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CN111004932A - 一种独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法 - Google Patents

一种独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法 Download PDF

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CN111004932A CN201911362850.5A CN201911362850A CN111004932A CN 111004932 A CN111004932 A CN 111004932A CN 201911362850 A CN201911362850 A CN 201911362850A CN 111004932 A CN111004932 A CN 111004932A
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Abstract

本发明属于稀土矿独居石冶炼技术领域，具体涉及一种独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法。以碱饼为原料，在碱饼制浆槽中加入钍萃余进行制浆，浆体送至碱液高位槽转存后与盐酸高位槽中的盐酸一并送入连续优溶槽进行溶解反应，在六级连续优溶槽中第三级槽体中控制反应余酸pH值在1.5～2.2范围内，并在该槽体内补加初始碱饼浆体，控制第六级槽体中余酸pH值为3.8～4.5，达到盐酸优溶的目的。本发明通过创造性地采用六连体盐酸优溶罐，一改现行常用的间歇式生产方式为连续化生产，极大地提高了生产效率，增加了产品的批次稳定性，提高了热使用效率从而降低能耗，且降低了盐酸的消耗量。

Description

一种独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法
技术领域
本发明属于稀土矿独居石冶炼技术领域，具体涉及一种独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法。
背景技术
随着科学技术的发展，稀土元素因其特殊的物理与化学性能在多领域得到广泛应用。独居石是分布最广也是最重要的稀土矿物之一，富含稀土、铀、钍等宝贵资源，化学表达式为(Ce、La、Th)PO4。长期以来，独居石精矿主要用作提取氯化稀土和磷，目前我国独居石冶炼生产的企业大都采用烧碱浸煮工艺，产生的碱饼进入后段盐酸优溶工艺，用以生产氯化稀土。该过程产生的优溶渣可进行放射性元素回收处理。
对独居石碱饼进行盐酸优溶处理，现行的工艺大都采用间歇式反应工艺，即在一个反应釜中添加碱饼和盐酸，调整好pH，加热一定时间进行优溶，然后煮沸、陈化、过滤。该工艺的缺陷在于生产效率较低，能耗高，盐酸消耗多，产品的批次稳定性不足，只适合小作坊生产，无法实现大规模的工业生产。
本发明致力于对独居石精矿经碱分解产生的碱饼进行六级连续优溶处理，可以提高热使用效率，降低能耗，降低盐酸消耗量，提高产品的批次稳定性。同时，工艺过程中，本发明能提高碱饼溶解率，最大限度地回收稀土资源，使独居石碱饼中的稀土元素收率达到≥93％，铀、钍、铁、锆、铝、硅等元素留在优溶渣中，进入下段铀、钍回收工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，以克服现行独居石碱饼盐酸优溶采用间歇式反应工艺的种种缺陷。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，以碱饼为原料，在碱饼制浆槽中加入钍萃余进行制浆，浆体送至碱液高位槽转存后与盐酸高位槽中的盐酸一并送入连续优溶槽进行溶解反应，在六级连续优溶槽中第三级槽体中控制反应余酸pH值在1.5～2.2范围内，并在该槽体内补加初始碱饼浆体，控制第六级槽体中余酸pH值为3.8～4.5，达到盐酸优溶的目的。
以碱分解工序制备的合格碱饼为原料。
盐酸起始浓度为6.5mol/L。
调整pH后的盐酸优溶矿浆送入优溶液煮沸槽，控制煮沸时间为1h，然后送入优溶陈化槽中，控制陈化时间为8-12h，以确保碱饼中的稀土元素进入液相中，铀、钍、铁、锆、铝、硅其他元素充分水解形成不溶物；陈化后的优溶浆体送至优溶渣制浆槽，根据过滤批次，依次送至板框过滤机中进行固液分离。
滤液进入优溶清液槽中转存，根据除放反应批次送入除放反应器，在除放反应器中加入配制好的氯化钡、硫化钠溶液进行除放反应，借助硫酸钡的载带沉降作用，将溶液中微量的镭除去；除放反应后的浆体送入除放陈化槽中进行陈化反应，进一步强化除放反应及沉淀效果；除放陈化后物料送入板框过滤机中进行固液分离，滤渣为氯化稀土除放渣，密封封存；滤液为氯化稀土溶液，依次送入氯化稀土浓缩结晶设备、自动称重包装机组中制备满足GB/T4148-2003的氯化稀土产品；滤饼送入优溶渣制浆槽中，加入全溶渣板框洗水与酸化水进行调浆后，送入盐酸全溶工序。
盐酸溶解的起始温度是90℃，控制溶解温度85～90℃，反应4-6h，控制溶解余酸pH为1.5-2.2。
在该槽体内补加初始碱饼投加量10％的碱饼浆体。
本发明所取得的有益效果为：
本发明通过创造性地采用六连体盐酸优溶罐，一改现行常用的间歇式生产方式为连续化生产，极大地提高了生产效率，增加了产品的批次稳定性，提高了热使用效率从而降低能耗，且降低了盐酸的消耗量。本发明还可通过控制停留时间，对不同品相矿物(碱饼)的盐酸优溶反应进行精确控制，以提高企业对不同品相矿物的处理能力。本发明能提高碱饼溶解率，使独居石碱饼中的稀土元素收率达到≥93％。
