第2章稀土精矿的分解
有色冶金学重点复习题
一、名词解释（共5小题，每小题4分，共计20分）湿法冶金、火法冶金、电冶金、槽电压、极距、苛性比、铝硅比、分配系数、阳极效应、冰铜、熔池熔炼、漂浮状态熔炼、熔盐氯化、铝酸钠溶液的稳定性（补充：火法冶金----在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的有色金属与脉石和杂质分开，获得较纯有色金属的过程。
电冶金---利用电能提取和精炼有色金属的方法极距----所谓极距，是指阴、阳两极之间的距离。
铝酸钠溶液的稳定性----铝酸钠溶液的稳定性是指铝土矿溶出液经赤泥分离洗涤后获得的净铝酸钠溶液分解析出Al(OH)3所需时间的长短。
）二、简答题（共5小题，每小题6分，共计30分）三、问答题（共3小题，每小题12分，共计36分）四、计算题(共1小题，共计14分)1、某铝厂，电解槽平均电流（直流）为280KA,平均电流效率为92％，平均槽电压4.25V，请分别计算它的年（300天）产铝量和电能消耗各是多少？（铝的电化学当量：0.3356g/(A.h)）p27-282、某湿法炼锌厂，有生产槽150个，通电电流12000A，平均电流效率90％，平均槽电压3.5V，试计算电锌的电能消耗和日产量各是多少？（锌的电化学当量：1.2193g/(A.h)）p27-28有色冶金学复习思考题概述1、提取冶金方法是如何分类的？各自定义2、火法、湿法、电化学法三种冶金方法包括哪些基本冶金过程？有色冶金主要单元过程：焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、火法精炼、浸出、液固分离、溶液净化、水溶液电解、熔盐电解第一章铝冶金1、什么是铝的歧解反应？p42 、现代铝工业有哪些主要生产环节?辅助环节?p23 、适合氧化铝生产的主要矿物有哪几种?各有哪些特点？衡量矿物质量的标准是什么？p114、简述拜耳法的基本原理和拜耳循环的实质p135、简述拜耳法生产氧化铝的工艺流程p136、什么是苛性比，它反映铝酸钠溶液的什么特性？什么是铝硅比(A/S)？p14-157、简述铝电解的原理？p19答：现代铝工业生产，主要采取冰晶石—氧化铝融盐电解法。
稀土精矿分解方法碱分解法的流程
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2稀土精矿分解
29.81 51.11 4.26 12.78 1.09 0.17 0.45 0.05 0.06 ＜0.05 0.034 0.018 -
32.00 49.00 4.40 13.50 0.50 0.10 0.30 0.01 0.03 0.01 0.01 0.02 0.01 0.01
25.00 50.00 5.00 15.00 0.70 0.09 0.60 0.60 0.70 0.80 0.10 0.20 0.15
2 稀土精矿分解
2.1 概述 2.2 浓硫酸焙烧分解混合型稀土精矿 2.3 NaOH溶液常压分解独居石精矿 2.4 NaOH分解混合型精矿 2.5 稀土精矿的焙烧分解－酸浸法及提铈方法 2.6 从离子吸附型稀土矿提取稀土 2.7 其它稀土矿物的处理
2.1 概述 2.1.1 稀土精矿 稀土精矿：经过矿石开采和选别以后富 集了稀土矿物的有价产品。 稀土精矿的质量标准。 氟碳铈矿－独居石混合精矿 氟碳铈矿精矿 独居石精矿 离子吸附型稀土矿
碳酸盐及氟碳酸盐，如，氟碳铈矿、碳锶铈矿 等； 磷酸盐，如，独居石、磷钇矿等； 氧化物，如，褐钇铌矿、黑稀金矿、易解石等； 硅酸盐，如，硅铍钇矿、褐帘石、硅钛铈矿等； 氟化物，如，钇萤石、氟铈矿等。
按矿物中稀土的配分不同可分为两大类：
