本發(fā)明涉及稀土冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種處理稀土精礦的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

我國的稀土儲(chǔ)量為世界首位，然而在已探明的稀土礦中，大都成分復(fù)雜、稀土含量少，不利于工業(yè)直接應(yīng)用。目前用于工業(yè)生產(chǎn)的混合稀土精礦的品位一般為50％～60％，而原礦的稀土含量則遠(yuǎn)低于此水準(zhǔn)，故需將稀土原礦中的脈石礦物及有害雜質(zhì)成分有效去除，即經(jīng)選礦處理獲得稀土精礦后，再提取稀土。但混合型稀土礦物中含有的稀土磷酸鹽礦物(獨(dú)居石)即使在高溫條件下也十分穩(wěn)定，在常溫下更是難以用酸分解，雖然已有的硫酸焙燒和燒堿分解這兩種方法技術(shù)成熟，并在工業(yè)上大量應(yīng)用，但在環(huán)保、節(jié)能方面存在弊端。

稀土精礦濃硫酸高溫焙燒時(shí)焙燒溫度一般在600～800℃之間，會(huì)產(chǎn)生大量含氟化硅、氟化氫、二氧化硫、三氧化硫等的強(qiáng)酸性廢氣和高放廢渣，目前還沒有經(jīng)濟(jì)有效、為企業(yè)所能接受的處理方法，日積月累對環(huán)境產(chǎn)生的危害越來越不容忽視。

用燒堿分解稀土礦物是一種經(jīng)典的分解方法，燒堿法分解混合型稀土精礦與獨(dú)居石相同，也需要用高品位的稀土精礦作原料。由于分解過程中無酸性有害氣體產(chǎn)生，故無須龐大復(fù)雜的廢氣處理設(shè)備，因此這一工藝已經(jīng)得到了較快推廣。但由于燒堿價(jià)格的上漲，且后續(xù)工藝需要大量的酸進(jìn)行溶解，嚴(yán)重的影響了生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益。

氯化氨焙燒分解混合型稀土精礦提取稀土工藝，是一種通過NH₄Cl在一定溫度條件下分解成HCl使礦物中的稀土氯化為稀土氯化物的方法。該方法需要采用兩次焙燒，第一次，用碳酸鈉與包頭混合型稀土精礦混勻焙燒使混合型稀土精礦中的獨(dú)居石和氟碳鈰礦分解成稀土氧化物和氟化鈉，水洗分離得到的稀土氧化物進(jìn)行第二次焙燒，用氯化氨將在第一次焙燒中生成的稀土氧化物氯化為稀土氯化物，再經(jīng)水洗得到稀土氯化物。如果能克服上述工藝中需要兩次焙燒、兩次水洗等缺點(diǎn)，該工藝將是真正的高效、清潔、資源綜合利用的冶煉工藝。

在專利號為ZL201010145840.9的中國專利中公開了“一種混合稀土精礦液堿焙燒分解提取工藝”，其提出了一種新的分解工藝，將稀土精礦與氫氧化鈉溶液混合，在回轉(zhuǎn)窯中焙燒分解，分解后的礦物綜合提取稀土、氟、磷和鈣等資源，工藝過程無廢氣、廢渣。該技術(shù)的關(guān)鍵是稀土精礦與氫氧化鈉溶液混合后在回轉(zhuǎn)窯中的焙燒分解過程。

但由于料漿進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后水分很快蒸發(fā)，稀土礦和氫氧化鈉在窯頭低溫段會(huì)形成硬塊并結(jié)圈，稀土礦和氫氧化鈉結(jié)圈形成的硬塊硬度很高，常規(guī)的刮板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)窯無法將形成的結(jié)圈刮下來，使焙燒無法連續(xù)進(jìn)行。

