處理稀土精礦的系統的制作方法

本發明屬于稀土生產領域，具體而言，本發明涉及處理稀土精礦的系統。

背景技術：

包頭混合礦【氟碳鈰稀土和獨居石(磷鈰鑭礦/磷鑭鈰石)的混合礦】和氟碳鈰礦是我國稀土礦的重要組成部分。針對包頭混合礦的特點，目前處理此類礦的工業方法主要是濃硫酸焙燒法。該法工藝連續易控制，易于大規模生產，但該法由于在高溫下對混合礦進行分解，礦中的釷以焦磷酸釷形態進入渣中，會造成放射性污染，也會造成釷資源浪費，且含氟和硫的廢氣回收利用難度大。針對氟碳鈰礦的特點，目前工業酸解方法主要是氧化焙燒-鹽酸優溶。此法特點是投資小，但存在工藝不連續，釷和氟分散在渣和廢水中難以回收，對環境造成污染等問題。由此可知，在高溫條件下處理混合礦和氟碳鈰礦均容易造成釷資源浪費，尾氣環境污染的問題。基于此，國內相關科研院所提出采用濃硫酸低溫焙燒技術分解稀土礦，在低溫(150～300℃)條件下焙燒稀土精礦，稀土分解率可達95％以上，大于90％的釷進入浸出液，能有效回收稀土精礦中的釷。但該工藝技術尚未成熟，難以進行連續化動態生產。

因此，現有處理稀土精礦的技術有待進一步改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種處理稀土精礦的系統。該系統可以用于處理氟碳鈰稀土礦和含有氟碳鈰稀土礦和獨居石的混合礦，能耗低，且可實現連續化生產，同時可有效回收釷資源，并顯著提高稀土精礦的分解率，reo分解率可達96％。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理稀土精礦的系統，根據本發明的實施例，該系統包括：

混料裝置，所述混料裝置具有稀土精礦入口、濃硫酸入口、混合漿液出口和第一含氟氣體出口，并且所述混料裝置內布置有攪拌器，所述混料裝置外壁上布置有水冷夾套；

酸解裝置，所述酸解裝置具有混合漿液入口、引發液入口、熟料出口和第二含氟氣體出口，所述混合漿液入口與所述混合漿液出口相連，并且所述酸解裝置內布置有攪拌槳，所述酸解裝置外壁上布置有加熱裝置；

浸出裝置，所述浸出裝置具有熟料入口、水入口和浸出漿液出口，所述熟料入口與所述熟料出口相連；

固液分離裝置，所述固液分離裝置具有浸出漿液入口、過濾液出口和浸出渣出口，所述浸出漿液入口與所述浸出漿液出口相連，所述浸出渣出口與所述酸解裝置相連。

根據本發明實施例的處理稀土精礦的系統通過在混料裝置中布置攪拌器，可實現濃硫酸與稀土精礦的快速強制混合，使稀土精礦與濃硫酸浸潤充分，從而避免在后續酸解過程中出現結團現象，為酸解過程的傳質創造了有利的條件，并且混料裝置外壁上的水冷夾套可通過循環水冷卻混料裝置，使得混料裝置內部的溫度保持在一定的范圍內，如此，可有效避免高溫下稀土礦的分解，從而可以實現釷資源的回收；同時，本申請中在酸解裝置中即可實現熟化和焙燒兩大工序，從而顯著縮短了稀土精礦酸解反應的時間，且在酸解過程中，內部物料的粘度變化大，由流體態逐漸變為半干狀態，最終變為干性，得到熟料，酸解裝置可有效應對上述物料特性的變化。并且酸解裝置中的攪拌槳可加速酸解反應的進行，酸解裝置外壁上的加熱裝置可提供酸解反應所需的合適溫度，且因整個酸解過程中的溫度低，可以進一步避免釷進入渣中而造成放射性污染和釷資源的浪費，并且可有效避免濃硫酸分解產生的含硫氣體，從而使得產生的第二含氟氣體的回收利用成為可能；酸解過程中稀土精礦中的釷變為釷酸鹽，釷酸鹽在浸出的時候會進入浸出漿液中，如此，可實現釷資源的回收利用，避免釷的放射性危害；浸出漿液經固液分離后所得的浸出渣可繼續返回至酸解裝置中進行酸解處理，可進一步提高釷的回收率和reo的分解率。由此，該系統原料適應性廣、能耗低，且可實現連續化生產，同時可有效回收釷資源，并顯著提高稀土精礦的分解率，reo分解率可達96％。

另外，根據本發明上述實施例的處理稀土精礦的系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，上述處理稀土精礦的系統進一步包括：球磨裝置，所述球磨裝置具有稀土精礦進口和稀土精礦顆粒出口；篩分裝置，所述篩分裝置具有稀土精礦顆粒入口、篩上料出口和篩下料出口，所述稀土精礦顆粒入口與所述稀土精礦顆粒出口相連，所述篩上料出口與所述球磨裝置相連，所述篩下料出口與所述稀土精礦入口相連。由此，可進一步提高稀土元素氧化物的分解率。

