稀土化選礦管道化堿轉(zhuǎn)新工藝

王志，張放

（中鋁山東工程技術(shù)有限公司，山東 淄博 255000）

稀土礦的分解是稀土冶金過程中一個重要的工序，該工序的優(yōu)劣決定了稀土冶金的能耗，水耗，設(shè)備自動控制水平等，目前稀土分解有：濃硫酸法、燒堿法、純堿法、高溫氯化法、氧化焙燒法、壓煮法等，目前生產(chǎn)中主要應(yīng)用的是濃硫酸法和燒堿法。

1 燒堿法簡介

20世紀70年代研制出了高品位包頭精礦經(jīng)化選除鈣后，直接用燒堿分解生成氫氧化稀土，再經(jīng)鹽酸溶解、濃縮結(jié)晶等制備成氯化稀土產(chǎn)品工藝。用燒堿分解稀土礦物，由于分解過程無酸性有害氣體產(chǎn)生，因此燒堿分解稀土礦工藝已得到了廣泛應(yīng)用。

1.1 堿轉(zhuǎn)目的

化選后的稀土礦與堿作用，采用加熱方式，直接分解生成氫氧化稀土，雜質(zhì)氟、磷等生成易溶于水的氟化鈉和磷酸三鈉，在水洗時將其去除，從而獲得符合下一步酸溶要求的氫氧化稀土。

1.2 堿轉(zhuǎn)反應(yīng)原理[1]

稀土化選礦與堿液的反應(yīng)為固液反應(yīng)，液堿中的堿分子擴散至礦顆粒表面，與礦物反應(yīng)。利用燒堿能直接將稀土精礦分解，精礦中的氟碳鈰鑭礦、獨居石和少量螢石等與NaOH作用生成不溶于水的氫氧化物，而氟和磷則以生成易溶于水的氟化鈉和磷酸三鈉及碳酸鈉。在水洗時將雜質(zhì)除去。其反應(yīng)如下：

氟碳鈰鑭礦的分解：

REFCO3+3NaOH=RE（OH）3+NaF+Na2CO3

獨居石的分解：REPO4+3NaOH=RE（OH）3+Na3PO4

Th3（PO4）4+12NaOH=3Th（OH）4+4Na3PO4

螢石的分解：CaF2+2NaOH=Ca（OH）2+2NaF

1.3 傳統(tǒng)稀土化學礦堿轉(zhuǎn)工藝方法

稀土化選礦中加入一定濃度的堿液,控制一定溫度，使其分解生成難溶的氫氧化稀土。由于稀土精礦堿分解是固相的精礦與液相的氫氧化鈉之間的反應(yīng),所以，適當?shù)墓桃罕燃皬娏业臄嚢栌欣诜磻?yīng)產(chǎn)物及時擴散離開精礦固體表面,使精礦表面能不斷地與堿接觸,增大反應(yīng)機會和加快反應(yīng)速度.分解后再經(jīng)水洗除去氟磷等雜質(zhì),然后獲得符合要求的氫氧化稀土。常用的有三種工藝：液堿常壓分解法、固堿電場分解法與濃堿電加熱分解法。

（1）液堿常壓法[1]：化選礦含REO約70%,液堿濃度50%～60%,礦：堿=1：1.3～1.5,在140℃下分解6～8小時,分解率達97%以上。

（2）固堿電場分解[2]：將化選礦（含水12%～14%）與固體片堿按一定的比例混合, 礦：堿=1：0.8,攪拌混勻后通電分解15～20分鐘,物料變成橘黃色,分解反應(yīng)完成。

（3）濃堿液電加熱分解[3]：采用燒堿溶液濃度70%，礦：堿=1：0.8,電加熱，沸點達160℃下分解30分鐘，即完成分解反應(yīng)。

上述三種分解方法優(yōu)點：三種堿法的分解率都比較高，對環(huán)境的影響比酸法低。其缺點：①堿耗高，且需要使用固體堿或高濃度堿配料，洗滌液中的堿循環(huán)困難；②流程為間斷流程，自動化程度低，勞動強度大③廢水量大，對環(huán)境影響大，水處理費用高。④能耗高，高溫物料余熱沒有利用。

2 稀土化選礦管道化堿轉(zhuǎn)新工藝介紹

2.1 管道化堿轉(zhuǎn)的依據(jù)

