一種防止混合稀土礦結塊的焙燒方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于礦石冶煉技術領域，具體涉及一種在混合稀土礦的碳酸鈉分解過程中防止礦粉結塊的焙燒方法。
【背景技術】
[0002]稀土礦的開發利用對各行業有著重要的意義，如何最大限度有效地開采稀土礦并減少開采過程中的浪費及污染也是稀土礦開采過程中有待解決的問題。目前稀土礦尤其是包頭混合稀土礦主要采用濃硫酸強化高溫焙燒技術，鐵、磷、釷大部分被“燒死”在渣中，含釷放射性廢渣及含氟、硫廢氣對環境污染嚴重，有價元素未得到綜合利用，造成資源浪費。
[0003]雖然濃硫酸高溫焙燒技術已經應用在稀土冶煉中有近30年的歷史，對稀土礦產資源的開發利用尤其是生產適合國家需求的稀土產品起了重要作用。但是該工藝產生的含釷放射性廢渣及含氟、硫廢氣對環境污染嚴重，有價元素氟、磷、釷一直未得以綜合回收，力口之酸氣腐蝕設備嚴重，環保困難，產生的“三廢”污染問題隨著稀土生產的加大，日益突出。近年來研制的各種冶煉方法，包括燒堿法焙燒、濃硫酸低溫焙燒和碳酸鈉焙燒方法由于各種因素，大多處于實驗室階段，還未得到工業應用。但是，發展基于堿法的集成焙燒新技術，仍是解決礦物焙燒污染以及資源綜合回收的最有效方法之一。其中，碳酸鈉焙燒法被認為是較為清潔的冶煉流程。然而碳酸鈉焙燒法在焙燒階段存在一個突出的技術瓶頸就是焙燒過程中的結塊問題。
[0004]本發明人在前期的研究工作中從焙燒方式和設備角度，已經開發了一系列解決碳酸鈉焙燒過程中結塊問題的方法，例如:CN102494535A公開的一種防結圈焙燒回轉窯及焙燒方法，回轉窯的內部放置有研磨體，并設置有螺旋式帶形導軌；帶形導軌內部中空，外沿與回轉窯內壁緊密貼合。在焙燒過程中，物料與回轉窯內部的研磨體一同焙燒，與此同時研磨體對物料進行研磨，隨著回轉窯的旋轉，研磨體與物料沿帶形導軌向出料端移動，最終出料。CN102424912A公開的一種礦粉包埋熔劑制備球團的方法，即首先制備得到熔劑球團；然后進行第二次造球，使礦粉包埋熔劑球團；再進行干燥、焙燒，得到球團，縮短了焙燒時間，減少了能耗，并且解決了球團在焙燒過程中容易粘結的問題。
[0005]但是，目前報道的解決結塊問題的技術多為從設備或焙燒方式的角度解決碳酸鈉焙燒的結塊問題。迄今為止，尚沒有報道從焙燒流程設計的角度解決該問題。本發明著眼于焙燒流程，旨在解決氟碳鈰礦和獨居石混合稀土精礦在碳酸鈉焙燒過程中的結塊問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的之一在于提供一種在混合稀土礦的碳酸鈉分解過程中防止礦粉結塊的焙燒方法，所述方法是通過兩步法焙燒實現的。首先礦物在空氣中焙燒將大部分的氟碳鈰礦分解；然后再將剩余的大部分獨居石在碳酸鈉的作用下分解。與原混合礦碳酸鈉直接焙燒相比，一是焙燒不再易結塊；二是大大節省了試劑碳酸鈉的用量。本發明設計合理，易于操作，便于工業化放大。
[0007]為了達到上述目的之一，本發明采用如下制備方法:
[0008]一種防止混合稀土礦結塊的焙燒方法，包括如下步驟:
[0009](I)將混合稀土礦在空氣中直接焙燒；
[0010](2)將步驟(I)焙燒產物使用硫酸浸出；
[0011](3)將步驟(2)的酸浸渣水洗，干燥，干燥渣再與碳酸鈉混合焙燒，酸浸渣即硫酸浸取后的固體渣。
[0012]本發明的焙燒方法首先是空氣焙燒和酸浸過程，可以將大部分氟碳鈰礦除去，研究表明對第二步獨居石的分解大有益處，既防止了焙燒過程中的結塊，并且也可大大減少碳酸鈉的使用量。
[0013]作為優選技術方案，本發明所述的焙燒方法，步驟(I)中焙燒的溫度為300-900 V，例如為 330 O、360 V、420 °C >500 °C >550 °C >610 °C >680 °C >750 °C >830 °C >880 V
