稀土院介紹及前期工作

稀土院介紹及前期工作白云鄂博礦是世界上罕見的鐵、稀土、鈮等多金屬共生礦床，組成元素有71種，礦物170多種。礦區(qū)內(nèi)已探明鐵礦石資源儲量為14.6億噸，稀土資源(REO)儲量5738萬噸,鈮資源(NbO)儲量660萬噸,釷(ThO)儲量22萬噸,鈧資源(ScO)25223儲量14萬噸。其中稀土資源以鑭、鈰、鐠、釹四種輕稀土為主。針對包頭白云鄂博礦稀土、鈮、鐵等資源的綜合提取和利用，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，于1963年成立了包頭稀土研究院。建院近五十年來，已逐步發(fā)展成為以稀土資源的綜合開發(fā)、利用為宗旨，以稀土冶金、環(huán)境保護、新型稀土功能材料、稀土在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用為研究重點的，全國最大的稀土科技研發(fā)機構(gòu)。多年來，包頭稀土研究院共承擔(dān)國家科技攻關(guān)等各類科研課題1600多項，取得研究成果700多項，取得省部級以上重大科研成果270項，達到或接近國際先進水平的成果100多項，獲國家專利50項。為白云鄂博資源的綜合提取和利用，特別是在稀土選礦、稀土濕法冶金、稀土火法冶金、稀土功能材料和稀土在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用方面，對我國稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻。包頭稀土研究院是國家242個轉(zhuǎn)制院所之一，亦是“包鋼稀土”的全資子公司。其下屬的稀土冶金及功能材料國家工程研究中心是國家發(fā)改委依托包頭稀土研究院建立的國家級研究中心。中心下設(shè)稀土濕法冶金及環(huán)境保護工程化實驗室，主要從事稀土精礦分解分離工藝及“三廢”處理工藝研究，具有進行精礦分解的動靜態(tài)研究、萃取分離工藝研究、萃取分離的在線分析和反饋控制研究、高純稀土系列化合物制備的研究、特殊用途系列化合物制備的研究和相應(yīng)的“三廢”處理等研究手段。曾承擔(dān)國家“七五”、“八五”和“十五”科技攻關(guān)項目，“十一五”科技支撐計劃項目，“863”計劃研究，“973”計劃研究，國家發(fā)改委高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推進項目，科技部科研院所技術(shù)開發(fā)專項基金項目和公益研究專項基金項目等。該院信息中心是全國稀土信息網(wǎng)網(wǎng)長單位，負(fù)責(zé)稀土學(xué)會會刊《稀土》雜志和國家發(fā)改委稀土辦公室機關(guān)刊物《稀土信息》(中、英文版)的出版發(fā)行。中文稀土數(shù)據(jù)庫和中國稀土網(wǎng)站()面向全國稀土行業(yè)服務(wù)。該院的理化檢測中心是國家稀土產(chǎn)品監(jiān)督檢驗中心，承擔(dān)稀土產(chǎn)品的進出口檢驗任務(wù)。內(nèi)蒙古稀土(集團)公司博士后工作站也設(shè)在該院。具有稀土資源開發(fā)技術(shù)和相關(guān)管理研究的基礎(chǔ)和實力。包鋼稀土研究院是我國最大的稀土研究機構(gòu)，其下屬子公司瑞科稀土冶金及功能材料國家工程研究中心是國家計委依托包頭稀土研究院建立的國家級研究中心。中心下設(shè)稀土濕法冶金及環(huán)境保護工程化實驗室，主要從事稀土精礦分解分離工藝及“三廢”處理工藝研究，具有進行精礦分解的動靜態(tài)研究、萃取分離工藝研究、萃取分離的在線分析和反饋控制研究、高純稀土系列化合物制備的研究、特殊用途系列化合物制備的研究和相應(yīng)的“三廢”處理等研究手段。曾承擔(dān)國家“七五”、“八五”和“十五”科技攻關(guān)項目，國家計委高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推進項目，科技部科研院所技術(shù)開發(fā)專項基金項目和公益研究專項基金項目。研究室現(xiàn)有教授級高級工程師2名，高級工程師5名。是一支具有較強科研和試制能力的隊伍。