[發明專利]一種硫酸稀土焙燒礦直接轉化提取稀土清潔化生產工藝

有效

• 申請號: 200810225955.1
• 申請日: 2008-11-07
• 公開（公告）號: CN101392332A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 魯毅強;楊啟山
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B1/06
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技術領域

本發明屬于稀土濕法冶金及化工領域，涉及濃硫酸法焙燒稀土精礦提取稀土的清潔化生產工藝。

背景技術

中國稀土資源最具代表性的礦物——包頭白云鄂博稀土礦，由于其礦物組成的特殊復雜性，在礦物選礦、分解、轉型和分離等技術過程具有相當的難度。包頭白云鄂博礦是世界罕見的鐵、稀土等多元素共生礦，國外沒有這樣的礦種，也沒有類似的提取、分離技術。

目前包頭稀土礦冶煉工藝主要以“濃硫酸法”為主，“燒堿法”為輔。“濃硫酸法”工藝主要有“高溫濃硫酸焙燒法”和“低溫濃硫酸焙燒法”。目前為稀土廠普遍采用的“高溫濃硫酸焙燒法”即“三代濃硫酸法”生產成本較低，原料適應性強，但存在“三廢”量大，對周圍環境造成嚴重污染，而且治理難度大、費用高等缺陷。包頭稀土礦在濕法冶金方面有許多重大的科研成果，也是稀土工業發展的基礎，對中國稀土工業的發展起到決定性的作用，迄今仍然處于世界領先水平。但是隨著稀土工業的快速發展和生產規模的不斷擴大，在稀土產品純度不存在問題的前提下，分離工藝的改進，包括環保、降耗等方面仍然存在許多技術和工藝的問題，尤其稀土各種潔凈產品及材料制備提取工藝創新和完善，還有許多工作是迫在眉睫的。

針對我國稀土資源特點，對現有工藝進行了一系列的改進、完善與提高。從工藝的各個環節入手，克服了現行工藝的弊端，提高了稀土提取分離生產效率、降低了生產成本、降低了用水量、實現了廢水資源化和避免了污染物的產生，研究開發出無廢、少廢的稀土材料制備新工藝、新技術，提出面向稀土分離提取的全循環清潔化工藝。

當今，我國稀土提取分離的生產工藝技術在世界上均屬先進水平，其總體格局及工藝如下：

(1)包頭混合型稀土精礦冶煉工藝：目前，國內主要采用濃H₂SO₄高溫焙燒工藝形成焙燒礦，并經水浸除雜，碳酸氫銨轉型或萃取后，再進行萃取分離，以P₅₀₇或P₂₀₄為萃取劑生產混合或單一稀土化合物，現在國內大多數稀土企業采用上述工藝，由于礦的品位及組成限制，使用堿法分解及其它冶煉工藝的企業較少；

(2)氟碳鈰礦處理工藝：以氧化焙燒及堿法分解工藝為主；

(3)南方離子型稀土礦：以硫酸銨浸出轉型后，采用P₅₀₇和環烷酸萃取分離提純單一稀土化合物。

趨勢：研究開發稀土礦冶煉分離清潔化生產工藝，解決三廢污染問題，降低單耗，提高稀土資源利用率。在稀土礦產資源開發過程中對共生、伴生礦物及有價元素的綜合利用；對稀土礦處理過程中產生的廢氣、廢水、渣進行循環使用、綜合回收與合理利用；加強稀土礦產資源綜合利用和資源的二次開發的研究工作，解決資源枯竭問題。

現有技術基礎：在以上各工藝中由于包頭稀土資源的優勢，采用三代酸法高溫焙燒工藝為主，在初級產品生產階段，最突出的環境問題是大量的焙燒尾氣及其凈化系統產生的酸性廢水、低濃度的氨氮廢水。對于焙燒尾氣及凈化系統產生的酸性廢水，最新的工業技術是將焙燒尾氣及其凈化產生的酸性物質回收為硫酸及氟鹽，并實現水的循環利用。目前，這一技術已在包頭的相關稀土企業實施和成功運行。

(1)對于混合碳酸稀土制備過程中產生的硫酸銨類氨氮廢水，主要是由硫酸稀土焙燒礦進行水浸、碳酸氫銨沉淀過程中產生的。有史以來，由于一直沿用硫酸稀土焙燒礦的水浸出，再加碳酸氫銨進行沉淀工藝，其特點是工藝簡單、流程短、易掌握。但是由于硫酸稀土的溶解度太低，造成了溶液的濃度太低，不僅影響了稀土收率，同時也產生了大量的極稀含雜的銨鹽廢水，造成未端治理難度很大。

(2)以碳酸鈉替代碳酸氫銨作為生產碳酸稀土的沉淀劑，這一方法可以避免產生氨氮水的問題，但是成本太高，而且產品收率低，工藝控制也有一定困難，而且無法減少和避免大量的硫酸鹽外排。

(3)采用三代酸法P₂₀₄全撈轉型工藝，直接將低濃度焙燒礦水浸液用萃取劑將稀土萃出，然后用鹽酸反萃后直接進入分離工藝。此時硫酸稀土焙燒礦中硫酸根轉化為大量的低濃度稀硫酸或鹽類(硫酸鎂及硫酸鈣)溶液排出，暫時可考慮用石灰中和以符合綜合排放標準。但此舉既不符合工業廢水的地下排放標準，也不符合河流排放標準，并且總鹽量遠遠超標，最終還無法進入環境。

(4)如果用P₅₀₇萃取體系，必然要皂化，如用氨皂化則無意義，用鈉、鈣、鎂類皂化則排出大量硫酸鹽類溶液，同樣存在以上的環保問題。