a.完全配分型。 在这类矿物中，铈组稀土元素和钇组稀土元 素含量相差不明显。属于此类矿物的有铈磷灰石、 钇萤石等。 b.选择配分型。 1）富铈组矿物。在这类矿物中，铈组稀土 大大超过钇组稀土的含量。如氟碳铈矿、独居石、 易解石等。 2）富钇组矿物。 在这类矿物中，钇组稀土含量明显高于铈 组稀土含量，如磷钇矿、褐钇铌矿等。
2.1.2 稀土精矿分解方法
稀土精矿分解的目的：使矿物中的主要成分转化为易溶于水 或酸的稀土化合物，有时还进行某些稀土元素的分离或分组。 稀土精矿的分解方法： 氧化焙烧法－碳酸盐类稀土。 强酸或强碱分解法－磷酸盐类稀土。 烧碱法－混合型稀土。 稀土元素分解率：稀土组分从精矿转入分解产物的量占原料 中该稀土组分总量的百分比。
稀土精矿酸法分解
稀土精矿酸法分解稀土是一类重要的战略资源，广泛应用于许多高科技领域，如电子、通信、新能源等。
稀土精矿是稀土的主要来源之一，而稀土精矿酸法分解是一种常用的稀土提取方法。
稀土精矿酸法分解是指利用酸性溶液将稀土精矿中的稀土元素溶解出来的过程。
一般来说，稀土精矿中的稀土元素主要以氧化物或矿石的形式存在，在酸性环境下可以通过与酸发生化学反应将稀土元素溶解出来。
稀土精矿酸法分解的关键是选择合适的酸性溶液。
常用的酸性溶液包括硝酸、盐酸和硫酸等。
选择合适的酸性溶液要考虑到以下几个因素：溶解速度、稀土元素的溶解度、酸性溶液的成本等。
一般来说，硝酸是常用的酸性溶液，因为它具有较高的溶解速度和较好的稀土元素溶解度。
同时，硝酸还可以通过控制酸性溶液的浓度来实现对稀土元素的选择性溶解。
在稀土精矿酸法分解过程中，还需要考虑溶解温度、溶解时间、酸性溶液与稀土精矿的接触方式等因素。
一般来说，提高溶解温度和延长溶解时间可以促进稀土元素的溶解，但同时也会增加能耗和生产成本。
因此，在实际应用中需要综合考虑这些因素，以达到经济、高效的稀土提取效果。
稀土精矿酸法分解的产物是稀土元素的酸性溶液。
为了进一步提取纯度较高的稀土元素，可以采用萃取、分离、晶体生长等方法进行后续处理。
其中，萃取是一种常用的方法，通过将稀土元素的酸性溶液与有机相接触，利用有机相中的萃取剂选择性地将稀土元素萃取出来。
总体来说，稀土精矿酸法分解是稀土提取的重要方法之一。
通过选择合适的酸性溶液、控制溶解条件和后续处理，可以实现对稀土元素的高效提取。
稀土在现代产业中的广泛应用使得稀土精矿酸法分解的研究具有重要意义，对于稀土资源的高效利用具有积极的推动作用。
氟碳铈矿-独居石混合稀土精矿的特点及分解方法简述
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
氟碳铈矿－独居石混合稀土精矿的特点及分解方法简述
氟碳铈矿－独居石混合稀土精矿是我国特有的一种复合型稀土矿物，该
矿物具有如下特点：
一、精矿中氟碳铈矿与独居石的质量比在9∶1～6∶4 之间波动；
二、精矿中含有铁矿物（Fe2O3、Fe3O4）、萤石（CaF2）、重晶石（BaSO4）、磷灰石（Ca5F(PO4)3）等矿物；
三、铈组元素约占矿物稀土元素总量的98%；
四、放射性元素Th 含量约为0.2%，低于独居石等稀土矿物。
目前可供工业上使用的混合型稀土精矿的稀土品位一般在50%～60%之间。
表1 中列出的是常用的混合型稀土精矿的化学成分。
表1 氟碳铈矿－独居石混合稀土精矿的化学成分单位：%
成分
ΣREO
ΣFe
F
P
SiO2
CaO
BaO
S
ThO2
Nb2O5
含量。
《稀土材料及应用》教学大纲