在本發明的一些實施例中，上述處理稀土精礦的系統進一步包括：尾氣處理裝置，所述尾氣處理裝置具有含氟氣體入口、噴淋液入口和含氟漿液出口，所述含氟氣體入口分別與所述第一含氟氣體出口和所述第二含氟氣體出口相連。由此，可實現含氟氣體的回收利用，避免尾氣污染環境的問題。

在本發明的一些實施例中，在所述混料裝置中，所述稀土精礦入口、所述濃硫酸入口和所述第一含氟氣體出口分別獨立地位于所述攪拌器上部，所述混合漿液出口位于所述攪拌器的下部。由此，可顯著提高混合漿液的品質，進而進一步提高稀土元素氧化物的分解率。

在本發明的一些實施例中，在所述酸解裝置中，所述混合漿液入口和所述第二含氟氣體出口分別獨立地位于所述酸解裝置的上部，所述熟料出口位于所述酸解裝置的下部。由此，有利于酸解反應的進行，進而進一步提高稀土元素氧化物的分解率。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的處理稀土精礦的系統結構示意圖；

圖2是根據本發明再一個實施例的處理稀土精礦的系統結構示意圖；

圖3是根據本發明又一個實施例的處理稀土精礦的系統結構示意圖；

圖4是根據本發明一個實施例的處理稀土精礦的系統實施處理稀土精礦的方法流程示意圖；

圖5是根據本發明再一個實施例的處理稀土精礦的系統實施處理稀土精礦的方法流程示意圖；

圖6是根據本發明又一個實施例的處理稀土精礦的系統實施處理稀土精礦的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理稀土精礦的系統。根據本發明的實施例，參考圖1，該系統包括：混料裝置100、酸解裝置200、浸出裝置300和固液分離裝置400。

根據本發明的實施例，混料裝置100具有稀土精礦入口101、濃硫酸入口102、混合漿液出口103和第一含氟氣體出口104，并且混料裝置內布置有攪拌器11，混料裝置外壁上布置有水冷夾套12，且適于將稀土精礦與濃硫酸進行混合處理，以便得到混合漿液和第一含氟氣體。具體的，混料裝置內為稀土精礦與濃硫酸的混合，在混合拌酸時，會產生微量的co2、hf和sif4氣體，co2、hf來自稀土精礦內的一些碳酸鹽類物質與濃硫酸反應，且在第一含氟氣體中還會伴隨一些固體粉塵。具體的，將適宜粒徑的稀土精礦通過定量給料器和經計量后的濃硫酸按照一定比例加入到混料裝置中，攪拌一定時間后，形成混合均勻的混合漿液，期間開啟循環冷卻水，控制混料裝置內的溫度在一定范圍內。發明人發現，通過在混料裝置中布置攪拌器，可實現濃硫酸與稀土精礦的快速強制混合，使稀土精礦與濃硫酸浸潤充分，從而避免在后續酸解過程中出現結團現象，為酸解過程的傳質創造了有利的條件，混料裝置中的水冷夾套可通過循環水冷卻混料裝置，使得混料裝置內部的溫度保持在一定范圍內。需要說明的是，上述稀土精礦并不受特別限制，例如可以為氟碳鈰稀土礦，也可以為包頭混合礦(氟碳鈰稀土和獨居石)；上述濃硫酸可通過計量泵送至混料裝置中；混料裝置內的攪拌器并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，例如可以為雙層攪拌槳，即分上下兩層布置在攪拌軸上，可用于稀土精礦與濃硫酸的強烈混合。

根據本發明的一個實施例，在混料裝置100中，稀土精礦入口101、濃硫酸入口102、和第一含氟氣體出口104分別獨立地位于攪拌器11上部，混合漿液出口103位于攪拌器11的下部。由此，有利于稀土精礦與濃硫酸反應的順行，并提高整個工藝的效率。

根據本發明的再一個實施例，稀土精礦的粒徑并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，稀土精礦的粒徑可以為80-320目。發明人發現，若稀土精礦的粒徑太大不利于稀土精礦與濃硫酸的反應，而粒徑小雖然能夠增加稀土精礦與濃硫酸的接觸面積，但反應會過于激烈，使得反應不可控，由此不僅造成磨礦能耗過高，而且還會降低稀土精礦的分解率。由此，采用本發明提出的稀土精礦的粒徑可顯著提高稀土精礦的分解率，同時節約能耗。

根據本發明的又一個實施例，稀土精礦與濃硫酸的混合質量比并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，稀土精礦與濃硫酸的混合質量比可以為1：(1.2-1.5)。發明人發現，稀土精礦與濃硫酸的混合質量比過低會造成稀土精礦與濃硫酸反應不充分，造成稀土精礦的分解率低，還會造成稀土精礦中的釷較難分解而富集在浸出渣中，形成放射性渣；而若稀土精礦與濃硫酸的混合質量比過高則會導致濃硫酸消耗過多，混料時間延長，且后續工序殘酸高。由此，采用本發明提出的稀土精礦與濃硫酸的混合質量比可以進一步提高稀土精礦的分解速率，同時提高混料的速率，節約能耗。