附图说明
图1为独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明所述独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法为：以碱分解工序制备的合格碱饼为原料，在碱饼制浆槽中加入钍萃余(含少量盐酸)进行制浆，浆体送至碱液高位槽转存后与盐酸高位槽中的盐酸一并送入连续优溶槽进行溶解反应，控制起始酸度为6.5mol/L，在连续优溶槽中第三级槽体中控制反应余酸pH值在1.5～2.2范围内，并在该槽体内补加初始碱饼投加量10％左右的碱饼浆体，控制第六级槽体中余酸pH值约为4.5左右，达到盐酸优溶的目的。
主要组份溶度积见表1：
表1主要组份沉淀pH及溶度积
Figure BDA0002337660950000031
由表1可以看出，控制pH值在4.5左右，钍、铁、铀和稀土能够较好的分离。
调整pH后的盐酸优溶矿浆送入优溶液煮沸槽，控制煮沸时间为1h，然后送入优溶陈化槽中(根据具体情况，也可在煮沸槽中进行陈化)，控制陈化时间为8-12h，以确保碱饼中的稀土元素进入液相中，铀、钍、铁、锆、铝、硅等其他元素充分水解形成不溶物(优溶渣)。陈化后的优溶浆体送至优溶渣制浆槽，根据过滤批次，依次送至板框过滤机中进行固液分离。
滤液进入优溶清液槽中转存，根据除放反应批次送入除放反应器，在除放反应器中加入配制好的氯化钡、硫化钠溶液进行除放反应，借助硫酸钡的载带沉降作用，将溶液中微量的镭除去；除放反应后的浆体送入除放陈化槽中进行陈化反应，进一步强化除放反应及沉淀效果。除放陈化后物料送入板框过滤机中进行固液分离，滤渣为氯化稀土除放渣，密封封存；滤液为氯化稀土溶液，依次送入氯化稀土浓缩结晶设备(成套设备)、自动称重包装机组中制备满足GB/T 4148-2003的氯化稀土产品。
滤饼送入优溶渣制浆槽中，加入全溶渣板框洗水与酸化水进行调浆后，送入盐酸全溶工序。
盐酸优溶过程主要反应如下：
RE(OH)3+3HCl＝RECl3+3H2O…………………………………(1)
Th(OH)4+4HCl＝ThCl4+4H2O…………………………………(2)
Fe(OH)3+3HCl＝FeCl3+4H2O…………………………………(3)
在盐酸溶解过程中，Na2U2O7也被盐酸分解，以U4+和UO2 2+形式存在溶液中。
由上图可以看出，本发明的重点在于采用了六连优溶罐，在一级罐体中加入过量盐酸，使碱饼充分溶解，然后在第三级优溶罐中加入碱饼浆液反调，提高pH至第六级优溶罐pH达到4.5，使稀土元素全部溶解在液相，其他元素进入固相(底浆)，从而达到回收稀土元素的目的。
创造性地采用了六连体优溶罐，使得酸溶反应和生产连续化。六级连续盐酸优溶反应中，在一级反应釜中添加过量盐酸，使得盐酸溶解反应充分，提高碱饼的溶解率。在第三级反应釜中添加一定量的碱饼浆液，用以调节后段反应pH，使第六级反应釜中物料pH控制在3.8-4.5范围内。通过后段的煮沸工艺，使稀土元素进入液相中，铀、钍、铁、锆、铝、硅等其他元素充分留在优溶渣中。初始加入盐酸过量，盐酸起始浓度为6.5mol/L，盐酸溶解的起始温度是90℃，控制溶解温度85～90℃，反应4-6h，控制溶解余酸pH为1.5-2.2，然后充分溶解。在第三级优溶槽中，碱饼的反调比例是初始投入碱饼量的10％左右(可根据具体情况进行调整)，溶解后余酸，即第六罐体中物料pH为3.8-4.5，煮沸1h，陈化8-12h，再进行板框过滤。陈化液进行板框过滤，其滤渣要进行酸洗和水洗后反复过滤，以达到稀土元素的充分回收。
【实施例1】
如前面具体方案要求，通过如下工艺过程：碱饼→六级连续盐酸优溶→溶液调整→煮沸→陈化→固液分离→多级洗涤→优溶渣；优溶滤液→去放射性→固液分离→蒸发浓缩→冷却结晶→氯化稀土产品。将碱分解工序制备的碱饼，和盐酸通过泵连续打入六连罐一级罐中，保证盐酸过量(控制第三级优溶罐中物料pH值在1.5～2.0范围内)，再加入碱饼反调pH值，控制第六级优溶罐中物料pH＝4.5，反应时间为4-6h，再煮沸(1h)后陈化(8-12h)，以确保碱饼中的稀土元素进入液相中，铀、钍、铁、锆、铝、硅等其他元素充分水解形成不溶物(优溶渣)，通过板框过滤(此过程，进行了滤渣酸洗、水洗然后重新过滤一次)，得到氯化稀土产品和优溶渣。经分析，碱饼中的氯化稀土收率为94％。
【实施例2】
工艺过程完全同于实施例1，只在第三级优溶罐体中加入碱饼反调后，第六级优溶罐中物料pH＝4.2。经分析，碱饼中氯化稀土的收率为93％。
【实施例3】
工艺过程完全同于实施例1，只在第三级优溶罐体中加入碱饼反调后，第六级优溶罐中物料pH＝4.1。经分析，碱饼中氯化稀土的收率为94％。
本发明提供了一种对独居石碱饼(经过烧碱分解得到)进行连续化盐酸优溶的方法，其特征在于创造性地采用了六连体盐酸优溶罐。本发明一改现行常用的间歇式生产方式为连续化生产，其优势在于极大地提高了生产效率，增加了产品的批次稳定性，提高了热使用效率从而降低能耗，且降低了盐酸的消耗量。本发明的另一大优势在于，可通过控制停留时间，对不同品相矿物(碱饼)的盐酸优溶反应进行精确控制，以提高企业对不同品相矿物的处理能力。本发明的工艺控制点(KPI)为初始酸溶pH值控制在1.5-2.2，酸溶后段及煮沸工艺pH值控制在3.8-4.5，连续酸溶温度控制在85-90℃，酸溶停留时间控制在4-6h，煮沸时间1h，煮沸后陈化8-12h。本发明能提高碱饼溶解率，使独居石碱饼中的稀土元素收率达到≥93％，铀、钍、铁、锆、铝、硅等元素留在优溶渣中，进入下段铀、钍回收工艺。

