一种微波辅助的包头混合稀土精矿的分解方法技术

一种微波辅助的包头混合稀土精矿的分解方法，属于矿物提取冶金技术领域，包括以下步骤：(1)微波辅助碱分解，得到含稀土氧化物的混合物；(2)水浸，将氟化钠分离出来，水浸用水循环利用；(3)盐酸浸出。本发明专利技术的分解方法，在微波辅助分解过程中，氟转化为氟化钠，避免了含氟废气的产生；磷转化为磷酸钙，稀土以氧化物形式存在；通过水浸可有效的将氟与稀土、磷分离，减少了含氟废水量，且能实现氟的回收和水浸用水的循环利用，提高生产效率的同时减轻了环境污染，是一种经济环保高效的方法，对包头混合稀土精矿冶炼工艺具有实际指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿物提取冶金
，特别涉及一种微波辅助的包头混合稀土精矿的分解方法。技术背景我国是稀土资源大国，主要集中于内蒙古、四川、江西和山东四个省(区)，其中内蒙古包头的混合稀土矿是一种集铁、铌、稀土及钍的多金属矿，是我国特有的一种复合型稀土矿物。其储量巨大，是世界第一大轻稀土资源及第二大钍资源，探明储量已超过4300万吨。在包头混合稀土精矿的处理工艺中，浓硫酸焙烧分解法和氢氧化钠碱分解法是主要的工艺方法。浓硫酸焙烧分解过程中，稀土精矿与浓硫酸混合后经高温(500～600℃)焙烧，分解为稀土硫酸盐，经过水浸全部进入到水浸液中。但是在浓硫酸焙烧过程中，稀土精矿分解的同时产生大量含氟废气，为处理这些废气需要使用填料塔、喷射塔、雾化吸收室等尾气处理设备，大大增加了生产成本，而且尾气对设备的腐蚀问题也较严重。采用氢氧化钠碱分解法提取稀土工艺对稀土矿品位要求较高，需高于60％，在碱分解前仍需要酸洗除钙，工序较长；另外，碱分解后的水洗除氟、磷过程中，产生大量碱性含氟废水，难以处理，不利于氟的回收。因此，稀土现有生产工艺中存在的主要问题为：(1)在分解过程中，废水废气的处理；(2)氟、磷等稀土矿中有价元素的回收问题。如何利用稀土矿高效、清洁生产生产稀土，是我国稀土工业必须解决的战略性课题。目前我国以混合稀土精矿生产、提取稀土的方法较多。包头稀土研究院的许延辉等人提出的“混合稀土精矿液碱低温焙烧分解工艺，公开号CN101824531A”公开了液碱低温焙烧分解混合稀土精矿的工艺，在150～550℃对质量比1:(0.5～1.5)的混合稀土精矿和氢氧化钠进行焙烧，可以实现碱分解混合稀土矿的连续化生产，工艺过程无废气和氨氮废水，达到清洁生产和资源综合利用的目的。葛新芳提出的“包头稀土矿混合碱焙烧法分解提取稀土方法，CN103397213A”公布了将包头稀土精矿经化学选矿，除钙、铁，采用氢氧化钠和碳酸钠混合碱对矿进行焙烧分解，经过水洗除氟、磷；再用盐酸优浸三价稀土，制得少铈绿化稀土和富铈矿。该方法除氟、磷效果好，解决和避免了现有工艺产生的“三废”量大，达到降低生产成本的目的。内蒙古科技大学的李解等人提出的“微波辅助稀土精矿低温酸浸，CN102978392A”公布了采用微波辅助加热，将稀土精矿与浓硫酸按一定比例混合均匀，在90～200℃进行分解，生成稀土硫酸盐，通过水浸得到硫酸稀土溶液。该方法减少了酸剂消耗量，降低了能耗，减少了有害气体的排放，提高生产效率的同时减轻了环境污染。以上工艺虽然都可以在一定程度上提高稀土浸出率以及减轻环境污染问题，但存在废水废气量大，以及氟、磷综合回收率低等问题，在实际生产中仍不理想。
技术实现思路
针对现有方法存在的不足，本专利技术提供一种微波辅助的包头混合稀土精矿的分解方法，该方法在低温、低碱条件下分解包头混合稀土精矿，是一种清洁分离、高效提取稀土的生产工艺，无污染废气排放，且废水量较低。一种微波辅助的包头混合稀土精矿的分解方法，包括以下步骤：步骤1、微波辅助碱分解：在包头混合稀土精矿中加入氢氧化钠，包头混合稀土精矿与氢氧化钠按照质量比为1:(0.3～0.5)，混合均匀；采用微波频率为2.3～2.5GHz的微波加热炉，加热5～15min后，在140～300℃条件下恒温10～30min，将包头混合稀土精矿充分分解，得到含稀土氧化物的混合物；步骤2、水浸：含稀土氧化物的混合物中加入去离子水进行水浸，水浸的液固比为(15～20):1，在60～90℃条件下浸出50～70min，可溶性物质充分溶解，过滤后，固液分离，得到水浸渣和水浸液；水浸液蒸馏结晶，得到NaF晶体，蒸馏结晶得到的水作为去离子水循环利用；步骤3、盐酸浸出：水浸渣与2.5～3mol/L的盐酸按液固比(10～15)：1混合，在80～90℃条件下浸出60～90min；酸浸完毕，过滤得到浸出液和浸出渣。上述的包头混合稀土精矿是指包头白云鄂博稀土矿经选矿形成的稀土矿产品，主要含有氟碳铈矿和独居石，氧化铈、氧化镧和氧化钕的质量含量之和为45～55wt％，矿物粒度为100～300目。