根據本發明的又一個實施例，混合處理的條件并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，混合處理的溫度可以不高于30攝氏度，時間可以為5-15min。發明人發現，混合處理的溫度過高會使得稀土精礦與濃硫酸提前產生局部反應，混合效果差；混合時間過短達不到稀土精礦與濃硫酸充分接觸的條件，影響傳質效果。因此，混合處理溫度過高、混合時間過長過短都會降低稀土精礦中稀土元素氧化物的分解率。

根據本發明的又一個實施例，濃硫酸的質量濃度并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，濃硫酸的質量濃度可以不低于93wt％。發明人發現，采用該質量濃度的濃硫酸可以顯著提高稀土精礦的浸潤效率，同時可提高混合漿液的品質，進而提高稀土元素氧化物的分解率。

根據本發明的實施例，酸解裝置200具有混合漿液入口201、引發液入口202、熟料出口203和第二含氟氣體出口204，混合漿液入口201與混合漿液出口103相連，并且酸解裝置200內布置有攪拌槳21，酸解裝置外壁上布置有加熱裝置22，且適于將混合漿液和引發液混合進行酸解處理，以便得到熟料和第二含氟氣體。具體的，將上述混合漿液通過混料裝置的混合漿液出口加入到酸解裝置中，同時打開引發液進液閥門，稀釋混合漿液中的濃硫酸放熱，并通過輔助加熱裝置調節酸解裝置內的溫度，在酸解裝置內完成酸解反應，形成散狀熟料。發明人發現，在酸解裝置內，可完成熟化和焙燒兩大工序，顯著縮短了稀土精礦酸解反應的時間，且在酸解過程中，內部物料的粘度變化大，由流體態逐漸變為半干狀態，最終變為干性，得到熟料，酸解裝置可有效應對上述物料特性的變化。酸解裝置中的攪拌槳可加速酸解反應的進行，酸解裝置外壁上的加熱裝置可提供酸解反應所需的合適溫度，且因整個酸解過程中的溫度低，可有效避免濃硫酸分解產生的含硫氣體，從而使得產生的第二含氟氣體的回收利用成為可能，同時可以有效避免釷進入渣中而造成放射性污染和釷資源的浪費。需要說明的是，上述酸解裝置并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，例如可以為臥式反應器，攪拌槳可以為螺旋型并排相切排列的攪拌槳，加熱裝置的加熱方式可以為電加熱或者蒸汽加熱。

根據本發明的一個實施例，在酸解裝置200中，混合漿液入口201和第二含氟氣體出口204分別獨立地位于酸解裝置200的上部，熟料出口203位于酸解裝置200的下部。由此，有利于酸解裝置內的酸解反應的順行，并提高整個工藝的效率。

根據本發明的再一個實施例，酸解處理的條件并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，酸解處理的溫度可以為150-300攝氏度，時間可以為1-4h。發明人發現，酸解處理的溫度過高會使得濃硫酸分解產生含硫氣體，同時也會造成后續熟料中的釷不易浸出進入溶液而留在浸出渣中形成放射性固廢；而酸解溫度太低和酸解時間過短時均會導致稀土元素氧化物分解率低；酸解時間過長不能進一步提高稀土精礦的分解率，反而增加了能耗，延長了整個工序時間。由此，采用本發明提出的酸解處理的溫度和時間可以顯著提高稀土精礦的分解率，提高釷的浸出率，同時節約能耗。

根據本發明的又一個實施例，引發液的具體類型并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，引發液可以為選自萃取工序產生的廢酸或工業水中的一種。發明人發現，酸解反應需要達到一定溫度才進行，利用引發液可使得濃硫酸稀釋放熱，提高混合漿液的溫度，促進酸解反應的進行，這樣可以將稀釋熱利用起來，減少了外部熱源的供應。

該過程中，稀土精礦與濃硫酸混合后被加熱到一定溫度后，精礦中的reo、tho2等組分與硫酸反應生成可溶的硫酸鹽。caf2、fe2o3等也不同程度的反應為硫酸鹽。硫酸稀土、硫酸釷、硫酸鐵等可溶解于水溶液。氟以hf或sif4的形式進入焙燒尾氣中，可在水蒸汽存在條件下與氨反應生成固體氟化氫銨(nh4hf2)，作為產品出售。同時該過程中(150-300攝氏度)，硫酸不會發生分解，且硫酸蒸發量很小。煙氣中僅有hf、sif4以及少量的硫酸酸霧，這為以副產品的形式回收煙氣中的氟創造了條件。

(1)氟碳鈰稀土精礦酸解過程主要反應如下：

2refco3+3h2so4＝re2(so4)3+2hf↑+2co2↑+2h2o

tho2+2h2so4＝th(so4)2+2h2o

(2)獨居石礦分解：

2repo4+3h2so4＝re2(so4)3+2h3po4

th3(po4)4+6h2so4＝3th(so4)2+h3po4

其他副反應

caf2+h2so4＝caso4+2hf↑

fe2o3+3h2so4＝fe2(so4)3+3h2o

sio2+4hf＝sif4↑+2h2o

根據本發明的實施例，浸出裝置300具有熟料入口301、水入口302和浸出漿液出口303，熟料入口301與熟料出口203相連，且適于將熟料和水混合后進行浸出處理，以便得到浸出漿液。具體的，酸解裝置中的散狀熟料經熟料出口通過定量螺旋機送入浸出裝置，加入一定比例的水進行浸出反應，反應一段時間后，形成浸出漿液。發明人發現，因酸解過程中稀土精礦中的釷變為釷酸鹽，釷酸鹽在浸出的時候會進入浸出漿液中，如此，可實現釷資源的回收利用，避免釷的放射性危害。

