稀土生產(chǎn)與分離

稀土生產(chǎn)與分離2013年3月主要內(nèi)容一、稀土選礦二、稀土冶煉方法1.稀土精礦分解

2.稀土元素分離

3.

稀土金屬制備一、稀土選礦

選礦利用組成礦石各種礦物之間物理化學(xué)性質(zhì)差異，采用不同選礦方法，借助不同選礦工藝，不同選礦設(shè)備，把礦石中有用礦物富集起來(lái)，除去有害雜質(zhì)，并使之與脈石礦物分離機(jī)械加工過程。當(dāng)前我國(guó)和世界上其它國(guó)家開采出來(lái)稀土礦石中，稀土氧化物含量只有百分之幾，甚至有更低，為了滿足冶煉生產(chǎn)要求，在冶煉前經(jīng)選礦，將稀土礦物與脈石礦物和其它有用礦物分開，以提高稀土氧化物含量，得到能滿足稀土冶金要求稀土精礦。稀土礦選礦一般采用浮選法，并常輔以重選、磁選組成多種組合選礦工藝流程。內(nèi)蒙古白云鄂博礦山稀土礦床，鐵白云石碳酸巖型礦床，在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物（除氟碳鈰礦、獨(dú)居石外，還有數(shù)種含鈮、稀土礦物）。采出礦石中含鐵

30%左右，稀土氧化物約5%。在礦山先將大礦石破碎后，用火車運(yùn)至包頭鋼鐵集團(tuán)公司選礦廠。選礦廠任務(wù)將Fe2O3從33%提高到55%以上，先在錐形球磨機(jī)上磨礦分級(jí)，再用圓筒磁選機(jī)選得62～65%Fe2O3一次鐵精礦。其尾礦繼續(xù)進(jìn)行浮選與磁選，得到含45%Fe2O3以上二次鐵精礦。稀土富集在浮選泡沫中，品位達(dá)到10～15%。該富集物可用搖床選出REO含量為30%粗精礦，經(jīng)選礦設(shè)備再處理后，可得到REO60%以上稀土精礦。二、稀土冶煉方法濕法冶金

濕法冶金屬化工冶金方式，全流程大多處于溶液、溶劑之中，如稀土精礦分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬分離和提取過程就采用沉淀、結(jié)晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學(xué)分離工藝過程。現(xiàn)應(yīng)用較普遍有機(jī)溶劑萃取法，它工業(yè)分離高純單一稀土元素通用工藝。濕法冶金流程復(fù)雜，產(chǎn)品純度高，該法生產(chǎn)成品應(yīng)用面廣闊。火法冶金

火法冶金工藝過程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法制取稀土合金，熔鹽電解法制取稀土金屬或合金，金屬熱還原法制取稀土合金等?；鸱ㄒ苯鸸餐攸c(diǎn)在高溫條件下生產(chǎn)。1、稀土精礦分解

稀土精礦中稀土，一般呈難溶于水碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態(tài)。必須通過各種化學(xué)變化將稀土轉(zhuǎn)化為溶于水或無(wú)機(jī)酸化合物，經(jīng)過溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序，制成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作為產(chǎn)品或分離單一稀土原料，這樣過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理。分解稀土精礦有很多方法，總來(lái)說可分為三類，即酸法、堿法和氯化分解。酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等。堿法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等。一般根據(jù)精礦類型、品位特點(diǎn)、產(chǎn)品方案、便于非稀土元素回收與綜合利用、利于勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)合理等原則選擇適宜工藝流程。稀土工業(yè)中最主要兩種初級(jí)產(chǎn)品

一個(gè)工藝濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在回轉(zhuǎn)窯中焙燒。經(jīng)過焙燒礦用水浸出，則可溶性稀土硫酸鹽就進(jìn)入水溶液，稱之為浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉淀下來(lái)，過濾后即得碳酸稀土