要解決高濃度堿轉(zhuǎn)的弊端，采用低濃度液堿堿轉(zhuǎn)無疑是一較佳的途徑，為此開展的試驗研究表明[4]：包頭稀土精礦低濃度堿轉(zhuǎn)條件為溫度200℃～250℃；NK：200～250g/l；固含：150～300g/l，保溫時間：1～2小時。堿轉(zhuǎn)分離液中的雜質(zhì)對堿轉(zhuǎn)率沒有負面影響，經(jīng)調(diào)配后可以循環(huán)使用；堿轉(zhuǎn)后液固分離，只需要對濾餅進行洗滌，洗滌后的洗液進行加鈣除雜，即可滿足雜質(zhì)項如，氟、磷、碳酸根的物料平衡。除雜后的洗液蒸發(fā)濃縮后返回使用。低濃度堿轉(zhuǎn)試驗的成功為采用管道化堿轉(zhuǎn)創(chuàng)造了條件。

2.2 管道化堿轉(zhuǎn)工藝簡述

將稀土化選礦與含有200～250g/lNa2O的調(diào)配液混合，混合后的料漿經(jīng)套管預熱器預熱加熱到200℃～250℃，進入保溫罐保溫，保溫1～2小時后，礦漿經(jīng)閃蒸后送分離洗滌，礦漿閃蒸的乏汽返回套管預熱器預熱冷礦漿。乏汽凝水送洗滌單元洗滌堿轉(zhuǎn)稀土。

壓煮堿轉(zhuǎn)閃蒸后的料漿首先液固分離，分離后的液相返回配置調(diào)配液，分離固體進入洗滌工序，洗滌液送除雜，綜合回收洗液中的氟和磷等有價元素，除雜后的堿液送蒸發(fā),濃縮后蒸發(fā)母液返回做堿轉(zhuǎn)調(diào)配液。固體洗滌合格后即為堿轉(zhuǎn)合格料。

流程簡圖見圖1。

圖1 流程簡圖

2.3 主要工藝技術(shù)指標

稀土堿轉(zhuǎn)率：≥95%

堿耗：100kg～200kgNaOH或等量的30%的氫氧化鈉

綜 合 汽 耗（300℃ 飽 和 蒸 汽 ）： ≤2.5t/t（ 折TREO45%）。

2.4 稀土化選礦管道化堿轉(zhuǎn)新工藝的主要優(yōu)點

（1）實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、自動化控制，減少勞動強度，提高勞動效率。

本流程采用管道化加停留罐堿轉(zhuǎn)技術(shù)，該裝置可實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)，DCS控制，自控控制高。

（2）綜合能耗低，高溫礦漿余熱得到充分利用

采用管道化加保溫罐堿轉(zhuǎn)技術(shù)，堿轉(zhuǎn)高溫料漿通過閃蒸技術(shù)，回收余熱，大幅度降低能耗，相對間接流程，能耗節(jié)約40%以上。

（3）實現(xiàn)了洗滌堿液的循環(huán)使用，大幅度降低堿耗。

由于采用低濃度堿液堿轉(zhuǎn)工藝，堿轉(zhuǎn)稀土礦洗滌的大部分洗液除雜后可以通過普通蒸濃的方式，制備達到堿轉(zhuǎn)濃度要求的堿洗液，從而實現(xiàn)了堿的循環(huán)。

（4）減少了洗滌用水量，降低了廢水處理費用，減少了對環(huán)境的影響，

使用稀土堿轉(zhuǎn)新工藝，高溫礦漿的余熱回收是通過閃蒸技術(shù)實現(xiàn)，閃蒸時產(chǎn)生大量的乏汽凝水，同時稀堿液蒸發(fā)也產(chǎn)生大量的乏汽凝水，這些乏汽凝水水質(zhì)好，返回洗滌堿轉(zhuǎn)稀土礦，實現(xiàn)了水的循環(huán)使用，因而降低生產(chǎn)用水，減少額對環(huán)境的影響。

3 結(jié)語

管道化加熱加停留罐工藝在有色冶金行業(yè)廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點是自動化程度高，熱利用率高，綜合能耗低。本文結(jié)合包頭稀土精礦低濃度堿轉(zhuǎn)研究成果，介紹的采用管道化堿轉(zhuǎn)新工藝，可以有效地解決現(xiàn)有高濃度堿轉(zhuǎn)能耗高，勞動強度大，堿耗高，廢水處理量大等系列問題，希望能給相關(guān)企業(yè)技改提供幫助。