稀土化选矿管道化碱转新工艺

王志，张放

（中铝山东工程技术有限公司，山东 淄博 255000）

稀土矿的分解是稀土冶金过程中一个重要的工序，该工序的优劣决定了稀土冶金的能耗，水耗，设备自动控制水平等，目前稀土分解有：浓硫酸法、烧碱法、纯碱法、高温氯化法、氧化焙烧法、压煮法等，目前生产中主要应用的是浓硫酸法和烧碱法。

1 烧碱法简介

20世纪70年代研制出了高品位包头精矿经化选除钙后，直接用烧碱分解生成氢氧化稀土，再经盐酸溶解、浓缩结晶等制备成氯化稀土产品工艺。用烧碱分解稀土矿物，由于分解过程无酸性有害气体产生，因此烧碱分解稀土矿工艺已得到了广泛应用。

1.1 碱转目的

化选后的稀土矿与碱作用，采用加热方式，直接分解生成氢氧化稀土，杂质氟、磷等生成易溶于水的氟化钠和磷酸三钠，在水洗时将其去除，从而获得符合下一步酸溶要求的氢氧化稀土。

1.2 碱转反应原理[1]

稀土化选矿与碱液的反应为固液反应，液碱中的碱分子扩散至矿颗粒表面，与矿物反应。利用烧碱能直接将稀土精矿分解，精矿中的氟碳铈镧矿、独居石和少量萤石等与NaOH作用生成不溶于水的氢氧化物，而氟和磷则以生成易溶于水的氟化钠和磷酸三钠及碳酸钠。在水洗时将杂质除去。其反应如下：

氟碳铈镧矿的分解：

REFCO3+3NaOH=RE（OH）3+NaF+Na2CO3

独居石的分解：REPO4+3NaOH=RE（OH）3+Na3PO4

Th3（PO4）4+12NaOH=3Th（OH）4+4Na3PO4

萤石的分解：CaF2+2NaOH=Ca（OH）2+2NaF

1.3 传统稀土化学矿碱转工艺方法

稀土化选矿中加入一定浓度的碱液,控制一定温度，使其分解生成难溶的氢氧化稀土。由于稀土精矿碱分解是固相的精矿与液相的氢氧化钠之间的反应,所以，适当的固液比及强烈的搅拌有利于反应产物及时扩散离开精矿固体表面,使精矿表面能不断地与碱接触,增大反应机会和加快反应速度.分解后再经水洗除去氟磷等杂质,然后获得符合要求的氢氧化稀土。常用的有三种工艺：液碱常压分解法、固碱电场分解法与浓碱电加热分解法。

（1）液碱常压法[1]：化选矿含REO约70%,液碱浓度50%～60%,矿：碱=1：1.3～1.5,在140℃下分解6～8小时,分解率达97%以上。

（2）固碱电场分解[2]：将化选矿（含水12%～14%）与固体片碱按一定的比例混合, 矿：碱=1：0.8,搅拌混匀后通电分解15～20分钟,物料变成橘黄色,分解反应完成。

（3）浓碱液电加热分解[3]：采用烧碱溶液浓度70%，矿：碱=1：0.8,电加热，沸点达160℃下分解30分钟，即完成分解反应。

上述三种分解方法优点：三种碱法的分解率都比较高，对环境的影响比酸法低。其缺点：①碱耗高，且需要使用固体碱或高浓度碱配料，洗涤液中的碱循环困难；②流程为间断流程，自动化程度低，劳动强度大③废水量大，对环境影响大，水处理费用高。④能耗高，高温物料余热没有利用。

2 稀土化选矿管道化碱转新工艺介绍

2.1 管道化碱转的依据

要解决高浓度碱转的弊端，采用低浓度液碱碱转无疑是一较佳的途径，为此开展的试验研究表明[4]：包头稀土精矿低浓度碱转条件为温度200℃～250℃；NK：200～250g/l；固含：150～300g/l，保温时间：1～2小时。碱转分离液中的杂质对碱转率没有负面影响，经调配后可以循环使用；碱转后液固分离，只需要对滤饼进行洗涤，洗涤后的洗液进行加钙除杂，即可满足杂质项如，氟、磷、碳酸根的物料平衡。除杂后的洗液蒸发浓缩后返回使用。低浓度碱转试验的成功为采用管道化碱转创造了条件。

2.2 管道化碱转工艺简述

将稀土化选矿与含有200～250g/lNa2O的调配液混合，混合后的料浆经套管预热器预热加热到200℃～250℃，进入保温罐保温，保温1～2小时后，矿浆经闪蒸后送分离洗涤，矿浆闪蒸的乏汽返回套管预热器预热冷矿浆。乏汽凝水送洗涤单元洗涤碱转稀土。

压煮碱转闪蒸后的料浆首先液固分离，分离后的液相返回配置调配液，分离固体进入洗涤工序，洗涤液送除杂，综合回收洗液中的氟和磷等有价元素，除杂后的碱液送蒸发,浓缩后蒸发母液返回做碱转调配液。固体洗涤合格后即为碱转合格料。

流程简图见图1。

图1 流程简图

2.3 主要工艺技术指标

稀土碱转率：≥95%

碱耗：100kg～200kgNaOH或等量的30%的氢氧化钠

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

2.4 稀土化选矿管道化碱转新工艺的主要优点

（1）实现连续化生产、自动化控制，减少劳动强度，提高劳动效率。

本流程采用管道化加停留罐碱转技术，该装置可实现连续化作业，DCS控制，自控控制高。

（2）综合能耗低，高温矿浆余热得到充分利用

采用管道化加保温罐碱转技术，碱转高温料浆通过闪蒸技术，回收余热，大幅度降低能耗，相对间接流程，能耗节约40%以上。

（3）实现了洗涤碱液的循环使用，大幅度降低碱耗。

由于采用低浓度碱液碱转工艺，碱转稀土矿洗涤的大部分洗液除杂后可以通过普通蒸浓的方式，制备达到碱转浓度要求的碱洗液，从而实现了碱的循环。

（4）减少了洗涤用水量，降低了废水处理费用，减少了对环境的影响，

使用稀土碱转新工艺，高温矿浆的余热回收是通过闪蒸技术实现，闪蒸时产生大量的乏汽凝水，同时稀碱液蒸发也产生大量的乏汽凝水，这些乏汽凝水水质好，返回洗涤碱转稀土矿，实现了水的循环使用，因而降低生产用水，减少额对环境的影响。

3 结语

管道化加热加停留罐工艺在有色冶金行业广泛应用，其优点是自动化程度高，热利用率高，综合能耗低。本文结合包头稀土精矿低浓度碱转研究成果，介绍的采用管道化碱转新工艺，可以有效地解决现有高浓度碱转能耗高，劳动强度大，碱耗高，废水处理量大等系列问题，希望能给相关企业技改提供帮助。