本發(fā)明涉及一種低酸耗混合稀土精礦濃硫酸分解的方法，屬于濕法冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，每年約有10萬噸的白云鄂博混合稀土精礦（REO～50%；簡稱“50精礦”）采用濃硫酸高溫焙燒分解工藝處理。該工藝中，濃硫酸與50精礦按照酸礦重量比為1.4：1混合后，在溫度500～600℃條件下焙燒2.5~3.0小時(shí)，分解成為硫酸稀土焙燒礦。其中，放射性核素被高溫焙燒固定為難以溶解的“焦磷酸釷”。在此過程中，約有30%左右的濃硫酸以硫酸酸霧、SO2和SO3的形式進(jìn)入混合酸性尾氣。也有些企業(yè)將濃硫酸與尾氣回收的質(zhì)量百分含量為70%硫酸按照1:0.6的比例混合，再與50精礦的按照濃硫酸與50精礦重量比為1.2:1混合焙燒，此時(shí)，每噸50精礦的硫酸的消耗量分別1.2噸的92.5%濃硫酸與0.72噸的70%硫酸。無論哪種方式，其硫酸消耗量、焙燒能耗及尾氣回收能耗均很高。
趙治華等發(fā)明了“分步法硫酸稀土焙燒分解包頭稀土精礦”（申請?zhí)枺?00510063032.7），該發(fā)明將1.1-1.4:1的濃硫酸與包頭精礦混合后，先在100-320℃條件下焙燒1-7小時(shí)，尾氣噴淋吸收；然后將固體無聊在600-680℃條件下，焙燒1-4小時(shí)，產(chǎn)生的尾氣用80-92%的濃硫酸吸收，剩余氣體再用冷卻水噴淋吸收。此發(fā)明很好的將濃硫酸低溫焙燒與高溫焙燒的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了結(jié)合。存在的問題是精礦與硫酸混合后，分別在兩個(gè)爐窯內(nèi)進(jìn)行，分別采用了兩套尾氣吸收系統(tǒng)，且硫酸酸耗較高，整體能耗偏高，尾氣分步吸收后形成的硫酸與氟硅酸副產(chǎn)品的純度均比較低。馬瑩等發(fā)明了“一種稀土精礦濃硫酸低溫焙燒分解工藝”（申請?zhí)枺?2144405.6），該發(fā)明是將精礦與濃硫酸以重量比1.1-1.7：1的比例混合，在150-330℃焙燒。焙燒礦經(jīng)水浸出、過濾，得到水浸液和水浸渣，水浸液中的釷經(jīng)萃取分離得到釷產(chǎn)品。該技術(shù)在低溫條件下實(shí)現(xiàn)稀土礦的提取，但酸耗偏高，水浸液酸度較高，放射性釷的萃取純化過程的防護(hù)級別高，且純釷產(chǎn)品的存放難度大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種旨在解決混合稀土精礦與濃硫酸焙燒過程中，焙燒能耗、濃硫酸消耗與放射性釷溶出與否的矛盾問題，使硫酸消耗量接近理論量的低酸耗混合稀土精礦濃硫酸分解的方法。
本發(fā)明的技術(shù)思路：
（1）在同一爐窯內(nèi)，延長低溫焙燒段時(shí)間，縮短高溫焙燒段時(shí)間，按照較低的酸礦重量比例添加濃硫酸。在低溫焙燒段，焙燒溫度低于甚至遠(yuǎn)低于硫酸分解溫度338℃，加入接近理論量的濃硫酸，控制濃硫酸有效分解稀土精礦而自身不發(fā)生分解。待礦物REO分解率≥92%且硫酸消耗殆盡、硫酸消耗較為徹底時(shí)，物料進(jìn)入高溫區(qū)焙燒。在高溫焙燒段，前端反應(yīng)生成的相對量大的磷酸進(jìn)一步脫水成為焦磷酸，與相對量小的硫酸釷快速反應(yīng)生成“焦磷酸釷”等難溶物。另外，由于低溫焙燒過程中硫酸消耗殆盡，且物料在高溫段的停留時(shí)間短，硫酸的揮發(fā)量與分解量都很低。實(shí)現(xiàn)快速固釷而少量分解硫酸的目的，使得整個(gè)過程尾氣吸收液中的硫酸含量大幅下降，硫酸有效使用率提高。
（2）尾氣經(jīng)噴淋回收的硫酸與氟硅酸的混酸溶液，用于預(yù)處理下一批混合稀土精礦，主要化學(xué)反應(yīng)式為：
3H2SO4+2REFCO3=RE2(SO4)3+2H2O+2CO2↑+2HF
3H2SO4+Ca3(PO4)2=3CaSO4↓+2H3PO4
4H2SO4+CaCe2(CO3)3F2=CaSO4+Ce2(SO4)3+2HF++3H2O+3CO2↑
3H2SO4+Fe2O3=Fe2(SO4)3+3H2O
2HF+REFCO3=REF3+2H2O+2CO2↑