《稀土材料及应用》教学大纲一、《稀土材料及应用》课程说明（一）课程代码：08131022（二）课程英文名称：Rare-Earth Material and Application（三）开课对象：材料物理专业方向（四）课程性质：《稀土材料及应用》是材料物理专业的专业选修课程之一，本课程旨在使学生掌握各种稀土材料的性能、制备工艺的同时，培养学生实践能力，培养自学、讲解、协作和分析的综合能力。
要求学习本课程前应修完普通物理、材料物理、普通化学、材料科学基础、无机材料化学、材料制备技术等课程。
（五）教学目的：稀土是我国的优势资源。
目前稀土材料已在国民经济的各个领域获得了广泛的应用。
通过开设本课程，讲授各种稀土材料的设计、制备技术、稀土在新材料开发中的作用机理，了解稀土材料在各个领域的应用现状和发展趋势，从而掌握稀土材料的应用知识，为充分利用我国的稀土资源，发展我国自有知识产权的新型稀土材料培养人才。
（六）教学内容：本课程主要学习稀土材料的基础理论、组织结构、材料性能、制备工艺以及稀土材料在各个领域的应用现状和发展趋势。
内容共分四部分，第一部分介绍稀土的一般物理化学性质、冶炼特点和发展简史；第二部分介绍稀土化合物生产的工艺方法；第三部分稀土金属及合金的制备方法；最后一部分介绍稀土材料的制备和应用。
（七）学时数、学分数及学时数具体分配学时数： 72学时分数： 4学分（八）教学方式以多媒体教学手段为主要形式的课堂教学。
（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为考试。
严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。
二、讲授大纲与各章的基本要求第一章稀土概述教学要点：通过本章的教学，使学生初步了解稀土材料的物理化学性质、冶炼特点以及发展历史和前景，了解稀土在地壳中的分布及其在矿物中的赋存状态,了解稀土的主要工业矿物和矿床。
教学时数：8学时教学内容：第一节稀土诸元素和它们的发展简史第二节稀土的一般物理和化学性质及冶炼特点第三节稀土矿物一、稀土在地壳中的分布及其在矿物中的赋存状态二、稀土的主要工业矿物和矿床考核要求：第一节稀土诸元素和它们的发展简史（了解）第二节稀土的一般物理和化学性质及冶炼特点（识记）第三节稀土矿物一、稀土在地壳中的分布及其在矿物中的赋存状态（了解）二、稀土的主要工业矿物和矿床（了解）第二章稀土化合物生产的工艺方法教学要点：通过本章的教学使学生了解稀土化合物生产的工艺方法，掌握稀土精矿的分解方法，掌握稀土精矿的分解方法，掌握单一稀土的分离方法。
稀土精矿酸法分解
稀土精矿酸法分解概述稀土是一类重要的战略资源，广泛应用于冶金、材料、电子、环保等各个领域。
稀土精矿是从稀土矿石中提取稀土元素的原始材料，而稀土精矿酸法分解是一种常用的提取方法。
本文将详细介绍稀土精矿酸法分解的原理、过程和应用。
一、原理稀土精矿酸法分解是利用酸溶液对稀土精矿进行化学反应，使稀土元素与酸发生化学反应，从而实现稀土元素的分离和提取。
常用的酸包括硫酸、氯化氢和硝酸等。
在酸的作用下，稀土精矿中的稀土元素与酸中的氢离子发生反应，生成相应的稀土盐。
通过调整酸的浓度、温度和反应时间等条件，可以控制稀土盐的生成和稀土元素的分离程度。
二、过程稀土精矿酸法分解的过程主要包括溶解、滤液处理和沉淀分离三个步骤。
1. 溶解：将稀土精矿加入酸溶液中，通过加热和搅拌等方式，促使稀土精矿中的稀土元素与酸发生反应。
在反应过程中，酸会逐渐溶解稀土精矿中的稀土元素，生成稀土盐溶液。
2. 滤液处理：将溶解后的稀土盐溶液进行过滤，去除其中的杂质和固体颗粒。
通常使用滤纸或滤布进行过滤，得到较为纯净的稀土盐溶液。
3. 沉淀分离：将滤液中的稀土盐溶液通过调节pH值或添加分离剂，使其发生沉淀反应。
沉淀反应后，稀土元素会与其他离子形成固体沉淀，可以通过离心等方式将固体沉淀与溶液分离。
