内蒙古包头的混合型稀土矿是我国稀土工业中重要的轻稀土资源,其成分复杂且含有难分解的独居石,因此处理困难。目前采用的硫酸焙烧处理方法存在污染环境和磷、氟未利用的问题。随着矿物开采深度的增加和选矿技术的进步,混合型稀土精矿的REO品位已由50%增加到55%左右,且有继续增加的趋势,因此综合回收混合稀土精矿中的有价元素,特别是我国缺少的磷、氟资源,对我国的经济建设具有很重要的意义。为实现上述目标,本论文以包钢稀土选矿厂的高品位混合型稀土精矿（下文称稀土精矿）为研究对象,对其中有价成分稀土、磷、氟的回收工艺和反应机理进行了研究,研究内容主要分为如下三个部分。第一部分:稀土精矿的分解及分解产物中磷回收的研究;此部分研究分析获得了稀土精矿的焙烧分解机理和工艺条件,并通过二次正交回归实验确定了盐酸-柠檬酸溶液酸洗焙烧矿脱磷的优化条件为:盐酸浓度1.1 mol·L-1,柠檬酸量为5%,常温下,液固比为9:1,酸洗时间为35min,200r·min-1。此条件下,磷浸出率为96.42%,稀土浸出率2.75%,氟浸出率2.1%。酸洗过程的动力学表明:酸洗过程符合“未缩小核”动力学模型,且随温度的升高分别受固膜扩散控制和化学反应控制。当浸出温度为20～30℃时反应速度控制步骤为固膜扩散控制;浸出温度为40～50℃时反应控制的步骤为化学反应;当浸出温度为30～40℃时反应速度控制步骤为混合控制步骤。酸洗液用碱化的方法以羟基磷酸钙的形式回收磷,其工艺条件为:调解溶液pH=9,室温下,磷回收率达到98.1 3%。第二部分:从酸洗渣中回收稀土和氟的研究;此部分采用HCl-H3Cit选择性浸出的方法从酸洗渣分别回收稀土和氟。通过二次正交回归试验分别建立了浸出条件与稀土氧化物和氟化钙浸出率的二次正交回归方程,获得了优化的浸出条件为:盐酸浓度为3.6mol·L-1,柠檬酸量为30%,浸出温度为40℃,液固比为11:1,浸出时间为25min。此条件下,稀土的浸出率达到93.32%,氟的浸出率为5.19%。动力学研究表明:稀土浸出过程符合1-（1-α）1/3=Kt的动力学方程。反应速度随温度的升高由开始的化学反应速度控制（20～40℃）变为扩散和化学反应速度混合控制（40～50℃）,最后变为扩散速度控制（50～60℃）。计算得到三段反应的表观活化能 E1=3.42kJ·mol-1,E2=28.37kJ·mol-1,E3=46.19kJ·mol-1。第三部分:全流程实验研究。确定了实验的工艺流程,对稀土精矿的处理工序进行了全流程实验验证,结果表明:高品位稀土精矿经过钙化分解,得到的分解产物经酸洗、碱化、浸出等工序后,稀土直接回收率为90.85%,磷的直接回收率为94.66%,氟的直接回收率为92.73%。然后分析了稀土、磷、氟等元素的回收和损失过程,得到元素的走向。数据结果表明,论文所构思的新工艺流程为高效的稀土精矿资源的清洁冶金流程,能实现资源利用的清洁化和尾矿无害化。