根據本發明的一個實施例，浸出處理的條件并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，浸出處理的溫度可以為常溫，時間可以為0.5-1h。發明人發現，浸出溫度為常溫，無需加熱即可將熟料中的硫酸鹽溶解于水中，避免外部熱源的浪費，同時適宜的浸出時間可保證硫酸鹽溶解完全。

根據本發明的再一個實施例，水與熟料的質量比并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，水與熟料的質量比可以為(8-12)：1。發明人發現，水與熟料的質量比過低會造成硫酸鹽過飽和而結晶析出，且水與熟料的質量比不宜過大，過大會造成系統物料流通量大，后續廢液處理難度大。

根據本發明的實施例，固液分離裝置400具有浸出漿液入口401、過濾液出口402和浸出渣出口403，浸出漿液入口401與浸出漿液出口303相連，浸出渣出口403與酸解裝置200相連，且適于將浸出漿液進行固液分離處理，以便得到過濾液和浸出渣，并將浸出渣返回至酸解裝置進行酸解處理。具體的，用泵將浸出裝置所得的浸出漿液送至固液分離裝置進行固液分離處理，獲得過濾液和浸出渣，并將浸出渣定量分批次返回酸解裝置中，而過濾液送入下一段萃取工序。由此，可顯著提高稀土元素氧化物的分解率，同時提高釷的回收率。

根據本發明實施例的處理稀土精礦的系統通過在混料裝置中布置攪拌器，可實現濃硫酸與稀土精礦的快速強制混合，使稀土精礦與濃硫酸浸潤充分，從而避免在后續酸解過程中出現結團現象，為酸解過程的傳質創造了有利的條件，并且混料裝置外壁上的水冷夾套可通過循環水冷卻混料裝置，使得混料裝置內部的溫度保持在一定的范圍內，如此，可有效避免高溫下稀土礦的分解，從而可以實現釷資源的回收；同時，本申請中在酸解裝置中即可實現熟化和焙燒兩大工序，從而顯著縮短了稀土精礦酸解反應的時間，且在酸解過程中，內部物料的粘度變化大，由流體態逐漸變為半干狀態，最終變為干性，得到熟料，酸解裝置可有效應對上述物料特性的變化。并且酸解裝置中的攪拌槳可加速酸解反應的進行，酸解裝置外壁上的加熱裝置可提供酸解反應所需的合適溫度，且因整個酸解過程中的溫度低，可以進一步避免釷進入渣中而造成放射性污染和釷資源的浪費，并且可有效避免濃硫酸分解產生的含硫氣體，從而使得產生的第二含氟氣體的回收利用成為可能；酸解過程中稀土精礦中的釷變為釷酸鹽，釷酸鹽在浸出的時候會進入浸出漿液中，如此，可實現釷資源的回收利用，避免釷的放射性危害；浸出漿液經固液分離后所得的浸出渣可繼續返回至酸解裝置中進行酸解處理，可進一步提高釷的回收率和reo的分解率。由此，該系統原料適應性廣、能耗低，且可實現連續化生產，同時可有效回收釷資源，并顯著提高稀土精礦的分解率，reo分解率可達96％。

另外，根據本發明的實施例，參考圖2，上述處理稀土精礦的系統進一步包括：球磨裝置500和篩分裝置600。

根據本發明的實施例，球磨裝置500具有稀土精礦進口501和稀土精礦顆粒出口502，且適于在將稀土精礦與濃硫酸混合之前，預先對稀土精礦進行球磨處理，以便得到稀土精礦顆粒。由此，有利于提高稀土元素氧化物的分解率。

根據本發明的實施例，篩分裝置600具有稀土精礦顆粒入口601、篩上料出口602和篩下料出口603，稀土精礦顆粒入口601與稀土精礦顆粒出口502相連，篩上料出口602與球磨裝置500相連，篩下料出口603與稀土精礦入口101相連，且適于將上述得到的稀土精礦顆粒進行篩分處理，以便得到篩上料和篩下料，并將篩上料返回進行球磨處理，將篩下料與濃硫酸進行混合處理。發明人發現，通過將篩分之后粒徑不合格的篩上料返回至球磨裝置中進行球磨處理，可顯著節約本工藝的原材料成本和時間成本，將經篩分之后得到的篩下料送至混料裝置中與濃硫酸進行混合可進一步提高稀土元素氧化物的分解率。需要說明的是，篩分裝置的篩下料出口可以通過計量裝置與上述混料裝置的稀土精礦入口相連。具體的，篩下料的粒徑可以為80-320目。