三、应用稀土精矿酸法分解广泛应用于稀土元素的提取和分离。
稀土元素在冶金、材料、电子、环保等领域有着重要的应用价值。
通过稀土精矿酸法分解，可以将原料中的稀土元素提取出来，用于制备稀土合金、稀土催化剂、稀土磁性材料等。
同时，稀土精矿酸法分解也可以实现稀土元素的分离和纯化，满足不同领域对稀土元素纯度的要求。
总结稀土精矿酸法分解是一种常用的稀土元素提取方法，通过酸溶液与稀土精矿发生化学反应，实现稀土元素的分离和提取。
稀土精矿酸法分解的过程包括溶解、滤液处理和沉淀分离三个步骤。
该方法广泛应用于稀土元素的提取和分离，为稀土资源的合理利用和开发提供了重要技术支持。
未来，随着对稀土元素需求的增加和技术的发展，稀土精矿酸法分解将进一步完善和应用。
稀土精矿酸法分解
稀土精矿酸法分解稀土是一类重要的战略资源，广泛应用于许多高科技领域，如电子、光电子、航天等。
稀土精矿酸法分解是一种常用的稀土提取方法，本文将就该方法进行详细介绍。
一、稀土精矿酸法分解的原理稀土精矿主要是指稀土氧化物的矿石，其中包含了多种稀土元素。
稀土精矿酸法分解是指将稀土精矿加入到酸性溶液中进行反应，使稀土氧化物溶解于溶液中，通过后续的分离提纯步骤，得到纯度较高的稀土产品。
1. 精矿破碎：将稀土精矿进行破碎，使其颗粒大小适合后续处理。
2. 酸溶解：将精矿颗粒加入到酸性溶液中，常用的酸有硝酸、盐酸等。
酸的选择要根据具体的稀土成分进行确定。
3. 反应控制：在酸溶解过程中，需要控制反应的温度、压力和反应时间等参数，以保证稀土元素的高效溶解。
4. 溶液分离：通过过滤或离心等方法，将稀土溶液和固体残渣进行分离。
5. 溶液净化：对稀土溶液进行净化，去除杂质和杂离子，以提高稀土产品的纯度。
6. 溶液沉淀：通过调节溶液的pH值或添加适当的沉淀剂，使稀土元素沉淀下来，并与溶液分离。
7. 沉淀分离：将稀土沉淀进行分离，得到纯度较高的稀土产品。
8. 后续处理：对稀土产品进行进一步的提纯和加工，以满足不同的应用需求。
三、稀土精矿酸法分解的优势1. 高效性：稀土精矿酸法分解可以高效地将稀土元素溶解出来，提高稀土的回收率。
2. 灵活性：通过调节酸性溶液的成分和反应条件，可以适应不同稀土成分和含量的精矿。
3. 可控性：稀土精矿酸法分解的反应过程可以进行精确的控制，以达到最佳的反应效果和稀土产品的纯度。
4. 适应性：稀土精矿酸法分解可以用于处理各种类型的稀土矿石，适用范围广。
四、稀土精矿酸法分解的应用领域稀土精矿酸法分解广泛应用于稀土行业，特别是稀土提取和分离领域。
通过该方法可以获得高纯度的稀土产品，用于制备各种稀土化合物和材料。
稀土材料在电子、光电子、航天和新能源等领域具有重要的应用价值。
稀土精矿酸法分解是一种常用的稀土提取方法，通过将稀土精矿加入到酸性溶液中进行反应，使稀土溶解于溶液中，再经过分离和净化步骤，得到纯度较高的稀土产品。
第五章 稀土精矿的分解2
往复盐沉淀后的母液中加入还原剂，Ce4+被还原成Ce3+,即 得硫酸铈复盐沉淀，过滤后用氢氧化钠溶液将其转化成 Ce(OH)3,用盐酸溶解Ce(OH)3,再经除铁、钍等杂质，加入 草酸沉淀出草酸铈，灼烧后即得CeO2产品。 4. 非铈稀土的回收
用NaOH水溶液将非铈稀土的硫酸钠复盐转化成RE(OH)3, 再以盐酸将其溶解，除铁、钍，得到氯化稀土溶液。此溶 液经浓缩、结晶，即得富镧氯化物产品。
§5.3 氟碳铈精矿的分解 氟碳铈精矿与独居石一样，现已成为稀土工业的主要原料。氟 碳铈矿是稀土的氟碳酸盐，其组成与性质不同于独居石。因此 采用的精矿分解工艺大相径庭。 在工业生产中，目前有两种分解氟碳铈精矿的流程，一种是 生产混合稀土氯化物的HCl-NaOH工艺；另一种是生产单一稀 土化合物的氧化焙烧-酸浸出流程。 一、HCl-NaOH分解法
