一種防止混合稀土礦結(jié)塊的焙燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦石冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在混合稀土礦的碳酸鈉分解過(guò)程中防止礦粉結(jié)塊的焙燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土礦的開(kāi)發(fā)利用對(duì)各行業(yè)有著重要的意義，如何最大限度有效地開(kāi)采稀土礦并減少開(kāi)采過(guò)程中的浪費(fèi)及污染也是稀土礦開(kāi)采過(guò)程中有待解決的問(wèn)題。目前稀土礦尤其是包頭混合稀土礦主要采用濃硫酸強(qiáng)化高溫焙燒技術(shù)，鐵、磷、釷大部分被“燒死”在渣中，含釷放射性廢渣及含氟、硫廢氣對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，有價(jià)元素未得到綜合利用，造成資源浪費(fèi)。
[0003]雖然濃硫酸高溫焙燒技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在稀土冶煉中有近30年的歷史，對(duì)稀土礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用尤其是生產(chǎn)適合國(guó)家需求的稀土產(chǎn)品起了重要作用。但是該工藝產(chǎn)生的含釷放射性廢渣及含氟、硫廢氣對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，有價(jià)元素氟、磷、釷一直未得以綜合回收，力口之酸氣腐蝕設(shè)備嚴(yán)重，環(huán)保困難，產(chǎn)生的“三廢”污染問(wèn)題隨著稀土生產(chǎn)的加大，日益突出。近年來(lái)研制的各種冶煉方法，包括燒堿法焙燒、濃硫酸低溫焙燒和碳酸鈉焙燒方法由于各種因素，大多處于實(shí)驗(yàn)室階段，還未得到工業(yè)應(yīng)用。但是，發(fā)展基于堿法的集成焙燒新技術(shù)，仍是解決礦物焙燒污染以及資源綜合回收的最有效方法之一。其中，碳酸鈉焙燒法被認(rèn)為是較為清潔的冶煉流程。然而碳酸鈉焙燒法在焙燒階段存在一個(gè)突出的技術(shù)瓶頸就是焙燒過(guò)程中的結(jié)塊問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明人在前期的研究工作中從焙燒方式和設(shè)備角度，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一系列解決碳酸鈉焙燒過(guò)程中結(jié)塊問(wèn)題的方法，例如:CN102494535A公開(kāi)的一種防結(jié)圈焙燒回轉(zhuǎn)窯及焙燒方法，回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)部放置有研磨體，并設(shè)置有螺旋式帶形導(dǎo)軌；帶形導(dǎo)軌內(nèi)部中空，外沿與回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壁緊密貼合。在焙燒過(guò)程中，物料與回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的研磨體一同焙燒，與此同時(shí)研磨體對(duì)物料進(jìn)行研磨，隨著回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)，研磨體與物料沿帶形導(dǎo)軌向出料端移動(dòng)，最終出料。CN102424912A公開(kāi)的一種礦粉包埋熔劑制備球團(tuán)的方法，即首先制備得到熔劑球團(tuán)；然后進(jìn)行第二次造球，使礦粉包埋熔劑球團(tuán)；再進(jìn)行干燥、焙燒，得到球團(tuán)，縮短了焙燒時(shí)間，減少了能耗，并且解決了球團(tuán)在焙燒過(guò)程中容易粘結(jié)的問(wèn)題。
[0005]但是，目前報(bào)道的解決結(jié)塊問(wèn)題的技術(shù)多為從設(shè)備或焙燒方式的角度解決碳酸鈉焙燒的結(jié)塊問(wèn)題。迄今為止，尚沒(méi)有報(bào)道從焙燒流程設(shè)計(jì)的角度解決該問(wèn)題。本發(fā)明著眼于焙燒流程，旨在解決氟碳鈰礦和獨(dú)居石混合稀土精礦在碳酸鈉焙燒過(guò)程中的結(jié)塊問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一在于提供一種在混合稀土礦的碳酸鈉分解過(guò)程中防止礦粉結(jié)塊的焙燒方法，所述方法是通過(guò)兩步法焙燒實(shí)現(xiàn)的。首先礦物在空氣中焙燒將大部分的氟碳鈰礦分解；然后再將剩余的大部分獨(dú)居石在碳酸鈉的作用下分解。與原混合礦碳酸鈉直接焙燒相比，一是焙燒不再易結(jié)塊；二是大大節(jié)省了試劑碳酸鈉的用量。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，易于操作，便于工業(yè)化放大。
[0007]為了達(dá)到上述目的之一，本發(fā)明采用如下制備方法:
[0008]一種防止混合稀土礦結(jié)塊的焙燒方法，包括如下步驟:
[0009](I)將混合稀土礦在空氣中直接焙燒；
[0010](2)將步驟(I)焙燒產(chǎn)物使用硫酸浸出；