根據本發明的實施例，參考圖3，上述處理稀土精礦的系統進一步包括：尾氣處理裝置700。

根據本發明的實施例，尾氣處理裝置700具有含氟氣體入口701、噴淋液入口702含氟漿液出口703，含氟氣體入口701分別與第一含氟氣體出口104和第二含氟氣體出口204相連，且適于將第一含氟氣體和第二含氟氣體在噴淋液的作用下進行噴淋處理，以便得到含氟漿液。發明人發現，因混料裝置和酸解裝置都有溫控裝置，顯著降低了第一含氟氣體和第二含氟氣體中的雜質含量，使得第一含氟氣體和第二含氟氣體中的粉塵含量少，因此，含氟氣體在進行噴淋處理前可無需設置除塵裝置而直接采用噴淋液噴淋處理，含氟氣體和其中的粉塵會溶于噴淋液中，經過濾后，濾渣可返回至酸解裝置循環使用，濾液可用于制備氟鹽，有利于實現含氟氣體的回收和利用，避免尾氣污染環境的問題。

根據本發明的一個實施例，噴淋液的具體類型并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，噴淋液可以為選自水和堿液中的至少之一，其中，堿液可以為氨水。由此，有利于實現含氟氣體的回收和利用，避免尾氣污染環境的問題。

為了方便理解，下面對采用上述處理稀土精礦的系統處理稀土精礦的方法進行詳細描述。根據本發明的實施例，參考圖4，該方法包括：

s100：將稀土精礦與濃硫酸進行混合處理

該步驟中，將稀土精礦與濃硫酸進行混合處理，以便得到混合漿液和第一含氟氣體。具體的，混料裝置內為稀土精礦與濃硫酸的混合，在混合拌酸時，會產生微量的co2、hf和sif4氣體，co2、hf來自稀土精礦內的一些碳酸鹽類物質與濃硫酸反應，且在第一含氟氣體中還會伴隨一些固體粉塵。具體的，將適宜粒徑的稀土精礦通過定量給料器和經計量后的濃硫酸按照一定比例加入到混料裝置中，攪拌一定時間后，形成混合均勻的混合漿液，期間開啟循環冷卻水，控制混料裝置內的溫度在適宜范圍內。發明人發現，通過在混料裝置中布置攪拌器，可實現濃硫酸與稀土精礦的快速強制混合，使稀土精礦與濃硫酸浸潤充分，從而避免在后續酸解過程中出現結團現象，為酸解過程的傳質創造了有利的條件，混料裝置中的水冷夾套可通過循環水冷卻混料裝置，使得混料裝置內部的溫度保持在一定的范圍內。需要說明的是，上述稀土精礦可以為氟碳鈰稀土礦，也可以為包頭混合礦(氟碳鈰稀土和獨居石)。

根據本發明的一個實施例，稀土精礦的粒徑并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，稀土精礦的粒徑可以為80-320目。發明人發現，若稀土精礦的粒徑太大不利于稀土精礦與濃硫酸的反應，而粒徑小雖然能夠增加稀土精礦與濃硫酸的接觸面積，但反應會過于激烈，使得反應不可控，由此不僅造成磨礦能耗過高，而且還會降低稀土精礦的分解率。由此，采用本發明提出的稀土精礦的粒徑可顯著提高稀土精礦的分解率，同時節約能耗。

根據本發明的再一個實施例，稀土精礦與濃硫酸的混合質量比并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，稀土精礦與濃硫酸的混合質量比可以為1：(1.2-1.5)。發明人發現，稀土精礦與濃硫酸的混合質量比過低會造成稀土精礦與濃硫酸反應不充分，造成稀土精礦的分解率低，還會造成稀土精礦中的釷較難分解而富集在浸出渣中，形成放射性渣；而若稀土精礦與濃硫酸的混合質量比過高則會導致濃硫酸消耗過多，混料時間延長，且后續工序殘酸高。由此，采用本發明提出的稀土精礦與濃硫酸的混合質量比可以進一步提高稀土精礦的分解速率，同時提高混料的速率，節約能耗。

根據本發明的又一個實施例，混合處理的條件并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，混合處理的溫度可以不高于30攝氏度，時間可以為5-15min。發明人發現，混合處理的溫度過高會使得稀土精礦與濃硫酸提前產生局部反應，混合效果差；混合時間過短達不到稀土精礦與濃硫酸充分接觸的條件，影響傳質效果。因此，混合處理溫度過高、混合時間過長過短都會降低稀土精礦中稀土元素氧化物的分解率。