2HF+Fe2(SO4)3= H2SO4+ FeF3↓
6HF+ RE2(SO4)3=3H2SO4+2REF3↓
6HF+ Ce2(SO4)3 =3H2SO4+2CeF3↓
充分利用混酸中少量的酸性較強(qiáng)的硫酸與礦物中氟碳酸鹽、鐵等雜質(zhì)反應(yīng)，生成二氧化碳、水、氟化鐵與極微量的磷酸，過量的氫氟酸將溶出的稀土再次沉淀回礦物中。既充分利用了硫酸，又純化了礦物，降低了礦物焙燒時(shí)對硫酸的消耗。剩余酸溶液采用減壓蒸餾回收氫氟酸。
本發(fā)明的工藝步驟：
（1）將焙燒尾氣吸收酸與REO質(zhì)量百分含量為45%~65%的混合稀土精礦混合浸泡，浸泡溫度為20-60℃，時(shí)間為30-60min；固液分離后，浸泡后的精礦進(jìn)行硫酸焙燒，濾液進(jìn)行減壓蒸餾回收氫氟酸；
（2）浸泡后的精礦水分為8~12at%，干礦重量為浸泡前的90-110%，將浸泡后的精礦與質(zhì)量百分含量為90~99%的濃硫酸按照精礦的干礦重量與濃硫酸重量比例為0.9~1.1:1.0混合焙燒；控制焙燒前端溫度在160~300℃，滯留時(shí)間為120-300min，前端結(jié)束后，精礦REO分解率≥92%；控制后端溫度在500~600℃，滯留時(shí)間為15-30min，焙燒礦經(jīng)水浸、除雜后，得到放射性廢渣與硫酸稀土浸液，尾氣經(jīng)噴淋除塵、逆流吸收后，形成的尾氣吸收酸用于浸泡新一批的混合稀土精礦。
本發(fā)明的效果：混合稀土精礦濃硫酸焙燒過程中，在保證放射性釷不溶出的前提下，充分降低焙燒能耗和濃硫酸消耗，采用新思路處理尾氣吸收酸，降低了生產(chǎn)成本。
附圖說明
圖1為工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
將焙燒尾氣吸收酸與100g的REO質(zhì)量百分含量為52%的混合稀土精礦混合浸泡，常溫，100min。固液分離后，浸泡后的精礦進(jìn)行硫酸焙燒，濾液進(jìn)行減壓蒸餾回收氫氟酸。
浸泡后的精礦水分為9.6 at %，干礦重量為102.6g，按照精礦的干礦重量與濃硫酸重量比例為1:0.95加入97.5g的質(zhì)量百分含量為98%的濃硫酸混合焙燒。前端溫度在240℃，滯留時(shí)間為180min，前端結(jié)束后，精礦REO分解率≥92%?？刂坪蠖藴囟仍?00℃，滯留時(shí)間為20min。焙燒礦經(jīng)水浸、除雜后，得到放射性廢渣與總比放達(dá)標(biāo)的硫酸稀土浸液。尾氣經(jīng)噴淋吸收、除塵后，用于浸泡新一批的混合稀土精礦。
實(shí)施例二
將焙燒尾氣吸收酸與100g的REO質(zhì)量百分含量為64%的混合稀土精礦混合浸泡，常溫，40min。固液分離后，浸泡后的精礦進(jìn)行硫酸焙燒，濾液進(jìn)行減壓蒸餾回收氫氟酸。
浸泡后的精礦水分為8.6 at %，干礦重量為96.2g，按照精礦的干礦重量與濃硫酸重量比例為1:1.05加入101g的質(zhì)量百分含量為98%的濃硫酸混合焙燒。前端溫度在180℃，滯留時(shí)間為210min，前端結(jié)束后，精礦REO分解率≥92%?？刂坪蠖藴囟仍?50℃，滯留時(shí)間為20min。焙燒礦經(jīng)水浸、除雜后，得到放射性廢渣與總比放達(dá)標(biāo)的硫酸稀土浸液。尾氣經(jīng)噴淋吸收、除塵后，用于浸泡新一批的混合稀土精礦。
實(shí)施例三
將焙燒尾氣吸收酸與100g的REO質(zhì)量百分含量為45.2%的混合稀土精礦混合浸泡，50℃，60min。固液分離后，浸泡后的精礦進(jìn)行硫酸焙燒，濾液進(jìn)行減壓蒸餾回收氫氟酸。
浸泡后的精礦水分為10.7 at %，干礦重量為105.2g，按照精礦的干礦重量與濃硫酸重量比例為1.1:1加入116g的質(zhì)量百分含量為98%的濃硫酸混合焙燒。前端溫度在260℃，滯留時(shí)間為270min，前端結(jié)束后，精礦REO分解率≥92%。控制后端溫度在550℃，滯留時(shí)間為30min。焙燒礦經(jīng)水浸、除雜后，得到放射性廢渣與總比放達(dá)標(biāo)的硫酸稀土浸液。尾氣經(jīng)噴淋吸收、除塵后，用于浸泡新一批的混合稀土精礦。