公告號為CN102706141A的中國專利公開了“一種防止回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的工藝方法”，其解決稀土精礦硫酸高溫焙燒時(shí)結(jié)圈，該方法通過在回轉(zhuǎn)窯的低溫段設(shè)置回料孔，在高溫段設(shè)置反料孔，回料孔和反料孔在回轉(zhuǎn)窯外部用輸料管連接，使高溫段的焙燒礦部分返回低溫段重新參與焙燒，通過這樣的方式解決了結(jié)圈問題。但在濃硫酸高溫焙燒稀土精礦過程中，主要由于礦酸比失調(diào)等原因造成回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部結(jié)圈現(xiàn)象發(fā)生，其通過將高溫段物料部分返回，緩解礦酸比失調(diào)，以解決結(jié)圈問題。這與稀土礦燒堿焙燒分解的結(jié)圈原理不同，因此上述方法對稀土礦燒堿焙燒分解的結(jié)圈問題不適用。

公告號為CN101824531A的中國專利公開了“一種混合稀土精礦液堿低溫焙燒分解工藝”，其實(shí)現(xiàn)了堿分解混合稀土礦的連續(xù)化生產(chǎn)，工藝過程無廢氣和氨氮廢水，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和資源綜合利用。但上述方法堿用量過高，氫氧化鈉用量高達(dá)稀土精礦質(zhì)量的50％，甚至150％。而燒堿價(jià)格較高，導(dǎo)致該工藝生產(chǎn)成本增加，因此經(jīng)濟(jì)效益較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

對于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，發(fā)明人提出了一種處理稀土精礦的系統(tǒng)和方法。解決了稀土精礦現(xiàn)有技術(shù)中存在“三廢”嚴(yán)重、燒堿用量大成本高、后續(xù)工藝需要大量酸溶解等問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種處理稀土精礦的方法，包含以下步驟：

步驟一：在配料裝置中將稀土精礦、碳酸鈉、氯化劑、硫化劑以及粘結(jié)劑按重量比例進(jìn)行配料并混勻，獲得混合物料；

步驟二：在成型裝置中將混合物料制備成稀土生球團(tuán)；

步驟三：將稀土生球團(tuán)送入旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒，得到熱態(tài)球團(tuán)；

步驟四：將熱態(tài)球團(tuán)水淬，加入氯化鈣在磨礦裝置中進(jìn)行濕式磨礦，得到礦漿；

步驟五：在固液分離淋洗裝置中將礦漿過濾或抽濾，得到濾渣和氯化稀土溶液。

進(jìn)一步地，步驟一中稀土精礦、碳酸鈉、氯化劑、硫化劑以及粘結(jié)劑的配料重量比為100:5-35:30-100:2-30:0.5-10。

進(jìn)一步地，步驟一中的稀土精礦為磷酸鹽礦稀土精礦、氟碳酸鹽礦稀土精礦或混合型稀土精礦。燒堿或純堿能有效分解該類礦物的稀土精礦。優(yōu)選地稀土精礦中REO的含量為30％以上；稀土精礦粒度優(yōu)選為0.074mm以下占60％以上。當(dāng)REO低于30％時(shí)，精礦中雜質(zhì)含量過高，影響反應(yīng)進(jìn)行，且加入的各種添加劑相對較多，導(dǎo)致成本升高。進(jìn)一步地，步驟一中稀土精礦、碳酸鈉、氯化劑、硫化劑以及粘結(jié)劑的配料重量比為100:5-35:30-100:2-30:1-10。

進(jìn)一步地，碳酸鈉為含水結(jié)晶碳酸鈉和/或無水碳酸鈉，氯化劑為氯化鹽，優(yōu)選為氯化鈉固體或溶液。硫化劑為硫磺或硫化礦精礦，優(yōu)選為硫磺。

進(jìn)一步地，粘結(jié)劑為腐殖酸鈉、改性淀粉、羧甲基纖維素鈉、果膠、瓜爾膠、糖漿、糊精中的一種或多種。

進(jìn)一步地，步驟二中稀土生球團(tuán)粒徑為6-16mm，球團(tuán)粒徑過小，影響旋轉(zhuǎn)床處理量；球團(tuán)粒徑過大，影響球團(tuán)受熱均勻，球團(tuán)外層已經(jīng)完全反應(yīng)，而球團(tuán)內(nèi)核可能為未反應(yīng)。

