專利名稱：混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，屬于稀 土濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
包頭白云鄂博礦是世界最大稀土礦床，其礦石中所含有的稀土礦物主要為氟碳鈰 礦和獨(dú)居石礦，這兩種稀土礦物的比例一般在9 1到6 4之間。在各稀土選礦工藝過(guò) 程中，氟碳鈰礦和獨(dú)居石進(jìn)入精礦的比率基本相近，因而所得產(chǎn)品均為氟碳鈰礦和獨(dú)居石 的混合型稀土精礦，且兩種礦物形態(tài)的稀土比率無(wú)較大變化。由于包頭稀土精礦是氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的混合礦，而氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化 學(xué)成分不同，氟碳鈰礦為稀土的氟碳酸鹽，獨(dú)居石為稀土的磷酸鹽，它們的化學(xué)性質(zhì)不同， 獨(dú)居石要比氟碳鈰礦穩(wěn)定，所以處理包頭稀土精礦要兼顧兩種礦物，只能采用一些強(qiáng)化的 方法，給環(huán)境帶來(lái)很大的污染。目前工業(yè)上處理包頭稀土精礦所采用的方法有濃硫酸高溫 焙燒法和燒堿分解法。濃硫酸高溫焙燒法釷以焦磷酸鹽形態(tài)進(jìn)入渣中，無(wú)法回收，造成釷資 源浪費(fèi)，而且廢渣量大，需單獨(dú)堆放和處理，并且產(chǎn)生含氟和硫的廢氣，尾氣處理量也大，以 及工業(yè)廢水污染環(huán)境。燒堿分解法存在對(duì)稀土精礦品位適應(yīng)范圍小，礦物分解時(shí)間長(zhǎng)，稀 土、釷、氟等均比較分散，稀土收率低，操作不安全等缺點(diǎn)。大多數(shù)冶煉廠應(yīng)用單一的氟碳鈰礦精礦或獨(dú)居石精礦為原料，而包頭稀土精礦同 時(shí)含有這兩種稀土礦物，成分較復(fù)雜，并且有害雜質(zhì)含量較高，為了給稀土冶煉創(chuàng)造更為有 利的原料條件，近年來(lái)主要應(yīng)用浮選的方法對(duì)氟碳鈰礦與獨(dú)居石進(jìn)行分選。浮選是在稀土混合浮選的基礎(chǔ)上，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)乃巹﹣?lái)擴(kuò)大氟碳鈰礦與獨(dú)居石 的可浮性差異，使二者實(shí)現(xiàn)浮選分離。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中可以得出高質(zhì)量的氟碳鈰礦精礦及 獨(dú)居石精礦，但仍同時(shí)產(chǎn)出產(chǎn)率較大的氟碳鈰礦與獨(dú)居石的混合精礦，分選效率不是很高。 浮選工藝較復(fù)雜，浮選過(guò)程中所加的浮選試劑多為有機(jī)試劑，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。如中國(guó)專利200910060631. 1公開(kāi)了一種混合稀土精礦的獨(dú)居石與氟碳鈰礦浮 選分離方法，該方法采用加入羥肟酸類捕收劑、起泡劑作浮選藥劑，經(jīng)過(guò)一次粗選和兩次精 選的浮選作業(yè)，生產(chǎn)出單一的獨(dú)居石精礦和單一的氟碳鈰精礦，此方法工藝復(fù)雜，浮選試劑 消耗量大，且污染環(huán)境。中國(guó)專利881011 . 0公開(kāi)了浮選分離氟碳鈰礦和獨(dú)居石的選礦工 藝，此方法采用羥肟酸捕收劑、硅酸鈉和一般的起泡劑，從白云鄂博低品位氟碳鈰礦和獨(dú)居 石混合原料中，分選出高品位氟碳鈰礦和獨(dú)居石混合精礦，然后采用苯酐水解或鄰苯二甲 酸半皂化物等分離氟碳鈰礦和獨(dú)居石。此方法的尾礦水中有害元素含量高，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán) 重污染。由于單一氟碳鈰礦和單一獨(dú)居石礦物的冶金工藝有所差別。盡管高含氟碳鈰礦的 混合稀土型礦(包頭礦)的硫酸法冶煉工藝和燒堿法冶煉工藝已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，但高 獨(dú)居石的混合稀土礦冶煉尚未研究?；旌闲拖⊥恋V分開(kāi)后，氟碳鈰礦冶煉可采用氧化焙燒 法、酸堿聯(lián)合法等，而獨(dú)居石冶煉可以采用氫氧化鈉法或硫酸法等，氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦分離后，分別進(jìn)行冶煉可以減少酸堿等化工原料的消耗量、回收有價(jià)的釷、氟、磷等元素、降低 環(huán)境污染，因此混合型稀土礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石的分離具有很大商業(yè)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離 方法，該方法將氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦分離后，分別進(jìn)行冶煉可以減少酸堿等化工原料的使 用量，回收有價(jià)的釷、氟、磷等元素、降低環(huán)境污染。