[發明專利]一種含鐵稀土礦物的一步焙燒還原-分解方法

有效

• 申請號: 201210283825.X
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN102876883A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 吳文遠;邊雪
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明屬于含鐵稀土礦物冶金領域，具體涉及一種含鐵稀土礦物的一步焙燒還原-分解方法。

背景技術

含鐵稀土礦物包括如白云鄂博礦（又稱包頭礦）、包頭稀土尾礦、包頭弱磁尾礦、包頭鐵尾礦、含稀土高爐渣和稀土合金渣等，上述礦物因成分復雜，有價元素富集率低，無法直接冶煉生產鐵或稀土產品，采用弱磁選礦無法分離其中的鐵和稀土礦物，而采用強磁選礦稀土則隨鐵礦物一同被選出損失較大，其它選礦方法也均無明顯效果。

另外，目前的稀土精礦硫酸分解過程所產生的含氟、硫廢氣和高氨氮及高鹽堿廢水以末端治理方式加以處理，成本較高，難以徹底治理，因此亟待解決的問題是如何避免含鐵稀土礦物磁選過程中稀土的損失，同時充分分離和提取礦物中的鐵、稀土、氟、磷等有價元素。

為了實現含鐵稀土礦物中鐵的分離，內蒙古科技大學李保衛等人采用微波磁化焙燒的方法將包頭礦中的三氧化二鐵還原為四氧化三鐵，以增加鐵礦相的磁性，從而達到在弱磁選礦過程中分離鐵礦相與稀土礦相的目的；另東北大學韓躍新等人采用高溫深度還原的方法將鐵礦物還原為金屬鐵，同樣可以達到弱磁選礦分離鐵與稀土礦物的目的。然而采用上述方法在焙燒過程中于650℃及更高的溫度下，稀土礦物中的氟（氟碳鈰礦）和磷（稀土磷酸鹽）被分解釋放出HF和磷化合物會污染環境同時浪費氟、磷資源。

為了避免產生稀土精礦硫酸高溫分解過程產生的含氟、硫廢氣等問題，學者們研發了氫氧化鈉分解法、氧化鈣分解法和碳酸鈉分解法等，但上述方法中使用的稀土精礦均是通過強磁選礦后獲得，此時已造成稀土進入尾礦壩而損失的情況，因此上述新分解方法仍無法避免稀土在選礦過程的損失。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種含鐵稀土礦物的一步焙燒還原-分解方法，能夠實現礦物中鐵的磁化轉化、稀土礦的分解以及鐵與稀土礦相的分離，這避免了礦物的二次焙燒以及氟、硫廢氣的產生。

實現本發明目的的技術方案按照以下步驟進行：

將含鐵稀土礦物與碳、堿金屬氧化物或堿金屬氫氧化物或堿土金屬氧化物或堿土金屬氫氧化物其中的一種或兩種的混合物、堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物其中的一種或兩種的混合物，按重量比100:(3~30):(1.5~30):(0~20)比例混勻，形成混合物，將焙燒爐升溫至550~1300℃，將上述混合物置于焙燒爐內焙燒10?~120分鐘；

將焙燒后的混合物在0.02~1.0T磁場強度下磁選分離，獲得品位為50%~70%的鐵精礦，及稀土氧化物重量含量為5%~10%的磁選尾礦。

其中，所述的堿金屬為鈉或鉀，堿土金屬元素為鎂或鈣。

與現有技術相比，本發明的特點和有效果是：

（1）本發明方法通過一步焙燒即可將含鐵稀土礦中的鐵還原同時分解稀土礦物，焙燒后的礦物中的鐵轉變為四氧化三鐵、氧化亞鐵或金屬鐵，稀土轉變為稀土氧化物，其中稀土氧化物的轉化率達到90%~98%，氟化鈣和碳酸鈣轉變為氟磷酸鈣，避免了強磁選礦過程稀土礦物的損失，減少了礦物處理的流程；

其中涉及到的反應方程式包括：

Fe₂O₃+C=Fe₃O₄+CO；

Fe₂O₃+C=FeO+CO；

Fe₂O₃+C=Fe+CO；

REFCO₃+Ca(OH)₂=RE₂O₃+CaF₂+H₂O+CO₂；

REPO₄+Ca(OH)₂+CaF₂=RE₂O₃+Ca₅F(PO₄)₃+H₂O；

REFCO₃+CaO=RE₂O₃+CaF₂+CO₂；

REPO₄+CaO+CaF₂=RE₂O₃+Ca₅F(PO₄)₃；