另一種工藝叫燒堿法工藝，簡(jiǎn)稱堿法工藝。一般將60%稀土精礦與濃堿液攪勻，在高溫下熔融反應(yīng)，稀土精礦即被分解，稀土變?yōu)闅溲趸⊥粒褖A餅經(jīng)水洗除去鈉鹽和多余堿，然后把水洗過氫氧化稀土再用鹽酸溶解，稀土被溶解為氯化稀土溶液，調(diào)酸度除去雜質(zhì)，過濾后氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶即制得固體氯化稀土。

現(xiàn)在稀土生產(chǎn)中采用分離方法（濕法生產(chǎn)工藝）有：

1）分步法（分級(jí)結(jié)晶法、分級(jí)沉淀

和氧化還原法）；

2）離子交換法；

3）溶劑萃取法。

（1）分步法

分步法利用化合物在溶劑中溶解難易程度（溶解度）上差別來(lái)進(jìn)行分離和提純。方法操作程序：將含有兩種稀土元素化合物先以適宜溶劑溶解后，加熱濃縮，溶液中一部分元素化合物析出來(lái)（結(jié)晶或沉淀）。析出物中，溶解度較小稀土元素得到富集，溶解度較大點(diǎn)稀土元素在溶液中也得到富集。（2）離子交換法

離子交換法原理：首先將陽(yáng)離子交換樹脂填充于柱子內(nèi)，再將待分離混合稀土吸附在柱子入口處那一端，然后讓淋洗液從上到下流經(jīng)柱子。形成了絡(luò)合物稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動(dòng)。流動(dòng)過程中稀土絡(luò)合物分解，再吸附于樹脂上。就這樣，稀土離子一邊吸附、脫離樹脂，一邊隨著淋洗液向柱子出口端流動(dòng)。由于稀土離子與絡(luò)合劑形成絡(luò)合物穩(wěn)定性不同，因此各種稀土離子向下移動(dòng)速度不一樣，親和力大稀土向下流動(dòng)快，結(jié)果先到達(dá)出口端。（3）溶劑萃取法利用有機(jī)溶劑從與其不相混溶水溶液中把被萃取物提取分離出來(lái)方法稱之為有機(jī)溶劑液—液液萃取法，簡(jiǎn)稱溶劑萃取法，它一種把物質(zhì)從一個(gè)液相轉(zhuǎn)移到另一個(gè)液相傳質(zhì)過程。萃取工藝過程一般可分為三個(gè)主要階段：萃取、洗滌、反萃取3、稀土金屬制備稀土金屬生產(chǎn)又叫稀土火法冶金生產(chǎn)。稀土金屬一般分為混合稀土金屬和單一稀土金屬?；旌舷⊥两饘俳M成與礦石中原有稀土成份接近，單一金屬各稀土分離精制金屬。以稀土氧化物（除釤、銪、鐿及銩氧化物外）為原料用一般冶金方法很難還原成單一金屬，因其生成熱很大、穩(wěn)定性高。因此目前生產(chǎn)稀土金屬常用原料它們氯化物和氟化物。（1）熔鹽電解法工業(yè)上大批量生產(chǎn)混合稀土金屬一般使用熔鹽電解法。這一方法把稀土氯化物等稀土化合物加熱熔融，然后進(jìn)行電解，在陰極上析出稀土金屬。電解法有氯化物電解和氧化物電解兩種方法。單一稀土金屬制備方法因元素不同而異。釤、銪、鐿、銩因蒸氣壓高，不適于電解法制備，而使用還原蒸餾法。其它元素可用電解法或金屬熱還原法制備（2）真空熱還原法電解法只能制備一般工業(yè)級(jí)稀土金屬，如要制備雜質(zhì)較低，純度高金屬，一般用真空熱還原方法來(lái)制取。一般把稀土氧化物先制成氟化稀土，在真空感應(yīng)爐內(nèi)用金屬