技術(shù)解決方案本發(fā)明的采用如下分離步驟(1)首先將含有氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的混合型稀土精礦加入水中調(diào)漿，得到混合 漿料，其中混合稀土精礦與水的固液比為1 0.2 15，按重量比計(jì)所用的混合型稀土精 礦中含氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦比例為0.05 1 0 0.95。(2)在混合漿料中加入絡(luò)合劑溶液和無(wú)機(jī)酸溶液，絡(luò)合劑加入量按重量比為氟碳 鈰礦重量的20 95 %，無(wú)機(jī)酸的加入量為無(wú)機(jī)酸按體積/L 氟碳鈰礦按重量/g = 0. 001 1 1，在20 100°C溫度下攪拌10 300min ；(3)將加入絡(luò)合劑溶液和無(wú)機(jī)酸溶液的混合漿料過(guò)濾并用水洗滌濾渣，烘干濾渣， 分別得到氟碳鈰礦分解后含有稀土的溶液和富獨(dú)居石的濾渣。本發(fā)明加入的絡(luò)合劑為Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+、In3+、Sb3+、Zr4+、Hf4+、Sn2+、Be2+、TiO2+ 的水溶性鹽、硼酸或水溶性硼酸鹽中的一種或是一種以上混合物。水溶性鹽為氯化物或硝酸鹽或硫酸鹽。水溶性硼酸鹽為堿金屬或銨的硼酸鹽。絡(luò)合劑溶液的濃度為0. 1 10. 0mol/Lo無(wú)機(jī)酸為鹽酸或硝酸或硫酸或是其中的一種或兩種以上的混合酸。無(wú)機(jī)酸溶液的濃度為0. 1 12. Omol/L0本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用絡(luò)合的方法，加入絡(luò)合劑使氟離子生成絡(luò)合物進(jìn)入溶液，破壞氟碳鈰 礦。氟碳鈰礦溶解進(jìn)入溶液，達(dá)到與獨(dú)居石礦分離的目的。該方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，減少 了用浮選方法分離氟碳鈰礦和獨(dú)居石礦造成的環(huán)境污染，氟碳鈰礦和獨(dú)居石礦分離后，為 進(jìn)一步從氟碳鈰礦和獨(dú)居石礦中提取稀土元素開(kāi)辟新的途徑，可以從源頭上減少混合型稀 土精礦提取過(guò)程中產(chǎn)生的污染，回收有價(jià)元素。該方法也可以作為單一氟碳鈰礦或其它氟 碳鈰礦與獨(dú)居石礦混合型稀土礦物提取稀土元素的方法本發(fā)明的顯著效果在于利用絡(luò)合劑溶液和酸對(duì)混合型稀土精礦進(jìn)行分解，使氟碳 鈰礦進(jìn)入溶液中，從而將氟碳鈰礦與獨(dú)居石分離，該方法操作簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)設(shè)備要求低， 易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
具體實(shí)施例方式為便于說(shuō)明，本發(fā)明用以下非限制性的實(shí)施例進(jìn)行描述。實(shí)施例1 取包頭混合型稀土精礦lKg，其中氟碳鈰礦與獨(dú)居石的比例為3 1，稀土含量為50. 6%，加水800mL調(diào)漿。取無(wú)水氯化鋁395g，加入到370mL水中，使其溶解，配成8mol/L 的溶液。取lOmol/L的HCl 950mL。分別把AlCl3溶液和HCl溶液加到稀土精礦的漿料中， 在75°C下攪拌60min，過(guò)濾并用水洗滌濾渣3次，烘干濾渣，分別得到氟碳鈰礦分解后含有 稀土的溶液和富獨(dú)居石的濾渣。經(jīng)檢測(cè)濾液M20mL，稀土濃度為180.2g/L，氟碳鈰礦的浸 出率為96.5% ；濾渣重345g，稀土含量為33.9%。實(shí)施例2 取包頭混合型稀土精礦lKg，其中氟碳鈰礦與獨(dú)居石的比例為3 1，稀土含量為 50.6%,加水500mL調(diào)漿。取硼酸880g，加入到^40mL水中，加熱使其溶解，配成5mol/L的 溶液。取6mol/L的HCl 1190mL。分別把硼酸溶液和HCl溶液加到稀土精礦的漿料中，在 60°C下攪拌180min，過(guò)濾并用水洗滌濾渣3次，烘干濾渣，分別得到氟碳鈰礦分解后含有稀 土的溶液和富獨(dú)居石的濾渣。經(jīng)檢測(cè)濾液4850mL，稀土濃度為76. 6g/L，氟碳鈰礦的浸出率 為93. 6% ；濾渣重364g，稀土含量為37.5%。實(shí)施例3 取包頭混合型稀土精礦lKg，其中氟碳鈰礦與獨(dú)居石的比例為3 1，稀土含量為 50. 6%，加水500mL調(diào)漿。取硝酸鋁685g，加入到460mL水中，使其溶解，配成7mol/L的溶 液。取8mol/L的HN031200mL。分別把硝酸鋁溶液和HNO3溶液加到稀土精礦的漿料中，在 50°C下攪拌150min，過(guò)濾并用水洗滌濾渣3次，烘干濾渣，分別得到氟碳鈰礦分解后含有稀 土的溶液和富獨(dú)居石的濾渣。經(jīng)檢測(cè)濾液^OOmL,稀土濃度為143.8g/L，氟碳鈰礦的浸出 率為94. 2 % ；濾渣重368g，稀土含量為；34. 2 %。實(shí)施例4 取單一氟碳鈰礦UKg，稀土含量為65.8%，加水500mL調(diào)漿。取無(wú)水氯化鋁 1050g，加入到1310mL水中，使其溶解，配成6mol/L的溶液。取8mol/L的HCl 2650mL。分 別把AlCl3溶液和HCl溶液加到稀士精礦的漿料中，在80°C下攪拌60min，過(guò)濾并用水洗滌 濾渣3次，得到含有稀土的溶液。經(jīng)檢測(cè)濾液4850mL，稀土濃度為194. Og/L，氟碳鈰礦的浸 出率為95. 1% ；濾渣重164g，稀土含量為25. 1%。