等。焙燒溫度過低，混合稀土礦中的氟碳鈰礦分解不完全；焙燒溫度過高，混合稀土礦容易在焙燒過程中燒結。這些都不易于空氣焙燒后稀土的酸浸，因此，本發明此步驟選擇焙燒的溫度為 300-900°C，優選為 400-700°C。
[0014]優選地，所述焙燒的時間為0.5h以上，例如為0.8h、l.5h、2.5h、4h、6h等，優選為l-3h。
[0015]作為優選技術方案，本發明所述的焙燒方法，步驟(2)中硫酸的濃度為0.5_6mol/L,例如為 0.7mol/L、1.lmol/L、1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L、3.6mol/L、5.0mol/L、5.5mol/L等。合適的硫酸濃度，易于使稀土浸出。硫酸濃度太低，稀土不易浸出；硫酸濃度太高，浸出的稀土容易形成硫酸復鹽沉淀，降低稀土浸出率，因此，本發明選擇浸出液硫酸的濃度為0.5-6mol/L，優選為l_4mol/L。
[0016]優選地，步驟(2)中硫酸浸出時的固液比為0.2-3:5g/ml，例如為0.5:5g/ml、
0.9: 5g/ml、1.5: 5g/ml、2: 5g/ml、3.5: 5g/ml、4:5g/ml、4.7: 5g/ml 等，優選為 1: 5g/ml。合適的浸出固液比，可以優化酸浸過程。固液比太低，硫酸消耗太多，不利于節能減排；固液比太高，硫酸溶液不夠用，不利于稀土浸出。
[0017]作為優選技術方案，本發明所述的焙燒方法，步驟(3)中水洗為將酸浸渣水洗至近中性，如水洗至洗滌后水的pH值為6-8。如果酸浸渣呈酸性，在接下來的碳酸鈉焙燒過程中，酸浸渣所含的酸會消耗部分碳酸鈉，因此，將酸浸渣水洗至近中性。
[0018]優選地，步驟(3)中干燥渣與碳酸鈉的質量比為0.2-5:1，例如為0.4:1、0.8:1、
1.5:1,2.5:1,3.6:1,4.7:1 等，優選為 0.5-2:1。
[0019]優選地，步驟(3)中焙燒的溫度為500-900°C，例如為550°C、610°C、660°C、75(rC、880°C等，優選為 650-850°C。
[0020]焙燒過程中碳酸鈉用量和焙燒溫度直接影響結塊問題。過多的碳酸鈉用量以及過高的焙燒溫度容易使焙燒結塊；過低的碳酸鈉用量以及過低的焙燒溫度使焙燒燒不透。因此，本發明通過大量的研究選擇干燥渣與碳酸鈉的質量比為0.2-5:1，干燥渣與碳酸鈉焙燒的溫度為500-900°C。
[0021]優選地，所述焙燒的時間為0.5h以上，例如為0.8h、l.5h、2.5h、4h、6h等，優選為l-3h。
[0022]作為優選技術方案，本發明所述的焙燒方法，所述的混合稀土礦含有氟碳鈰礦和獨居石，二者以任意比例混合，優選包頭混合稀土精礦。
[0023]優選地，所述混合稀土礦為100-600目，優選為200-400目；稀土礦的目數太高，礦粉太細，容易結塊；目數太低，礦物太粗，燒不透。
[0024]優選地,所述混合稀土礦中的氧化稀土質量含量為20%以上,優選為50-60%。礦物的氧化稀土含量太低即礦的品味太低，焙燒成本高，沒有經濟效益。因此，選擇具有合適氧化稀土含量的礦物為原料使用本發明的方法焙燒才能帶來一定的經濟效益。
[0025]作為優選技術方案，本發明所述的焙燒方法，包括以下步驟:
[0026](I)將含有氟碳鈰礦和獨居石的混合稀土礦在空氣中300_900°C下直接焙燒0.5h以上；所述混合稀土礦中的氧化稀土質量含量為20%以上；
[0027](2)將步驟⑴焙燒產物按固液比為0.2-3:5g/ml，使用0.5-6mol/L的硫酸浸出；
[0028](3)將步驟(2)的酸浸渣水洗至近中性，干燥，干燥渣再與碳酸鈉以0.2-5:1的質量比混合，500-900°C下焙燒0.5h以上。
[0029]本發明采用兩步法焙燒，與原混合礦碳酸鈉直接焙燒相比，