進(jìn)一步地，步驟三中稀土生球團(tuán)不經(jīng)過烘干直接送入旋轉(zhuǎn)床內(nèi)焙燒。含水生球團(tuán)直接入爐焙燒，省去烘干工藝，進(jìn)一步的節(jié)能降耗。直接入爐的稀土生球團(tuán)含水量優(yōu)選為2-4％。如果稀土球團(tuán)含水不足，爐內(nèi)水蒸氣不足，不利于焙燒反應(yīng)。稀土生球團(tuán)含水過高，可能使得球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)開裂。

進(jìn)一步地，步驟三中的焙燒在600-900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)焙燒時(shí)間為30-80min。溫度焙燒溫度過低，焙燒反應(yīng)不發(fā)生或者反應(yīng)速率較慢。焙燒溫度過高，能耗高不經(jīng)濟(jì)，且影響設(shè)備長期的有效運(yùn)行。

進(jìn)一步地，步驟四的濕式磨礦過程中加入的氯化鈣質(zhì)量與熱態(tài)球團(tuán)的質(zhì)量比例為1:100-20:100。磨礦過程中鈣離子與礦漿F-、PO₄^3-、SO₄^2-等離子反應(yīng)生成沉淀，進(jìn)入濾渣中。磨礦過程中礦漿濃度為45％-85％。

進(jìn)一步地，步驟四中礦漿的細(xì)度為0.074mm以下大于80％。

進(jìn)一步地，稀土精礦經(jīng)旋轉(zhuǎn)床焙燒后，生成易溶于水的稀土氯化物，水洗過程中富集進(jìn)入水溶液，實(shí)現(xiàn)與鈣、鋁、鐵、硅、磷、鎂、硫等雜質(zhì)的分離。

此外，本發(fā)明還提供了一種使用前述方法處理稀土精礦的系統(tǒng)，包括配料裝置、成型裝置、旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置、水淬裝置、磨礦裝置以及固液分離淋洗裝置。

稀土精礦在配料裝置中完成配料獲得混合物料后將混合物料送入成型裝置，由成型裝置將其制備成稀土生球團(tuán)。隨后，稀土生球團(tuán)被送入旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒。

旋轉(zhuǎn)床具有環(huán)形爐底、外殼、螺旋給料裝置以及出料口，環(huán)形爐底與外殼形成焙燒腔，在環(huán)形爐底的正上方均勻布置有熱輻射管，采用輻射管進(jìn)行加熱。輻射管優(yōu)選為蓄熱式燃?xì)廨椛涔?，即可燃?xì)怏w在輻射管能燃燒放熱，進(jìn)行熱輻射，同時(shí)熱輻射管兩端連接有兩個(gè)蓄熱體以預(yù)熱氣體，進(jìn)行蓄熱式燃燒加熱。采用蓄熱式燃燒方法加熱，對降低焙燒工藝的能耗和提高加熱溫度均具有重要意義。所用可燃?xì)怏w可為低熱值的燃?xì)馊绺郀t煤氣、煤制氣等，優(yōu)選的氣體熱值最低可達(dá)700～800大卡。通過螺旋給料裝置送料時(shí)采用給料堆積法對進(jìn)料口進(jìn)行密封；旋轉(zhuǎn)床出料口直接連接水淬裝置，以防止?fàn)t內(nèi)氣體從進(jìn)料口、出料口逸出污染環(huán)境。在環(huán)形爐膛的外側(cè)壁，環(huán)形的近給料口位置設(shè)置有煙道出口，煙氣由引風(fēng)機(jī)導(dǎo)出，可調(diào)整引風(fēng)機(jī)功率調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)氣壓為微負(fù)壓(例如-5pa～-50pa)。在環(huán)形爐膛的側(cè)壁，環(huán)形的中間位置設(shè)置有進(jìn)氣口，根據(jù)焙燒反應(yīng)狀態(tài)，適時(shí)補(bǔ)入少量空氣或氧氣。旋轉(zhuǎn)床焙燒區(qū)別于回轉(zhuǎn)窯、隧道窯等其他設(shè)備焙燒。旋轉(zhuǎn)床采用燃?xì)廨椛涔芗訜?，焙燒空間為密閉式空間，將爐內(nèi)焙燒氣氛與燃燒氣體或外界空氣有效隔開，減少對爐內(nèi)氣氛的攪動(dòng)與稀釋，更有利于焙燒反應(yīng)的順利進(jìn)行，可有效減少氯化劑與硫化劑用量。密閉的焙燒空間，加強(qiáng)了對焙燒過程中產(chǎn)生的廢氣和有害氣體的控制和處理，避免了氣體泄漏污染周圍空氣，所以采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行焙燒環(huán)保指標(biāo)量良好。