根據本發明的又一個實施例，濃硫酸的質量濃度并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，濃硫酸的質量濃度可以不低于93wt％。發明人發現，采用該質量濃度的濃硫酸可以顯著提高稀土精礦的浸潤效率，同時可提高混合漿液的品質，進而提高稀土元素氧化物的分解率。

s200：將混合漿液和引發液混合進行酸解處理

該步驟中，將混合漿液和引發液混合進行酸解處理，以便得到熟料和第二含氟氣體。具體的，將上述混合漿液通過混料裝置的混合漿液出口加入到酸解裝置中，同時打開引發液進液閥門，稀釋混合漿液中的濃硫酸放熱，并通過輔助加熱裝置調節酸解裝置內的溫度，在酸解裝置內完成酸解反應，形成散狀熟料。發明人發現，在酸解裝置內，可完成熟化和焙燒兩大工序，顯著縮短了稀土精礦酸解反應的時間，且在酸解過程中，內部物料的粘度變化大，由流體態逐漸變為半干狀態，最終變為干性，得到熟料，酸解裝置可有效應對上述物料特性的變化。酸解裝置中的攪拌槳可加速酸解反應的進行，酸解裝置外壁上的加熱裝置可提供酸解反應所需的合適溫度，且因整個酸解過程中的溫度低，可有效避免濃硫酸分解產生的含硫氣體，從而使得產生的第二含氟氣體的回收利用成為可能，同時可以有效避免釷進入渣中而造成放射性污染和釷資源的浪費。

根據本發明的一個實施例，酸解處理的條件并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，酸解處理的溫度可以為150-300攝氏度，時間可以為1-4h。發明人發現，酸解處理的溫度過高會使得濃硫酸分解產生含硫氣體，同時也會造成后續熟料中的釷不易浸出進入溶液而留在浸出渣中形成放射性固廢；而酸解溫度太低和酸解時間過短時均會導致稀土元素氧化物分解率低；酸解時間過長不能進一步提高稀土精礦的分解率，反而增加了能耗，延長了整個工序時間。由此，采用本發明提出的酸解處理的溫度和時間可以顯著提高稀土精礦的分解率，提高釷的浸出率，同時節約能耗。

根據本發明的再一個實施例，引發液的具體類型并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，引發液可以為選自萃取工序產生的廢酸或工業水中的一種。發明人發現，酸解反應需要達到一定溫度才進行，利用引發液可使得濃硫酸稀釋放熱，提高混合漿液的溫度，促進酸解反應的進行，這樣可以將稀釋熱利用起來，減少了外部熱源的供應。

該過程中，稀土精礦與濃硫酸混合后被加熱到一定溫度后，精礦中的reo、tho2等組分與硫酸反應生成可溶的硫酸鹽。caf2、fe2o3等也不同程度的反應為硫酸鹽。硫酸稀土、硫酸釷、硫酸鐵等可溶解于水溶液。氟以hf或sif4的形式進入焙燒尾氣中，可在水蒸汽存在條件下與氨反應生成固體氟化氫銨(nh4hf2)，作為產品出售。同時該過程中(150-300攝氏度)，硫酸不會發生分解，且硫酸蒸發量很小。煙氣中僅有hf、sif4以及少量的硫酸酸霧，這為以副產品的形式回收煙氣中的氟創造了條件。具體的，以稀土精礦為氟碳鈰稀土和獨居石的混合礦為例，該過程的化學反應如下：

(1)氟碳鈰稀土精礦酸解過程主要反應如下：

2refco3+3h2so4＝re2(so4)3+2hf↑+2co2↑+2h2o

tho2+2h2so4＝th(so4)2+2h2o

(2)獨居石礦分解：

2repo4+3h2so4＝re2(so4)3+2h3po4

th3(po4)4+6h2so4＝3th(so4)2+h3po4

其他副反應

caf2+h2so4＝caso4+2hf↑

fe2o3+3h2so4＝fe2(so4)3+3h2o

sio2+4hf＝sif4↑+2h2o

s300：將熟料和水混合后進行浸出處理

該步驟中，將熟料和水混合后進行浸出處理，以便得到浸出漿液。具體的，酸解裝置中的散狀熟料經熟料出口通過定量螺旋機送入浸出裝置，加入一定比例的水進行浸出反應，反應一段時間后，形成浸出漿液。發明人發現，因酸解過程中稀土精礦中的釷變為釷酸鹽，釷酸鹽在浸出的時候會進入浸出漿液中，如此，可實現釷資源的回收利用，避免釷的放射性危害。

根據本發明的一個實施例，浸出處理的條件并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，浸出處理的溫度可以為常溫，時間可以為0.5-1h。發明人發現，浸出溫度為常溫，無需加熱即可將熟料中的硫酸鹽溶解于水中，避免外部熱源的浪費，同時適宜的浸出時間可保證硫酸鹽溶解完全。

根據本發明的再一個實施例，水與熟料的質量比并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，水與熟料的質量比可以為(8-12)：1。發明人發現，水與熟料的質量比過低會造成硫酸鹽過飽和而結晶析出，且水與熟料的質量比不宜過大，過大會造成系統物料流通量大，后續廢液處理難度大。

s400：將浸出漿液進行固液分離處理，并將浸出渣返回s200進行酸解處理

該步驟中，將浸出漿液進行固液分離處理，以便得到過濾液和浸出渣，并將浸出渣返回s200進行酸解處理。具體的，用泵將浸出裝置所得的浸出漿液送至固液分離裝置進行固液分離處理，獲得過濾液和浸出渣，并將浸出渣定量分批次返回酸解裝置中，而過濾液送入下一段萃取工序。由此，可顯著提高稀土元素氧化物的分解率，同時提高釷的回收率。