[0011](3)將步驟(2)的酸浸渣水洗，干燥，干燥渣再與碳酸鈉混合焙燒，酸浸渣即硫酸浸取后的固體渣。
[0012]本發(fā)明的焙燒方法首先是空氣焙燒和酸浸過(guò)程，可以將大部分氟碳鈰礦除去，研究表明對(duì)第二步獨(dú)居石的分解大有益處，既防止了焙燒過(guò)程中的結(jié)塊，并且也可大大減少碳酸鈉的使用量。
[0013]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的焙燒方法，步驟(I)中焙燒的溫度為300-900 V，例如為 330 O、360 V、420 °C >500 °C >550 °C >610 °C >680 °C >750 °C >830 °C >880 V
等。焙燒溫度過(guò)低，混合稀土礦中的氟碳鈰礦分解不完全；焙燒溫度過(guò)高，混合稀土礦容易在焙燒過(guò)程中燒結(jié)。這些都不易于空氣焙燒后稀土的酸浸，因此，本發(fā)明此步驟選擇焙燒的溫度為 300-900°C，優(yōu)選為 400-700°C。
[0014]優(yōu)選地，所述焙燒的時(shí)間為0.5h以上，例如為0.8h、l.5h、2.5h、4h、6h等，優(yōu)選為l-3h。
[0015]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的焙燒方法，步驟(2)中硫酸的濃度為0.5_6mol/L,例如為 0.7mol/L、1.lmol/L、1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L、3.6mol/L、5.0mol/L、5.5mol/L等。合適的硫酸濃度，易于使稀土浸出。硫酸濃度太低，稀土不易浸出；硫酸濃度太高，浸出的稀土容易形成硫酸復(fù)鹽沉淀，降低稀土浸出率，因此，本發(fā)明選擇浸出液硫酸的濃度為0.5-6mol/L，優(yōu)選為l_4mol/L。
[0016]優(yōu)選地，步驟(2)中硫酸浸出時(shí)的固液比為0.2-3:5g/ml，例如為0.5:5g/ml、
0.9: 5g/ml、1.5: 5g/ml、2: 5g/ml、3.5: 5g/ml、4:5g/ml、4.7: 5g/ml 等，優(yōu)選為 1: 5g/ml。合適的浸出固液比，可以優(yōu)化酸浸過(guò)程。固液比太低，硫酸消耗太多，不利于節(jié)能減排；固液比太高，硫酸溶液不夠用，不利于稀土浸出。
[0017]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的焙燒方法，步驟(3)中水洗為將酸浸渣水洗至近中性，如水洗至洗滌后水的pH值為6-8。如果酸浸渣呈酸性，在接下來(lái)的碳酸鈉焙燒過(guò)程中，酸浸渣所含的酸會(huì)消耗部分碳酸鈉，因此，將酸浸渣水洗至近中性。
[0018]優(yōu)選地，步驟(3)中干燥渣與碳酸鈉的質(zhì)量比為0.2-5:1，例如為0.4:1、0.8:1、
1.5:1,2.5:1,3.6:1,4.7:1 等，優(yōu)選為 0.5-2:1。
[0019]優(yōu)選地，步驟(3)中焙燒的溫度為500-900°C，例如為550°C、610°C、660°C、75(rC、880°C等，優(yōu)選為 650-850°C。
[0020]焙燒過(guò)程中碳酸鈉用量和焙燒溫度直接影響結(jié)塊問(wèn)題。過(guò)多的碳酸鈉用量以及過(guò)高的焙燒溫度容易使焙燒結(jié)塊；過(guò)低的碳酸鈉用量以及過(guò)低的焙燒溫度使焙燒燒不透。因此，本發(fā)明通過(guò)大量的研究選擇干燥渣與碳酸鈉的質(zhì)量比為0.2-5:1，干燥渣與碳酸鈉焙燒的溫度為500-900°C。
[0021]優(yōu)選地，所述焙燒的時(shí)間為0.5h以上，例如為0.8h、l.5h、2.5h、4h、6h等，優(yōu)選為l-3h。
[0022]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的焙燒方法，所述的混合稀土礦含有氟碳鈰礦和獨(dú)居石，二者以任意比例混合，優(yōu)選包頭混合稀土精礦。
[0023]優(yōu)選地，所述混合稀土礦為100-600目，優(yōu)選為200-400目；稀土礦的目數(shù)太高，礦粉太細(xì)，容易結(jié)塊；目數(shù)太低，礦物太粗，燒不透。
[0024]優(yōu)選地,所述混合稀土礦中的氧化稀土質(zhì)量含量為20%以上,優(yōu)選為50-60%。礦物的氧化稀土含量太低即礦的品味太低，焙燒成本高，沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益。因此，選擇具有合適氧化稀土含量的礦物為原料使用本發(fā)明的方法焙燒才能帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0025]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的焙燒方法，包括以下步驟:
[0026](I)將含有氟碳鈰礦和獨(dú)居石的混合稀土礦在空氣中300_900°C下直接焙燒0.5h以上；所述混合稀土礦中的氧化稀土質(zhì)量含量為20%以上；
[0027](2)將步驟⑴焙燒產(chǎn)物按固液比為0.2-3:5g/ml，使用0.5-6mol/L的硫酸浸出；
[0028](3)將步驟(2)的酸浸渣水洗至近中性，干燥，干燥渣再與碳酸鈉以0.2-5:1的質(zhì)量比混合，500-900°C下焙燒0.5h以上。
[0029]本發(fā)明采用兩步法焙燒，與原混合礦碳酸鈉直接焙燒相比，