表5-3 处理氟碳铈矿精矿所得产物中单一稀土配分
稀土名称 La2O3 CeO2 Pr6O11 铈富集物 8.3 87.8 0.8 镧富集物 58.5 12.8 7.3 铕富集物 钐钆富集物
Nd2O3
Sm2O3
2.5
0.5
20.9
0.4 3 其余大部分 ~50 其余小部分
Eu2O3
Gd2O3 重稀土
（4）萃取分组 浓密机溢流含REO约100g/L(RE2O3约 0.2g/L),过滤后用苏打粉调至Ph=1.0,蒸汽加热至60℃后 以炭质过滤器过滤。滤液即为萃取分组的料液。料液虽 只由5级混合澄清槽组成的“A反应萃取段”萃取分组。 萃取剂为10%的P204-煤油，水相：有机相=1：1.2，SmEu-Gd等中重稀土萃入有机相。La~Nd等轻稀土及钙留 在水相，往水中加入氨水得清稀土氢氧化物沉淀。沉淀 经过滤，洗涤得粗氢氧化镧产品。
稀土精矿的分解
生物分解法
• 微生物分解法：利用微生物将稀土精矿中的矿物进行生物降解， 将稀土元素从矿物中释放出来。该方法具有环保、节能等优点， 但需要使用特定的微生物种群，分解周期较长。
将稀土精矿与酸混合，使 其中的稀土元素和杂质溶 解于酸中。常用的酸有硫 酸、盐酸、硝酸等。
温度控制
溶解过程需要在一定温度 下进行，通常需要加热至 一定温度，以保证稀土精 矿的完全溶解。
溶解液的浓度
溶解后得到的溶液浓度会 影响后续的分离和提纯效 果，因此需要控制溶解液 的浓度。
分离过程
沉淀法
电化学法
通过向溶解液中加入沉淀剂，使稀土 元素以沉淀物的形式分离出来。常用 的沉淀剂有氢氧化物、碳酸盐等。
利用电解原理，使稀土元素在电极上 还原或氧化，从而与杂质元素分离。
萃取法
利用不同元素在两种不混溶液体中的 溶解度差异，实现稀土元素的分离。 常用的萃取剂有磷酸酯、羧酸酯等。
稀土元素在科研领域的应用
1 2 3
激光技术
稀土元素如铒、镱等在激光技术领域具有重要应 用，用于制造各种激光器，如固体激光器、光纤 激光器等。
核能研究
稀土元素在核能研究中具有重要应用，如镧系元 素在核反应堆中的控制棒材料和核燃料循环中的 分离剂等。
化学分析
稀土元素具有独特的化学性质，用于化学分析中 检测和分离其他元素，提高分析的准确性和灵敏 度。
研发更高效、环保的分解技术
优化分解工艺参数
随着科技的不断进步，未来稀土精矿的分 解过程将更加高效，同时减少对环境的负 面影响。
通过不断优化分解工艺的参数，如温度、 压力、时间等，提高分解效率和产品质量 。
开发新型分解剂
智能化控制技术的应用
寻找和研发新型的分解剂，以替代传统分 解剂，降低对环境的污染和破坏。
稀土元素分析----稀土矿石的分解方法
稀土元素分析----稀土矿石的分解方法立志当早，存高远稀土元素分析----稀土矿石的分解方法1.酸分解法由于稀土矿物的多样性与复杂性，它们的分解方法各不相同。
大部分稀土矿物均能为硫酸或酸性溶剂分解，如硅铍钇矿、铈硅石等可以用盐酸分解，而独居石、磷钇矿等用浓盐酸分解不完全，而必须采用热硫酸分解。
对难溶的稀土铌钽酸盐类矿物则可用氢氟酸和酸性硫酸盐分解。
密闭或微波消解是分解稀土矿石的非常有效的方法，该法具有速度快、分解完全、空白低、损失小等优点。
微波消解一般使用硝酸+氢氟酸。
2.碱熔分解法碱熔分解法几乎适用于所有的稀土矿，该法一般使用过氧化钠或氢氧化钠（或氢氧化钠加少许过氧化钠）。
其优点是熔融时间短，水浸取后可借以分离磷酸根、硅酸根、铝酸根和氟离子等阴离子，简化了以后的分析过程。
3.离子型稀土矿的盐浸取法离子型稀土矿的送检样品除了通过化学法提取并经其它处理过程得到的混合稀土氧化物外，也有一部分是稀土原矿。
离子型稀土原矿一般要求测定离子相稀土总量和全相（离子相和矿物相等）稀土总量，全相稀土总量的测定其样品分解方法同其它稀土矿的方法相同。