稀土生球團(tuán)均勻平鋪于旋轉(zhuǎn)床環(huán)形爐底隨爐底進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于受熱輻射管加熱，溫度逐漸升高，球團(tuán)中的水分與結(jié)晶水蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸氣。升溫過程中，當(dāng)溫度達(dá)到600℃左右時(shí)，稀土精礦在碳酸鈉的作用下開始分解生成稀土氧化物，同時(shí)氯化劑在硫化劑、氧氣、水蒸氣等作用下經(jīng)過一系列復(fù)雜反應(yīng)形成大量HCl與Cl₂混合氣體。稀土氧化物或稀土精礦在HCl與Cl₂混合氣體的作用下反應(yīng)生成為稀土氯化物，而此時(shí)鈣、鋁、硅、鎂等雜質(zhì)反應(yīng)困難，幾乎不發(fā)生反應(yīng)，因此為后續(xù)稀土氯化物被水洗溶于水溶液，與鈣、鋁、硅、鎂、鐵等雜質(zhì)分離提供了良好的前提條件。

經(jīng)過焙燒獲得的熱態(tài)球團(tuán)直接進(jìn)入到水淬裝置進(jìn)行水淬并加入氯化鈣在磨礦裝置中進(jìn)行濕式磨礦得到礦漿，隨后送入固液分離淋洗裝置中將礦漿過濾或抽濾并淋洗，獲得濾渣和氯化稀土溶液。

本發(fā)明的處理稀土精礦的系統(tǒng)與方法具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明中采用旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行密閉式焙燒，能有效控制煙塵產(chǎn)生，對焙燒過程中產(chǎn)生的有害氣體也能進(jìn)行有效控制防治外逸，具有重要的環(huán)保意義；

(2)本發(fā)明中采用旋轉(zhuǎn)床采用蓄熱式燃?xì)鉄彷椛涔苓M(jìn)行加熱，一方面節(jié)能降耗，另一方面焙燒氣氛與燃?xì)?、外界分離，減少了對焙燒氣氛的稀釋，更有利于反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)還減少了加入劑的加入量，降低消耗成本；

(3)本發(fā)明中無需大量燒堿焙燒，焙燒產(chǎn)物又不需大量酸溶解，也無需多次焙燒、水洗，直接進(jìn)行一步焙燒-水洗，即可稀土氯化物產(chǎn)品，工藝簡單，成本較低，經(jīng)濟(jì)效益較好。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)在與附圖結(jié)合對實(shí)施例進(jìn)行的描述中將更加明顯并容易理解，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的處理稀土精礦的方法的流程示意圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的處理稀土精礦的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，在示例性實(shí)施例中所示的本發(fā)明的實(shí)施例僅是說明性的。雖然在本發(fā)明中僅對少數(shù)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易領(lǐng)會(huì)在未實(shí)質(zhì)脫離本發(fā)明主題的教導(dǎo)情況下，多種修改是可行的。相應(yīng)地，所有這樣的修改都應(yīng)當(dāng)被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對以下示例性實(shí)施例的設(shè)計(jì)、操作條件和參數(shù)等做出其他的替換、修改、變化和刪減。

實(shí)施例一

參考圖1和圖2，將REO含量為20％的磷酸鹽礦稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、黃鐵礦精礦(硫化劑)、腐殖酸鈉(粘結(jié)劑)的按重量比例100：20：30：2：5在配料裝置S100中配料混勻并在成型裝置S200中制備球團(tuán)，制得粒徑為12mm-16mm的稀土生球團(tuán)，球團(tuán)含水2％。稀土生球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900℃，球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300內(nèi)停留時(shí)間為30min。旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300采用燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，控制爐內(nèi)氣壓控制為微負(fù)壓-30pa～-50pa。焙燒后熱態(tài)球團(tuán)從旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300直接送入水淬裝置S400進(jìn)行水淬，添加熱態(tài)球團(tuán)1％重量的氯化鈣在磨礦裝置S500中進(jìn)行濕式磨選，磨礦過程中礦漿濃度為60％，得到細(xì)度為0.074mm以下占80％的礦漿。隨后送入固液分離淋洗裝置S600對礦漿抽濾，并將濾餅加水淋洗，得到氯化稀土溶液和濾渣。稀土總收率達(dá)83.4％。