Claims (7)

1.一种独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，其特征在于：以碱饼为原料，在碱饼制浆槽中加入钍萃余进行制浆，浆体送至碱液高位槽转存后与盐酸高位槽中的盐酸一并送入连续优溶槽进行溶解反应，在六级连续优溶槽中第三级槽体中控制反应余酸pH值在1.5～2.2范围内，并在该槽体内补加初始碱饼浆体，控制第六级槽体中余酸pH值为3.8～4.5，达到盐酸优溶的目的。
2.根据权利要求1所述的独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，其特征在于：以碱分解工序制备的合格碱饼为原料。
3.根据权利要求1所述的独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，其特征在于：盐酸起始浓度为6.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，其特征在于：调整pH后的盐酸优溶矿浆送入优溶液煮沸槽，控制煮沸时间为1h，然后送入优溶陈化槽中，控制陈化时间为8-12h，以确保碱饼中的稀土元素进入液相中，铀、钍、铁、锆、铝、硅其他元素充分水解形成不溶物；陈化后的优溶浆体送至优溶渣制浆槽，根据过滤批次，依次送至板框过滤机中进行固液分离。
5.根据权利要求4所述的独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，其特征在于：滤液进入优溶清液槽中转存，根据除放反应批次送入除放反应器，在除放反应器中加入配制好的氯化钡、硫化钠溶液进行除放反应，借助硫酸钡的载带沉降作用，将溶液中微量的镭除去；除放反应后的浆体送入除放陈化槽中进行陈化反应，进一步强化除放反应及沉淀效果；除放陈化后物料送入板框过滤机中进行固液分离，滤渣为氯化稀土除放渣，密封封存；滤液为氯化稀土溶液，依次送入氯化稀土浓缩结晶设备、自动称重包装机组中制备满足GB/T4148-2003的氯化稀土产品；滤饼送入优溶渣制浆槽中，加入全溶渣板框洗水与酸化水进行调浆后，送入盐酸全溶工序。
6.根据权利要求1所述的独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，其特征在于：盐酸溶解的起始温度是90℃，控制溶解温度85～90℃，反应4-6h，控制溶解余酸pH为1.5-2.2。
7.根据权利要求1所述的独居石碱饼的六连罐连续化盐酸优溶方法，其特征在于：在该槽体内补加初始碱饼投加量10％的碱饼浆体。
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