根據本發明實施例的處理稀土精礦的系統實施處理稀土精礦的方法通過在混料裝置中布置攪拌器，可實現濃硫酸與稀土精礦的快速強制混合，使稀土精礦與濃硫酸浸潤充分，從而避免在后續酸解過程中出現結團現象，為酸解過程的傳質創造了有利的條件，并且混料裝置外壁上的水冷夾套可通過循環水冷卻混料裝置，使得混料裝置內部的溫度保持在一定的范圍內，如此，可有效避免高溫下稀土礦的分解，從而可以實現釷資源的回收；同時，本申請中在酸解裝置中即可實現熟化和焙燒兩大工序，從而顯著縮短了稀土精礦酸解反應的時間，且在酸解過程中，內部物料的粘度變化大，由流體態逐漸變為半干狀態，最終變為干性，得到熟料，酸解裝置可有效應對上述物料特性的變化。并且酸解裝置中的攪拌槳可加速酸解反應的進行，酸解裝置外壁上的加熱裝置可提供酸解反應所需的合適溫度，且因整個酸解過程中的溫度低，可以進一步避免釷進入渣中而造成放射性污染和釷資源的浪費，并且可有效避免濃硫酸分解產生的含硫氣體，從而使得產生的第二含氟氣體的回收利用成為可能；酸解過程中稀土精礦中的釷變為釷酸鹽，釷酸鹽在浸出的時候會進入浸出漿液中，如此，可實現釷資源的回收利用，避免釷的放射性危害；浸出漿液經固液分離后所得的浸出渣可繼續返回至酸解裝置中進行酸解處理，可進一步提高釷的回收率和reo的分解率。由此，該方法原料適應性廣、能耗低，且可實現連續化生產，同時可有效回收釷資源，并顯著提高稀土精礦的分解率，reo分解率可達96％。

另外，根據本發明的實施例，參考圖5，在將稀土精礦與濃硫酸混合處理之前進一步包括：

s500：將稀土精礦進行球磨處理

該步驟中，將稀土精礦進行球磨處理，以便得到稀土精礦顆粒。由此，有利于提高稀土元素氧化物的分解率。

s600：將稀土精礦顆粒進行篩分處理，并將篩上料返回進行球磨處理，將篩下料與濃硫酸進行混合處理

該步驟中，將上述得到的稀土精礦顆粒進行篩分處理，以便得到篩上料和篩下料，并將篩上料返回進行球磨處理，將篩下料與濃硫酸進行混合處理。由此，可進一步提高稀土元素氧化物的分解率。發明人發現，通過將篩分之后粒徑不合格的篩上料返回至球磨裝置中進行球磨處理，可顯著節約本工藝的原材料成本和時間成本，將經篩分之后得到的篩下料送至混料裝置中與濃硫酸進行混合可進一步提高稀土元素氧化物的分解率。具體的，篩下料的粒徑可以為80-320目。

根據本發明的實施例，參考圖6，上述處理稀土精礦的方法進一步包括：

s700：將第一含氟氣體和第二含氟氣體在噴淋液的作用下進行噴淋處理

該步驟中，將第一含氟氣體和第二含氟氣體在噴淋液的作用下進行噴淋處理，以便得到含氟漿液。由此，可實現含氟氣體的回收利用，避免尾氣污染環境的問題。發明人發現，因混料裝置和酸解裝置都有溫控裝置，顯著降低了第一含氟氣體和第二含氟氣體中的雜質含量，使得第一含氟氣體和第二含氟氣體中的粉塵含量少，因此，含氟氣體在進行噴淋處理前可無需設置除塵裝置而直接采用噴淋液噴淋處理，含氟氣體和其中的粉塵會溶于噴淋液中，經過濾后，濾渣可返回至酸解裝置循環使用，濾液可用于制備氟鹽。有利于實現含氟氣體的回收和利用，避免尾氣污染環境的問題。

根據本發明的一個實施例，噴淋液的具體類型并不受特別限制，本領域的技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，噴淋液可以為選自水和堿液中的至少之一，其中，堿液可以為氨水。由此，有利于實現含氟氣體的回收和利用，避免尾氣污染環境的問題。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例1

將氟碳鈰稀土礦經球磨裝置球磨，篩分裝置篩分后，獲得粒徑為80-320目的氟碳鈰稀土精礦顆粒；氟碳鈰稀顆粒土精礦經計量后放入事先計量好盛有98wt％濃硫酸的混料裝置中，濃硫酸與氟碳鈰稀土精礦顆粒的質量比為1.4：1，開啟混料裝置的循環冷卻水，控制混料裝置內的溫度小于30攝氏度，充分攪拌10min，形成拌酸均勻的混合漿液，同時產生第一含氟氣體；再將混合漿液經混料裝置的混合漿液出口排出，加入到酸解裝置中，打開引發液(工業水)進液閥門，稀釋混合漿液中的濃硫酸，放出熱量，并通過酸解裝置的輔助加熱裝置，調節酸解裝置內的溫度，在120攝氏度下攪拌30min，緊接著在250攝氏度下酸解1h，形成散狀熟料，同時產生第二含氟氣體；散狀熟料經酸解裝置的熟料出口定量送入浸出裝置，在浸出裝置中，水與熟料按照質量比8：1經計量后放入浸出槽，機械攪拌1h，形成浸出漿液，再將浸出漿液泵送至板框壓濾機壓濾，獲得過濾液和浸出渣，浸出渣渣率為8wt％，分析浸出渣化學成分，將上浸出渣定量分批次返回酸解裝置，而浸出液送入下一段萃取工序。

