guò)轉(zhuǎn)底爐冶煉分離之后的渣中稀土不僅品位高，而且富集相的結(jié)晶粒度大，這樣就降低了后續(xù)焙燒強(qiáng)度和大大提高了浸出效率，通過(guò)轉(zhuǎn)底爐冶煉分離對(duì)稀土進(jìn)行富集操作使得焙燒溫度無(wú)需五百度以上了，在相對(duì)較低的焙燒溫度下即可達(dá)到焙燒效果，并且在后續(xù)浸出過(guò)程中，浸出效率都得到了提高。從而這樣整體流程和具體參數(shù)的搭配使得稀土生產(chǎn)的效率大大提升。
3，通過(guò)轉(zhuǎn)底爐富集稀土后，對(duì)浸出步驟的簡(jiǎn)化僅僅需要低溫焙燒和水浸步驟即可得到95％以上的稀土浸出率。通過(guò)對(duì)后續(xù)萃取和反萃工藝的調(diào)整，使得其更加匹配該工藝得到的酸性水浸液。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明利用含鐵稀土原礦分離生產(chǎn)稀土的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種利用含鐵稀土原礦分離生產(chǎn)稀土的方法，包括如下步驟：
(1)磨料：將含鐵稀土原礦在球磨機(jī)中球磨成含鐵稀土礦粉，所述含鐵稀土礦粉中小于200目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質(zhì)量的88％，200目～100目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質(zhì)量的8％；將煤粉在球磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨，使得最終細(xì)煤粉中小于200目的占細(xì)煤粉總質(zhì)量的95％。所述細(xì)煤粉中固定碳含量為81％，灰分含量為15％。
(2)混料，將含鐵稀土礦粉、細(xì)煤粉、粘結(jié)劑和添加劑按照重量份96:8.2:1.6:0.3進(jìn)行混合，然后加入混料機(jī)中混勻，混料過(guò)程中相混料機(jī)中添加混合物總重量9.2％的水，然后出混料機(jī)。出混料機(jī)的混合物含水量為8.6％。所述粘結(jié)劑為膨潤(rùn)土。所述添加劑為cao和na2co3的混合物。
(3)造團(tuán)，將混勻之后的混合物置入造球機(jī)中制成球團(tuán)，然后烘干，得到混料球團(tuán)。
(4)轉(zhuǎn)底爐布料，在轉(zhuǎn)底爐爐底內(nèi)鋪設(shè)步驟(1)得到的細(xì)煤粉，鋪設(shè)厚度為2.8mm，然后將步驟(3)得到的混料球團(tuán)均勻放置于細(xì)煤粉層上，所有混料球團(tuán)放置完畢之后，再?gòu)幕炝锨驁F(tuán)頂部撒入混料球團(tuán)總重量3.8％的細(xì)煤粉。
(5)轉(zhuǎn)底爐熔煉分離，轉(zhuǎn)底爐溫度控制為1380℃，熔分時(shí)間為26min，球團(tuán)排出后經(jīng)過(guò)冷卻、破碎和磁選步驟得到珠鐵和稀土富渣。
(6)還原富集，將步驟(5)得到的稀土富渣置入密閉傳送帶上，通入高溫還原性氣體，傳送帶出口與焙燒爐入口相連；所述還原性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體，并且混合比例為氬氣：氫氣為2:1，還原性氣體的溫度為560℃。
(7)焙燒，將步驟(6)傳送來(lái)的稀土富渣與濃硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為382℃，焙燒時(shí)間為5小時(shí)，稀土富渣與濃硫酸的質(zhì)量比為1:1.8。
(8)水浸，在步驟(7)的焙燒產(chǎn)物中加入去離子水進(jìn)行水浸，水浸的固液比為1:21，水浸溫度為92℃，水浸時(shí)間為1.3小時(shí)，過(guò)濾分離后得到硫酸稀土水浸液和氟化鈣水浸渣。