實(shí)施例二

參考圖1和圖2，將REO含量為48％的氟碳酸鹽礦稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、硫磺(硫化劑)、腐殖酸鈉(粘結(jié)劑)的按重量比例100：5：100：30：7在配料裝置S100中配料混勻并在成型裝置S200中制備球團(tuán)，制得粒徑為8mm-12mm的稀土生球團(tuán)，球團(tuán)含水3％。稀土生球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為800℃，球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300內(nèi)停留時(shí)間為60min。旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300采用燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，控制爐內(nèi)氣壓控制為微負(fù)壓-10pa～-20pa。焙燒后熱態(tài)球團(tuán)從旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300直接送入水淬裝置S400進(jìn)行水淬，添加熱態(tài)球團(tuán)5％重量的氯化鈣在磨礦裝置S500中進(jìn)行濕式磨選，磨礦過程中礦漿濃度為45％，得到細(xì)度為0.074mm以下占85％的礦漿。隨后送入固液分離淋洗裝置S600對礦漿抽濾，并將濾餅加水淋洗，得到氯化稀土溶液和濾渣。稀土總收率達(dá)90.4％。

實(shí)施例三

參考圖1和圖2，將REO含量為60％的混合稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、硫磺(硫化劑)、改性淀粉(粘結(jié)劑)的按重量比例100：35：100：30：10在配料裝置S100中配料混勻并在成型裝置S200中制備球團(tuán)，制得粒徑為6mm-10mm的稀土生球團(tuán)，球團(tuán)含水4％。稀土生球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為600℃，球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300內(nèi)停留時(shí)間為80min。旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300采用燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，控制爐內(nèi)氣壓控制為微負(fù)壓-5pa～-10pa。焙燒后熱態(tài)球團(tuán)從旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300直接送入水淬裝置S400進(jìn)行水淬，添加熱態(tài)球團(tuán)15％重量的氯化鈣在磨礦裝置S500中進(jìn)行濕式磨選，磨礦過程中礦漿濃度為85％，得到細(xì)度為-200目占95％的礦漿。隨后送入固液分離淋洗裝置S600對礦漿抽濾，并將濾餅加水淋洗，得到氯化稀土溶液和濾渣。稀土總收率達(dá)95.4％。

實(shí)施例四

參考圖1和圖2，將REO含量為60％的混合稀土精礦、碳酸鈉、氯化鈉、硫磺(硫化劑)、羧甲基纖維素鈉(粘結(jié)劑)的按重量比例100：25：30：2：0.5在配料裝置S100中配料混勻并在成型裝置S200中制備球團(tuán)，制得粒徑為6mm-10mm的稀土生球團(tuán)，球團(tuán)含水3％。稀土生球團(tuán)采用旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為700℃，球團(tuán)在旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300內(nèi)停留時(shí)間為70min。旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300采用燃?xì)廨椛涔苓M(jìn)行密閉式輻射加熱，控制爐內(nèi)氣壓控制為微負(fù)壓-5pa～-20pa。焙燒后熱態(tài)球團(tuán)從旋轉(zhuǎn)床焙燒裝置S300直接送入水淬裝置S400進(jìn)行水淬，添加熱態(tài)球團(tuán)20％重量的氯化鈣在磨礦裝置S500中進(jìn)行濕式磨選，磨礦過程中礦漿濃度為70％，得到細(xì)度為0.074mm以下占90％的礦漿。隨后送入固液分離淋洗裝置S600對礦漿抽濾，并將濾餅加水淋洗，得到氯化稀土溶液和濾渣。稀土總收率達(dá)93.2％。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。