本實施例的稀土reo(稀土元素氧化物)分解率為95.18％，第一含氟氣體和第二含氟氣體經尾氣吸收塔回收利用氟資源。

實施例2

將氟碳鈰稀土礦經球磨裝置球磨，篩分裝置篩分后，獲得粒徑為80-320目的氟碳鈰稀土精礦顆粒；氟碳鈰稀土精礦顆粒經計量后放入事先計量好盛有98wt％濃硫酸的混料裝置中，濃硫酸與氟碳鈰稀土精礦顆粒的質量比為1.5：1，開啟混料裝置的循環冷卻水，控制混料裝置內的溫度小于30攝氏度，充分攪拌8min，形成拌酸均勻的混合漿液，同時產生第一含氟氣體；再將混合漿液經混料裝置的混合漿液出口排出，加入到酸解裝置中，打開引發液(廢酸)進液閥門，稀釋混合漿液中的濃硫酸，放出熱量，并通過酸解裝置的輔助加熱裝置，調節酸解裝置內的溫度，在130攝氏度下攪拌30min，緊接著在280攝氏度下酸解1h，形成散狀熟料，同時產生第二含氟氣體；散狀熟料經酸解裝置的熟料出口定量送入浸出裝置，在浸出裝置中，水與熟料按照質量比10：1經計量后放入浸出槽，機械攪拌0.5h，形成浸出漿液，再將浸出漿液泵送至板框壓濾機壓濾，獲得過濾液和浸出渣，浸出渣渣率為6.3wt％，分析浸出渣化學成分，將上浸出渣定量分批次返回酸解裝置，而浸出液送入下一段萃取工序。

本實施例的稀土reo(稀土元素氧化物)分解率為96％，第一含氟氣體和第二含氟氣體經尾氣吸收塔回收利用氟資源。

實施例3

將粒徑為80-320目的含有氟碳鈰稀土礦和獨居石的混合礦經計量后放入事先計量好盛有98wt％濃硫酸的混料裝置中，濃硫酸與混合礦的質量比為1.5：1，開啟混料裝置的循環冷卻水，控制混料裝置內的溫度小于30攝氏度，充分攪拌10min，形成拌酸均勻的混合漿液，同時產生第一含氟氣體；再將混合漿液經混料裝置的混合漿液出口排出，加入到酸解裝置中，打開引發液(含有工業水和廢酸的混合液)進液閥門，稀釋混合漿液中的濃硫酸，放出熱量，并通過酸解裝置的輔助加熱裝置，調節酸解裝置內的溫度，在85攝氏度下攪拌30min，緊接著在280攝氏度下酸解2h，形成散狀熟料，同時產生第二含氟氣體；散狀熟料經酸解裝置的熟料出口定量送入浸出裝置，在浸出裝置中，水與熟料按照質量比12：1經計量后放入浸出槽，機械攪拌1h，形成浸出漿液，再將浸出漿液泵送至板框壓濾機壓濾，獲得過濾液和浸出渣，浸出渣渣率為6.8wt％，分析浸出渣化學成分，將上浸出渣定量分批次返回酸解裝置，而浸出液送入下一段萃取工序。

本實施例的稀土reo(稀土元素氧化物)分解率為96％，第一含氟氣體和第二含氟氣體經尾氣吸收塔回收利用氟資源。

實施例4

將粒徑為80-320目的含有氟碳鈰稀土礦和獨居石的混合礦經計量后放入事先計量好盛有98wt％濃硫酸的混料裝置中，濃硫酸與混合礦的質量比為1.4：1，開啟混料裝置的循環冷卻水，控制混料裝置內的溫度小于30攝氏度，充分攪拌15min，形成拌酸均勻的混合漿液，同時產生第一含氟氣體；再將混合漿液經混料裝置的混合漿液出口排出，加入到酸解裝置中，打開引發液(工業水)進液閥門，稀釋混合漿液中的濃硫酸，放出熱量，并通過酸解裝置的輔助加熱裝置，調節酸解裝置內的溫度，在100攝氏度下攪拌30min，緊接著在280攝氏度下酸解2h，形成散狀熟料，同時產生第二含氟氣體；散狀熟料經酸解裝置的熟料出口定量送入浸出裝置，在浸出裝置中，水與熟料按照質量比10：1經計量后放入浸出槽，機械攪拌1h，形成浸出漿液，再將浸出漿液泵送至板框壓濾機壓濾，獲得過濾液和浸出渣，浸出渣渣率為7.2wt％，分析浸出渣化學成分，將上浸出渣定量分批次返回酸解裝置，而浸出液送入下一段萃取工序。

本實施例的稀土reo(稀土元素氧化物)分解率為96％，第一含氟氣體和第二含氟氣體經尾氣吸收塔回收利用氟資源。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。