通過(guò)prodigyxp型全譜直讀發(fā)射光譜儀測(cè)定稀土元素在浸出液中的質(zhì)量濃度，同時(shí)用化學(xué)滴定法對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式a＝(cre*v)/(m*ωre)計(jì)算出稀土浸出率為96.69％。
(9)硫酸稀土水浸液萃取分離，將步驟(8)得到硫酸稀土水浸液置入到振蕩器中添加p204萃取劑后進(jìn)行混合萃取，振蕩器的轉(zhuǎn)速為310r/min，萃取時(shí)間為52min，萃取溫度為22℃，混合萃取結(jié)束后經(jīng)離心分離得到負(fù)載相和萃余液，然后再對(duì)負(fù)載相進(jìn)行反萃分離后收得稀土。
(10)氟化鈣分離提取，將步驟(8)得到的氟化鈣富集水浸渣進(jìn)行氟化鈣分離提取工序。
實(shí)施例2
一種利用含鐵稀土原礦分離生產(chǎn)稀土的方法，包括如下步驟：
(1)磨料：將含鐵稀土原礦在球磨機(jī)中球磨成含鐵稀土礦粉，所述含鐵稀土礦粉中小于200目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質(zhì)量的82％，200目～100目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質(zhì)量的6％；將煤粉在球磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨，使得最終細(xì)煤粉中小于200目的占細(xì)煤粉總質(zhì)量的96％。所述細(xì)煤粉中固定碳含量為65～85％，灰分含量為8～16％。
(2)混料，將含鐵稀土礦粉、細(xì)煤粉、粘結(jié)劑和添加劑按照重量份92:8.2:1.2:0.22進(jìn)行混合，然后加入混料機(jī)中混勻，混料過(guò)程中相混料機(jī)中添加混合物總重量8.2％的水，然后出混料機(jī)。出混料機(jī)的混合物含水量為8％。所述粘結(jié)劑為膨潤(rùn)土、豆粉或糖蜜。所述添加劑為cao。
(3)造團(tuán)，將混勻之后的混合物置入造球機(jī)中制成球團(tuán)，然后烘干，得到混料球團(tuán)。
(4)轉(zhuǎn)底爐布料，在轉(zhuǎn)底爐爐底內(nèi)鋪設(shè)步驟(1)得到的細(xì)煤粉，鋪設(shè)厚度為2.2mm，然后將步驟(3)得到的混料球團(tuán)均勻放置于細(xì)煤粉層上，所有混料球團(tuán)放置完畢之后，再?gòu)幕炝锨驁F(tuán)頂部撒入混料球團(tuán)總重量2.5％的細(xì)煤粉。
(5)轉(zhuǎn)底爐熔煉分離，轉(zhuǎn)底爐溫度控制為1326℃，熔分時(shí)間為18min，球團(tuán)排出后經(jīng)過(guò)冷卻、破碎和磁選步驟得到珠鐵和稀土富渣。
(6)還原富集，將步驟(5)得到的稀土富渣置入密閉傳送帶上，通入高溫還原性氣體，傳送帶出口與焙燒爐入口相連；還原性氣體的溫度為538℃，還原性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體。
(7)焙燒，將步驟(6)傳送來(lái)的稀土富渣與濃硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為338℃，焙燒時(shí)間為3小時(shí)，稀土富渣與濃硫酸的質(zhì)量比為1:1.2。
(8)水浸，在步驟(7)的焙燒產(chǎn)物中加入去離子水進(jìn)行水浸，水浸的固液比為1:16，水浸溫度為80℃，水浸時(shí)間為1.2小時(shí)，過(guò)濾分離后得到水浸液和水浸渣。
通過(guò)prodigyxp型全譜直讀發(fā)射光譜儀測(cè)定稀土元素在浸出液中的質(zhì)量濃度，同時(shí)用化學(xué)滴定法對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式a＝(cre*v)/(m*ωre)計(jì)算出稀土浸出率為98.22％。