權(quán)利要求
1.混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，其特征在于，操作步驟如下(1)首先將含有氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的混合型稀土精礦加入水中調(diào)漿，得到混合漿料， 其中混合稀土精礦與水的固液比為1 0.2 15，按重量比計(jì)所用的混合型稀土精礦中 含氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦比例為0. 05 1 0 0. 95。；(2)在混合漿料中加入絡(luò)合劑溶液和無(wú)機(jī)酸溶液，絡(luò)合劑加入量按重量比為氟碳鈰礦 重量的20 95%，無(wú)機(jī)酸的加入量為無(wú)機(jī)酸按體積/L 氟碳鈰礦按重量/g = 0. 001 1 1，在20 100°C溫度下攪拌10 300min ；(3)將加入絡(luò)合劑溶液和無(wú)機(jī)酸溶液的混合漿料過(guò)濾并用水洗滌濾渣，烘干濾渣，分別 得到氟碳鈰礦分解后含有稀土的溶液和富獨(dú)居石的濾渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，其 特征在于，加入的絡(luò)合劑為 Al3+、Fe3\ Cr3+、Ga3\ In3\ Sb3+、Zr4\ Hf4+、Sn2+、Be2+、TiO2+ 的水溶 性鹽、硼酸或水溶性硼酸鹽中的一種或是一種以上混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，其 特征在于，絡(luò)合劑溶液的濃度為0. 1 10. Omol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，其 特征在于，無(wú)機(jī)酸為鹽酸或硝酸或硫酸或是其中的一種或兩種以上的混合酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的、混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法， 其特征在于，無(wú)機(jī)酸溶液的濃度為0. 1 12. Omol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，其 特征在于，水溶性鹽為氯化物或硝酸鹽或硫酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，其 特征在于，水溶性硼酸鹽為堿金屬或銨的硼酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合型稀土精礦的氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦的化學(xué)分離方法，屬于稀土濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將包頭混合型稀土精礦(氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦混合型稀土礦物)分離為單一的氟碳鈰精礦和獨(dú)居石精礦，采用絡(luò)合方法使氟離子生成絡(luò)合物進(jìn)入溶液，破壞氟碳鈰礦。本發(fā)明首先把氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦混合型礦物加入水中調(diào)漿，然后加入絡(luò)合劑溶液，并加入無(wú)機(jī)酸溶液，分解氟碳鈰礦，氟碳鈰礦溶解后進(jìn)入溶液，達(dá)到與獨(dú)居石礦分離的目的。該方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，污染少，氟碳鈰礦和獨(dú)居石礦分離后，為進(jìn)一步從氟碳鈰礦和獨(dú)居石礦中提取稀土元素開(kāi)辟新的途徑?？梢宰鳛閱我环尖嫷V或其它氟碳鈰礦與獨(dú)居石礦混合型稀土礦物提取稀土元素的方法。
文檔編號(hào)C22B3/06GK102051477SQ20101060083
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉佳, 張曉偉, 張永強(qiáng), 李梅, 柳召剛, 胡艷宏 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)