而离子相稀土总量的测定有其特有的样品处理方法盐浸法。
用于离子型稀土矿浸出的浸矿剂为各种电解质溶液，浸矿过程为离子交换过程，遵循离子交换的一般规律。
盐浸法的实质是用一定浓度的盐溶液作为浸矿剂（实为解析剂）使被吸附于矿土中稀土阳离子解吸，进而转入浸出液中。
适当浓度的各种电解质（酸、碱、盐）溶液均可作为离子型稀土矿的浸出剂。
常用的浸矿剂有：氯化铵、氯化钠、硫酸铵、盐酸、硫酸等。
影响浸出率的主要因素是浸矿剂的类型、浓度和pH 值。
稀土浸出率随浸出。
独居石稀土精矿的氢氧化钠分解工艺技术
独居石稀土精矿的氢氧化钠分解工艺技术2009-6-12 15:30:36 中国选矿技术网浏览 661 次收藏我来说两句独居石稀土精矿中含有磷、钍、铀成分，为了回收这些有价成分及防止放射性元素染产品和环境，在氢氧化钠分解独居石的流程中应包括氢氧化钠分解，磷碱液回收，稀土与杂质分离和钍、铀回收四个部分。
图1是工业上所用的工艺流程。
图1 氢氧化钠分解独居石稀土精矿的工艺流程一、氢氧化钠分解独居石稀土精矿的化学反应独居石在氢氧化钠的溶液中加热至140～160℃时将发生如下的分解反应：REPO4＋3NaOH=RE（OH）3↓＋Na3PO4（1）Th3(PO4)4＋12NaOH=3Th（OH）4↓＋4Na3PO4 （2）独居石中的U3O8在搅拌的作用下与NaOH和空气中的O2发生反应：2 U3O8＋O2＋6NaOH=3Na2U2O7↓＋3H2O （3）U3O8实际上是铀的四价和六价复合氧化物UO2·UO3，在NaOH溶液中未被O2氧化的四价铀与NaOH作用，生成氢氧化物：UO2＋4NaOH=U（OH）4↓＋2Na2O （4）在NaOH过量很多的情况下U（OH）4以铀酰酸根的形态溶入碱液中：U（OH）4＋OH－=H3UO4－＋H2O （5）同时，铁、钛、铝、锆、硅等矿物也被NaOH所分解：Fe2O3＋2NaOH=2NaFeO2＋H2O （6）TiO2＋2NaOH=Na2TiO3＋H2O （7）Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O （8）SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O （9）ZrSiO4＋4NaOH=Na2ZrO3↓＋Na2SiO3＋H2O (10)ZrSiO4＋2NaOH=Na2ZrSiO5↓＋2H2O (11)铁、钛、铝矿物及石英的分解产物均溶于碱溶液中，与难溶性氢氧化物存在的稀土和钍及重铀酸钠分离。
二、影响精矿分解的因素氢氧化钠分解独居石的反应属于固－液多相反应。
分解反应首先在矿物的表面上进行，生成固体的氢氧化物膜。
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三、 苏打焙烧法
• 原则流程 1 焙烧过程主要反应 2 焙烧产物的处理
苏打焙烧法处理混合精矿的原则流程
混合精矿
混合
Na2CO3
H2SO4
焙烧
酸浸
湿球磨
过滤
水洗
渣
溶液
洗液 排放
过滤
HCl （0.3~0.6mol/L）
滤饼
酸洗
分离提取稀土和钍
洗液
滤饼
1 焙烧过程主要反应
主反应 2REFCO3 + Na2CO3 = RE2O3 + 2NaF+3CO2 2CeFCO3 + Na2CO3 + 0.5O2 = CeO4 + 2NaF+3CO2 2REPO4 + 3Na2CO3 = RE2O3 + 2Na3PO4+3CO2 2Th3(PO4) 4+ 6Na2CO3 = 3ThO2 + 4Na3PO4+6CO2
– 硫酸消耗：稀土分解（主反应）、 脉石分解、 H2SO4分解损失
