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本论文针对包头混合稀土精矿的资源特点,开展了无污染、有价元素全组分利用的工艺研究,为环境保护和资源合理利用开辟了新途径,具有重大的经济及社会效益。
本论文主要分四个部分,第一部分研究了CaO-NaCl体系焙烧分解包头稀土精矿的研究。提出了包头混合稀土精矿在CaO-NaCl体系中的低温焙烧工艺。用正交回归实验方法研究了焙烧温度、CaO加入量、NaCl加入量对包头混合稀土精矿的影响,得出在780℃、CaO加入量15%(以精矿质量为基数)、NaCl加入量10%,焙烧2小时,分解率为88.75%。
第二部分提出了HCl-H3cit洗焙烧精矿、碱化沉淀除磷、钙的工艺研究。在这部分讨论了稀土柠檬酸络合物的络合能力,能够避免生成稀土磷酸盐、稀土氢氧化物稀土氟化物沉淀损失。采用pH=0.44,柠檬酸加入量5%,酸洗1小时后,过滤后滤液调节pH=10,碱化沉淀,磷钙进入沉淀,稀土进入滤液,达到稀土与磷分离。此工艺可溶性磷的洗去率达到100%,钙洗去率达到64.65%,稀土损失率为0.14%(焙烧精矿中稀土含量为基数)碱化液与后道酸浸液合并后进入萃取。
第三部分提出了3mol·L-1HCl+H3cit酸浸酸洗矿的工艺。讨论了柠檬酸对CaF2溶解度的抑制作用。在60℃条件下,3mol·L-1HCl+1mol·L-1H3cit酸浸酸洗矿1小时,稀土浸出率为97.50%。
第四部分为柠檬酸水溶液中的P204萃取回收稀土工艺研究。讨论了柠檬酸稀土在较高pH值下不形成沉淀的原理,排除了F等杂质离子对萃取的干扰。当pH=4.0,CRE3+:CH3cit=1:1时,萃取率为96.53%。
焙烧精矿的总收率为94.53%,磷经过酸洗、碱化后进入沉淀,可以作为化肥工业的原料,酸浸时,抑制了CaF2的溶解,而富集在酸浸渣里,可以作为氟工业-Ⅱ-的原料。柠檬酸的使用贯穿酸洗、浸出、萃取过程,本工艺中的柠檬酸经过酸化后可以重复利用,工艺成本大大下降。整个工艺不但稀土收率高,而且资源的综合利用率也高,更重要的还是氟、磷固化,变废为宝,有很强的经济性和环保性。