稀土院前期工作：一、“十一五”支撐計劃項目“包頭稀土、鈮資源綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”課題名稱：包頭稀土資源冶煉新工藝、新設(shè)備技術(shù)研究包頭稀土精礦主要采用濃硫酸高溫焙燒的冶煉方法，這是包頭地區(qū)稀土冶煉的主體工藝流程，該工藝存在著以下幾點難以解決的缺陷：⑴焙燒尾氣中含有大量的二氧化硫和氟化氫氣體，目前普遍采用水噴淋吸收的方法處理，但排放尾氣仍難以達到國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。同時由于噴淋液為硫酸和氫氟酸的混合溶液，目前尚難以回收利用，只能采用石灰中和方法處理，不但中和渣量大，且容易造成二次污染。⑵釷元素雖然集于浸出渣中，給后續(xù)稀土分離生產(chǎn)帶來方便，但因浸出渣量很大，且放射性強度超過國家標(biāo)準(zhǔn)，其保存與處理相當(dāng)困難，而且釷作為一種資源難以再回收利用。⑶該工藝在生產(chǎn)過程中除產(chǎn)生放射性廢渣和廢氣外，還產(chǎn)生氨氮類廢水（不包括后續(xù)的萃取分離部分）。目前，包頭地區(qū)稀土濕法冶煉企業(yè)稀土精礦的處理能力約6萬噸，氨氮廢水的總排放量約100多萬噸，大部分企業(yè)該類廢水沒有經(jīng)過處理。上述工藝缺陷，不僅造成稀土生產(chǎn)企業(yè)對環(huán)境的污染，而且也浪費了寶貴的釷、氟資源，迫使相關(guān)稀土企業(yè)時常因環(huán)保問題被迫停產(chǎn)，嚴(yán)重制約了稀土產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，急需研究開發(fā)新的分解包頭稀土精礦的清潔工藝和整體的“三廢”綜合治理方案，在生產(chǎn)稀土和治理環(huán)境污染的同時，回收利用有用的寶貴資源。白云鄂博礦稀土工業(yè)儲量占世界的71%、全國的87%。包鋼稀土產(chǎn)業(yè)經(jīng)過四十余年的不斷建設(shè)和發(fā)展，已經(jīng)形成了包括稀土選礦、冶煉、應(yīng)用及稀土功能材料等構(gòu)成的從生產(chǎn)、研發(fā)到推廣應(yīng)用比較完整的稀土工業(yè)體系。目前包頭稀土精礦年產(chǎn)量9萬多噸，占國內(nèi)需求量60%以上。由于包頭稀土精礦為氟碳鈰礦和獨居石混合型礦，同時還含有0.2?0.3%的釷和8?10%氟。為高效地分解該種稀土礦，七十年代中北京有色研究院推出的濃硫酸強化焙燒一P萃取分離工藝，即“三代酸法”工藝，由于該工藝不受精204礦品位的限制，且分解率較高、流程較短，特別是釷元素在焙燒過程中生成焦磷酸釷而集中于渣中，改善了生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境、實現(xiàn)了釷與稀土元素的一步分離，在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。但該工藝焙燒尾氣中含有大量的二氧化硫和氟化氫氣體，目前普遍采用水噴淋吸收的方法處理，但排放尾氣仍難以達到國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。同時由于噴淋液為硫酸和氫氟酸的混合溶液，目前尚難以回收利用，只能采用石灰中和方法處理，不但中和渣量大，且容易造成二次污染。釷元素雖然集于浸出渣中，給后續(xù)稀土分離生產(chǎn)帶來方便，但因浸出渣量很大，且放射性強度超過國家標(biāo)準(zhǔn)，其保存與處理相當(dāng)困難，而且釷作為一種資源難以再回收利用。20余年來，平均每年處理包頭稀土精礦3萬噸（按REO計），已有3000噸以上的氧化釷被“燒死”在渣中，不能回收，產(chǎn)生含釷放射性廢渣量達100萬噸以上（放射性比活度約2.1X105貝克/公斤，遠(yuǎn)高于國家排放標(biāo)準(zhǔn)）；進入到大氣中的氟化物達80萬噸以上（超標(biāo)約300倍），硫酸霧氣約250萬噸（超標(biāo)33倍）。此外，包頭地區(qū)現(xiàn)有稀土精礦的處理能力8.6萬噸（以氧化物計），萃取分離能力約5.5萬噸，據(jù)環(huán)保部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包頭市各家稀土企業(yè)每天排放的廢水總量為2?3萬噸，每年產(chǎn)生各類廢水約1000萬噸，這些廢水部分排入包鋼尾礦壩，部分排入黃河，少部分滲入地下。