• 焙烧温度：250 ~300℃→ 300~350℃→500~600℃
– 要求：RE：可溶； Th, P, Fe, Ca：不溶 – 温度过高→H2SO4分解，难溶 – 温度过低→分解慢、分解不完全、钍易被浸出
• 焙烧时间：40~80min
6） 结晶：浓缩前加入NH4Cl
二、苛性钠溶液分解法
• 适用范围——高品位（RE2O3>60%）、细粒度
• 苛性钠溶液分解法的主要过程
1. 酸浸（化选）除钙 2. 液碱分解 3. 盐酸优溶 5. 硫酸全溶
1. 酸浸（化选）除钙
CaF2 + 2HCl = CaCl2 + 2HF CaCO3 +2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 部分REFCO3也参与反应 3REFCO3 + 6HCl = 2RECl3 + REF3↓ + 3H2O + 3CO2 RECl3 +3HF= REF3 ↓ +3HCl
当温度高于300℃时
2H3PO4 = H4P2O 7 + H2O↑ H4P2O 7 = 2HPO3 + H2O↑ H2SO4 = SO↑3 + H2O↑ SO3 = SO2↑ +0.5O↑2
Th(SO4)2 +H4P2O 7 = ThP2O7↓ +2 H2SO4
(2) 焙烧过程的影响因素
• 浓硫酸用量：矿酸比=1:1~1:1.7
Fe3+ + PO43- → FePO4↓
– 加方解石（CaO,MgO)调pH=4~4.5除Fe,Th
Fe3+ → Fe(OH)3↓ Th4+ → Th(OH)4↓
4 硫酸复盐法
• 特点
无须净化
• 原则流程 1） 复盐沉淀 2） 过滤洗涤 3） 碱转化 4） 洗涤 5） 盐酸优溶 6） 结晶(NH4Cl)
1） 复盐沉淀：温度大于90℃，硫酸钠为理论量的2~3倍
RE2(SO4)3 +Na2SO4 =RE2(SO4)3 ·Na2SO4 ·2H2O Th(SO4)2 +Na2SO4 =Th(SO4)2·Na2SO4
2） 过滤洗涤：稀硫酸钠溶液 3） 碱转化：生产过程中碱量/复盐=1/1（重量）,沸腾
RE2(SO4)3 ·Na2SO4 ·2H2O + 6NaOH = 2RE(OH)3 + 4Na2SO4 +2H2O
2. 焙烧过程
(1) 浓硫酸焙烧的主要反应 (2) 焙烧过程的影响因素 (3) 工业实践
3. 焙烧料的浸出 4. 从浸出液中提取稀土
– 硫酸复盐法 – （有机溶剂萃取法）
混合精矿 浓硫酸焙烧
焙烧产物
尾气
水浸
冷却
溶液（RE、Th） 尾渣
吸收
分离提纯稀土 和钍
混合酸
废气 净化
排空
硫酸焙烧法的原则流
2 焙烧过程
P2O5
50%～60% 5%～6% 0.3%～0.5% 25%～27%
• 工艺流程 图２－６
一、独居石精矿碱分解
二、从碱分解产物中提取稀土和除镭
三、Na3PO4的回收
一、独居石精矿碱分解
1.苛性钠溶液碱分解原理
主反应 REPO4 + 3NaOH = RE(OH)3 + Na3PO4 Th3(PO4)4 + 12NaOH = 3Th(OH)4 + 4Na3PO4 U3O8 + O2 +6NaOH = H2 O+ 4Na2U2O7
Th(SO4)2·Na2SO4 + 4NaOH = Th(OH)4 + 3Na2SO4
4） 洗涤：纯水 5） 盐酸优溶：开始高酸，终点pH=4~4.5 ，加入H2O2
RE(OH)3 +3HCl=RECl3+3H2O
Th(OH)4 +4HCl=ThCl4+4H2O 2Ce(OH)4 +H2O2 +6HCl =2CeCl3 +O2 +8H2O
二、处理方法与基本原理
• 方法——电解质溶液渗浸法 • 原理——阳离子交换反应
