氟碳铈矿氧化焙烧—盐酸浸出过程反应机理研究

氟碳铈矿氧化焙烧—盐酸浸出过程反应机理研究氧化焙烧-盐酸浸出法是目前处理氟碳铈矿的主流工艺。该工艺流程长,碱转产生的含氟废水难处理,氟资源难综合回收,严重威胁生态环境。

针对以上问题,相关科研工作者一直致力于氟碳铈矿绿色冶炼工艺的开发。其主要思路为在精矿焙烧过程中添加焙烧助剂将F固定在渣中、气化脱除或转化成可溶性盐后再经水洗脱除,然而此类工艺仍无法实现短流程条件下,氟资源综合利用。

为此,本论文基于氧化焙烧-盐酸浸出法,对氟碳铈矿氧化焙烧过程和焙烧矿盐酸浸出过程进行深入研究,以期为新工艺的开发提供思路。本论文主要研究内容和结果如下:（1）采用热分析对氟碳铈矿在不同气氛中焙烧反应动力学进行分析,结果表明:在空气及氮气中焙烧反应分别属于二维扩散和三维扩散控制。

将精矿置于不同气氛,不同温度下焙烧,采用XPS、XRD及化学分析法对焙烧矿进行分析,结果表明:精矿焙烧过程中矿物的分解和铈的氧化是同时进行的,在氮气中会有约30%的铈被CO₂氧化成四价,在氧气中焙烧开始分解的温度比在氮气中的低150℃,且铈的氧化能够加快分解反应的进行。相转变规律为:REFCO₃→REOF→Ce7O11+REF3。

整个焙烧过程部分氟逸出,且焙烧温度越高,氟逸出越多。（2）采用HSC6.0软件对焙烧矿盐酸浸出过程模拟计算,绘制出相应体系Eh-pH图,解析推导焙烧矿盐酸浸出过程:调节盐酸pH在（0～6）范围内,可以实现铈与非铈稀土的分离,部分Ce（IV）在浸出时会被还原成三价浸入溶液,且被浸出的F-与

RE³⁺优先结合成氟化稀土进入渣中,严重降低铈与非铈稀土分离效率。

当pH值低于0时,Ce（IV）会与F以[CeF₃]⁺的形式被浸出,从而避免焙烧矿盐酸浸出过程中氟化稀土的产生,但

[CeF₃]⁺在该体系下不能稳定存在,易形成

CeF₃进入渣中。（3）进行焙烧矿盐酸浸出优化试验,且选出最优浸出条件:25℃条件下,化学计量比为110%的1.0 mol/L盐酸反应3 h。

稀土浸出率可达90%以上,但是稀土浓度较低且酸耗量较大。（4）为降低酸耗提高稀土浓度,进行了配位离子对浸出过程的影响。

结果表明添加硫酸根可有限降低酸量和提高浸液中稀土浓度。