论文部分内容阅读
稀土元素具有独特的磁性、光学、电学特性,在工业领域有着极其广泛的应用,具有“工业维生素”之称。白云鄂博稀土矿是目前已知中国最大的稀土矿,其稀土元素主要分布于氟碳铈矿和独居石中,其中氟碳铈矿和独居石的在精矿中含量的比值约为6:49:1。白云鄂博混合稀土精矿的提取冶炼工艺主要有浓硫酸焙烧法和NaOH分解法。目前稀土厂上广泛应用的是浓硫酸焙烧法,但此方法会产生大量的酸性废气,而且产生的含有钍的放射性废渣难以处理。NaOH分解法要求矿物的品位要高且杂质少,此方法消耗的烧碱量大,而且矿物中的钙元素会进入沉淀中,导致稀土产品不纯。针对上述方法产生的问题,李梅团队提出了一种清洁高效的酸浸碱溶工艺。在此工艺中,氟碳铈矿经过氧化焙烧后,其中的铈元素会被氧化成四价,在随后的酸浸过程中,四价铈的强氧化性会将氯离子氧化成氯气,因此在酸浸过程中不得不加入还原剂。在此工艺的基础上,本文通过机械活化的手段活化混合稀土精矿强化精矿中氟碳铈矿的浸出。通过试验,得到如下结论:未活化稀土精矿的矿物粒径较大,粒径分布呈现出正态分布的趋势;随着机械活化程度的增加,活化后精矿的矿物粒径是逐渐减小的,粒径分布逐渐不符合正态分布;对比活化前后的XRD图,随着机械活化程度的增加,氟碳酸稀土特征峰有一定程度的增强;活化后的精矿中氟碳酸稀土的衍射峰逐渐宽化,半峰宽逐渐增大,而且特征峰出现了一定程度的偏移。温度和矿物粒度对精矿中氟碳铈矿的盐酸浸出过程影响较大。当活化精矿95%的粒度分布在1.5μm以下,反应温度为90℃和浸出时间为60min时,稀土浸出率最高,达到38.09%。混合稀土精矿中氟碳铈矿的酸浸过程:混合稀土精矿中的氟碳铈矿与盐酸反应先释放出一部分稀土元素进入到溶液中,生成中间产物REOxF继续与盐酸进行反应,释放出稀土元素和氟离子进入到溶液中,溶液中的氟离子与RE3+反应生成不溶性REF3沉淀。混合稀土精矿中氟碳铈矿的浸出动力学模型遵循缩核模型,动力学公式可以表示为1-3(1-x)2/3+2(1-x)=k1t,未活化精矿和不同活化程度精矿在酸浸过程中的表观活化能分别为62.1、54.8、35.1和34.9 kJ/mol。未活化精矿和活化精矿(95%的粒度分布在10μm以下)的浸出过程受化学反应控制,活化精矿(95%的粒度分布在5μm以下)和活化精矿(95%的粒度分布在1.5μm以下)的反应过程是由化学反应和内扩散一同控制的,但化学反应控制步骤起主要作用。