– [Al2Si2O5(OH)4] m•nRE+3nMe → [Al2Si2O5(OH)4] m •3nMe + nRE3+
• 基本规律
– 电解质溶液阳离子种类：H+≈NH4+>Na+ – 电解质溶液浓度：浓度↑，浸出率↑。 – 温度：无明显影响 – 时间：交换速度快
2. 液碱分解
REFCO3 + 3NaOH = RE(OH)3 + Na2CO3 + NaF REPO4 + 3NaOH = RE(OH)3 + Na3PO4 Th3(PO4)4 + 12NaOH = 3Th(OH)4 + 4Na3PO4 REF3 +3NaOH = RE(OH)3 + 3NaF CaF2 +2NaOH=Ca(OH)2+2NaF 3BaSO4 + 2NaOH =Ba(OH)2 +Na2SO4
工艺过程
原则流程 1 配料及制团：精矿:碳粉=1:0.11， 2 烘干：120~130 ℃ ，20~24hr 3 氯化：1100℃
混合精矿（RE2O3＞60%）
还原剂
配料
粘接剂
制团
பைடு நூலகம்
烘干
Cl2
氯化
无水氯化稀土 炉气 多级冷凝
氯化残渣
含氯尾气 碱中和
NaOH
废气
次氯酸钠
冷凝物 水浸
钍渣
溶液 石灰中和
排放
(1) 浓硫酸高温强化焙烧的基本反应
当温度高于200℃时
2REFCO3 + 3H2SO4 = RE2(SO4)3 +2HF↑+2CO↑2 +H2O↑
2REPO4 + 3H2SO4= RE2(SO4)3 + H3PO4 Th 3（PO4 )4 + 6H2SO4= 3Th(SO4)2 + 4H3PO4
CaF2 + H2SO4= CaSO4+ 2HF↑ SiO2 + 4HF = SiF↑4 +2 H2O↑ Fe2O3 + H2SO4= Fe2(SO4)3 + 3 H2O↑
– 温度↑→反应速度↑， 但过高Re(OH)3脱水，溶解性能↓ – 温度设置受所用碱液的m.p.的限制
二、从碱分解产物中提取稀土和除镭
(1)稀释、洗涤、过滤→RE(OH)3 (2)HCl优溶：终点pH=4.0~4.5，RE进入溶液，Fe,
Th, U进入渣 (3)硫酸钡共沉淀除镭
– 70～80℃，加(NH4)2SO4和BaCl2溶液 – 镭，钡离子半径相近→共沉淀（载带）
第三节 离子吸附型稀土矿的处理
一、矿物原料的特征 二、处理方法与基本原理 三、原则工艺流程及淋洗过程主要影响
因素
一、离子吸附型稀土矿的特征
• 特征
– 原生矿经风化淋积后形成 – 稀土含量低（0.08%~0.3%) – 矿化均匀且稳定、配分全、中重稀土含量高、
采冶性能好、放射性元素含量低 – 难以选矿富集
法或萃取法
四 氯化法
基本原理
RE2O3 +3C+3Cl2 = 2RECl3 + 3CO CeO2 +2C+2Cl2 = CeCl4 + 2CO REPO4 +3C+3Cl2 = 2RECl3 +POCl3 + 3CO REPO4 +3CO+3Cl2 = 2RECl3 +POCl3 + 3CO2 2POCl3 + 2CO = 2P+2CO2 +3Cl2
–设备 –渗浸淋洗曲线 –影响因素
• 淋洗剂浓度 • pH值
2.提取稀土
–沉淀法
• 草酸沉淀法 • 碳铵沉淀法
–萃取法
• P204 • 环烷酸
原矿（0.08~0.3%RE2O3）
7%NaCl或 1~2%(NH4)2SO4
淋洗
尾渣
饱和H2C2O4 或NH4HCO3
淋洗液 沉淀 过滤
水
滤饼
滤液液
NaOH 或NH4OH
• 食盐法
– 产品含RE2O3>92%
– 稀土含量稍小（1% ～ 3%） – Y2O3配分略高（0.4 ～ 0.8%)
(3) 焙烧的工业实践
• 设备 • 操作条件 • 经济技术指标
– 分解率>93% – 除磷率>90% – 除钍率>95% – 尾气净化率>98%