(9)硫酸稀土水浸液萃取分離，將步驟(8)得到硫酸稀土水浸液置入到振蕩器中添加n1923萃取劑后進(jìn)行混合萃取，振蕩器的轉(zhuǎn)速為188r/min，萃取時(shí)間為26min，萃取溫度為33℃，混合萃取結(jié)束后經(jīng)離心分離得到負(fù)載相和萃余液，然后再對(duì)負(fù)載相進(jìn)行反萃分離后收得稀土。
實(shí)施例3
一種利用含鐵稀土原礦分離生產(chǎn)稀土的方法，包括如下步驟：
(1)磨料：將含鐵稀土原礦在球磨機(jī)中球磨成含鐵稀土礦粉，所述含鐵稀土礦粉中小于200目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質(zhì)量的86％，200目～100目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質(zhì)量的5.8％；將煤粉在球磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨，使得最終細(xì)煤粉中小于200目的占細(xì)煤粉總質(zhì)量的92％。所述細(xì)煤粉中固定碳含量為75％，灰分含量為12％。
(2)混料，將含鐵稀土礦粉、細(xì)煤粉、粘結(jié)劑和添加劑按照重量份95:9:1.5:0.3進(jìn)行混合，然后加入混料機(jī)中混勻，混料過(guò)程中相混料機(jī)中添加混合物總重量9％的水，然后出混料機(jī)。出混料機(jī)的混合物含水量為8.2％。所述粘結(jié)劑為膨潤(rùn)土和糖蜜。所述添加劑為na2co3和mgo中的混合物。
(3)造團(tuán)，將混勻之后的混合物置入造球機(jī)中制成球團(tuán)，然后烘干，得到混料球團(tuán)。
(4)轉(zhuǎn)底爐布料，在轉(zhuǎn)底爐爐底內(nèi)鋪設(shè)步驟(1)得到的細(xì)煤粉，鋪設(shè)厚度為2.5mm，然后將步驟(3)得到的混料球團(tuán)均勻放置于細(xì)煤粉層上，所有混料球團(tuán)放置完畢之后，再?gòu)幕炝锨驁F(tuán)頂部撒入混料球團(tuán)總重量3％的細(xì)煤粉。
(5)轉(zhuǎn)底爐熔煉分離，轉(zhuǎn)底爐溫度控制為1352℃，熔分時(shí)間為22min，球團(tuán)排出后經(jīng)過(guò)冷卻、破碎和磁選步驟得到珠鐵和稀土富渣。
(6)還原富集，將步驟(5)得到的稀土富渣置入密閉傳送帶上，通入高溫還原性氣體，傳送帶出口與焙燒爐入口相連；還原性氣體的溫度為556℃，還原性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體，二者比例為2.5:1。
(7)焙燒，將步驟(6)傳送來(lái)的稀土富渣與濃硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為362℃，焙燒時(shí)間為5小時(shí)，稀土富渣與濃硫酸的質(zhì)量比為1:1.5。
(8)水浸，在步驟(7)的焙燒產(chǎn)物中加入去離子水進(jìn)行水浸，水浸的固液比為1:19，水浸溫度為90℃，水浸時(shí)間為1.25小時(shí)，過(guò)濾分離后得到水浸液和水浸渣。
通過(guò)prodigyxp型全譜直讀發(fā)射光譜儀測(cè)定稀土元素在浸出液中的質(zhì)量濃度，同時(shí)用化學(xué)滴定法對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式a＝(cre*v)/(m*ωre)計(jì)算出稀土浸出率為98.92％。
(9)硫酸稀土水浸液萃取分離，將步驟(8)得到硫酸稀土水浸液置入到振蕩器中添加p507萃取劑后進(jìn)行混合萃取，振蕩器的轉(zhuǎn)速為256r/min，萃取時(shí)間為39min，萃取溫度為28℃，混合萃取結(jié)束后經(jīng)離心分離得到負(fù)載相和萃余液，然后再對(duì)負(fù)載相進(jìn)行反萃分離后收得稀土。
(10)氟化鈣分離提取，將步驟(8)得到的氟化鈣富集水浸渣進(jìn)行氟化鈣分離提取工序。