針對包頭稀土精礦濃硫酸高溫焙燒工藝污染環(huán)境的問題提出的，國外沒有類似的技術(shù)，是我國的獨創(chuàng)；焙燒礦分解率大于95%，稀土收率大于90%（從精礦到氯化稀土）；浸出渣中釷含量小于400ppm,比活度小于GB9133-1995規(guī)定的7.4X10<Bq/Kg，達到國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)；釷回收率大于92%；“稀土精礦濃硫酸低溫焙燒分解工藝”申報了國家發(fā)明專利（專利號ZL02144405.6）。該專利重點保護的是水浸渣為低放渣的焙燒工藝。該項目已通過科技部驗收。二、863項目：先進鑭鈰材料制備技術(shù)及應(yīng)用采用高效、連續(xù)化設(shè)備與工藝技術(shù)相結(jié)合，將硫酸稀土直接轉(zhuǎn)化為碳酸稀土，然后經(jīng)過處理，轉(zhuǎn)為稀土溶液，可回收鈣、磷、釷等有價元素，制備有用的化工副產(chǎn)品。需研究轉(zhuǎn)化溫度、壓力、時間、碳銨用量等工藝條件，以獲得高的轉(zhuǎn)化率。在前期工作的基礎(chǔ)上，研究離心萃取設(shè)備，進行設(shè)備的設(shè)計、加工，并研究相應(yīng)的萃取工藝。研究連續(xù)沉淀設(shè)備及工藝，實現(xiàn)后處理工藝的連續(xù)化生產(chǎn)。在上述工作的基礎(chǔ)上，進行整體工藝的聯(lián)動耦合，實現(xiàn)稀土生產(chǎn)的高效、連續(xù)化生產(chǎn)。目前我國的稀土冶煉工藝主要采用包頭混合型稀土礦、四川氟碳鈰礦和南方離子型稀土礦。包頭稀土礦冶煉工藝主要以“酸法”為主，“堿法”為輔?！八岱ā惫に囍饕小皾饬蛩岣邷乇簾ā焙汀皾饬蛩岬蜏乇簾ā?。目前為稀土廠普遍采用的“高溫焙燒法”即“三代酸法”生產(chǎn)成本較低，原料適應(yīng)性強，但存在“三廢”量大，特別是浸出渣量很大、放射性強度超過國家標(biāo)準(zhǔn)，對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且治理難度大、費用高等缺陷。近幾年研究開發(fā)的“低溫焙燒”工藝，解決了廢渣的放射性污染問題，提出了寶貴的釷資源，水浸渣的放射性總比放小于7.4X104Bq/kg,達到國家非放射性渣的排放標(biāo)準(zhǔn)，可推廣到工業(yè)生產(chǎn)。四川氟碳鈰礦主要采用氧化焙燒和堿法分解工藝，然后經(jīng)萃取分離生產(chǎn)單一稀土化合物。南方離子型稀土礦的冶煉工藝目前主要采用硫酸銨浸出轉(zhuǎn)型后，用P507和環(huán)烷酸萃取分離提純單一稀土化合物工藝。本項目采用自主開發(fā)的直接轉(zhuǎn)化高效提取技術(shù)，變以往的開放式生產(chǎn)為循環(huán)閉合生產(chǎn)模式，提高了稀土加工處理能力和設(shè)備的利用率，高效提取稀土材料，同時形成水的全循環(huán)利用體系，并顯著降低了水的用量。研究開發(fā)采用固相轉(zhuǎn)型直接轉(zhuǎn)化提取稀土新工藝制備潔凈稀土材料，開發(fā)適合循環(huán)生產(chǎn)的稀土提取分離新的生產(chǎn)工藝技術(shù)。采用自行研制的高效率離心萃取設(shè)備取代目前稀土萃取領(lǐng)域普遍使用的混合澄清萃取槽，通過優(yōu)化稀土制備提取工藝參數(shù)，可極大提高萃取分相速度和傳質(zhì)效率，提高萃取分離的效率。研究連續(xù)化的后處理工藝技術(shù)，改變目前間歇操作式的后處理工藝存在的生產(chǎn)設(shè)備龐大、生產(chǎn)效率低、水耗量大，且產(chǎn)生的廢水治理過程復(fù)雜、成本高等弊端。本項目所研究的直接轉(zhuǎn)化高效提取制備稀土材料工藝技術(shù)及其裝備，是一個新的高效、連續(xù)、清潔生產(chǎn)稀土材料的工藝技術(shù)，克服了現(xiàn)行工藝的弊端，實現(xiàn)稀土生產(chǎn)的高效、連續(xù)、清潔化生產(chǎn)，可以滿足新材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對稀土材料的新需求，同時也符合國家節(jié)能減排政策。三、環(huán)保部公益性行業(yè)科研專項“稀土固體廢棄物的控制指標(biāo)及綜合利用技術(shù)研究”稀土分離冶煉及應(yīng)用中稀土固體廢棄物的形成及性質(zhì)研究；釹鐵硼磁性材料廢料、釤鈷磁性材料廢料、稀土拋光粉廢料綜合利用研究；稀土固體廢棄物回收再利用的污染物排放環(huán)境影響研究。四、放射性廢渣無害化減量化處理包鋼稀土現(xiàn)行濃硫酸高溫焙燒工