上述步骤1中，所述的将稀土矿与氢氧化钠混和均匀是指将稀土矿、氢氧化钠按比例混合后一并粉碎；包头混合稀土精矿与氢氧化钠质量比优选1:(0.35～0.50)，微波加热时间优选5～15min，微波加热温度优选140～240℃，恒温时间优选10～30min；上述步骤2中水浸液固比优选15:1，水浸温度优选70～80℃，水浸时间优选60min；上述步骤3盐酸浸出的盐酸浓度优选3mol/L，酸浸液固比优选(10～15):1，酸浸温度优选80～90℃，酸浸时间优选60～70min。上述步骤1中氟碳铈矿和独居石均被分解生成稀土氧化物，RE为Ce、La、Nd，其反应如下：2REFCO3+6NaOH＝RE2O3+2NaF+2Na2CO3+3H2O；2REPO4+6NaOH＝RE2O3+2Na3PO4+3H2O；2Ce2O3+O2＝4CeO2；2CeO2+Nd2O3＝4Ce0.5Nd0.5O1.75；CaF2+2NaOH＝Ca(OH)2+2NaF；9CaF2+4Na3PO4+3Na2CO3+Ca(OH)2＝Ca10(PO4)4(CO3)3(OH)2+18NaF。本专利技术的有益效果：1、本专利技术微波辅助的包头混合稀土精矿的分解方法，稀土矿分解效率高，分解后生成易被浸出的稀土氧化物，废气中只有水蒸气，无污染。2、相比于现有生产工艺，本专利技术具有分解温度低、能量利用率高、稀土矿分解效率高等优点；现有硫酸焙烧工艺中，温度都在500℃以上，本专利技术通过微波辅助，在较低温度(140～300℃)下，即可实现包头混合稀土精矿的分解；现有技术中分解得到的产物为酸化稀土或者碱化稀土，本专利技术中包头混合稀土精矿分解得到的产物为为稀土氧化物。3、本专利技术只需一套微波加热设备，将电能转化为微波被矿吸收转化为热能，工艺操作简单环保，且省去了传统碱分解工艺中酸洗预除钙工序，降低了化工原辅料的消耗，缩短了工艺流程，提高了稀土精矿的生产效率，对稀土冶炼工艺具有实际指导意义。4、采用微波加热技术分解包头混合稀土精矿，其加热机理是作用于极性分子，具有加热速度快，提高矿物活性的优点，有利于稀土精矿的分解及浸出；微波还具有选择性加热特性，脉石不能吸收微波而升温，因此采用微波加热可降低碱用量，提高能量利用率；相比于传统方法中NaOH加入量的质量百分比为60～72％，本专利技术NaOH加入量的质量百分比为40～50％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波辅助的包头混合稀土精矿的分解方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、微波辅助碱分解：在包头混合稀土精矿中加入氢氧化钠，包头混合稀土精矿与氢氧化钠按照质量比为1:(0.3～0.5)，混合均匀；采用微波频率为2.3～2.5GHz的微波加热炉，加热5～15min后，在140～300℃条件下恒温10～30min，将包头混合稀土精矿充分分解，得到含稀土氧化物的混合物；步骤2、水浸：含稀土氧化物的混合物中加入去离子水进行水浸，水浸的液固比为(15～20):1，在60～90℃条件下浸出50～70min，可溶性物质充分溶解，过滤后，固液分离，得到水浸渣和水浸液；水浸液蒸馏结晶，得到NaF晶体，蒸馏结晶得到的水作为去离子水循环利用；步骤3、盐酸浸出：水浸渣与2.5～3mol/L的盐酸按液固比(10～15)：1混合，在80～90℃条件下浸出60～90min；酸浸完毕，过滤得到浸出液和浸出渣。

【技术特征摘要】
1.一种微波辅助的包头混合稀土精矿的分解方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、微波辅助碱分解：
在包头混合稀土精矿中加入氢氧化钠，包头混合稀土精矿与氢氧化钠按照质量比为1:(0.3～0.5)，混合均匀；采用微波频率为2.3～2.5GHz的微波加热炉，加热5～15min后，在140～300℃条件下恒温10～30min，将包头混合稀土精矿充分分解，得到含稀土氧化物的混合物；
步骤2、水浸：
含稀土氧化物的混合物中加入去离子水进行水浸，水浸的液固比为(15～20):1，在60～90℃条件下浸出50～70min，可溶性物质充分溶解，过滤后，固液分离，得到水浸渣和水浸液；水浸液蒸馏结晶，得到NaF晶体，蒸馏结晶得到的水作为去离子水循环利用；
步骤3、盐酸浸出：
水浸渣与2.5～3mol/L的盐酸按液固比(10～15)：1混合，在80～90℃条件下浸出60～90min；酸浸完毕，过滤得...

【专利技术属性】
技术研发人员：豆志河，张廷安，刘燕，黄宇坤，吕国志，刘江，张子木，牛丽萍，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21