稀土是如何提煉出來(lái)

【專(zhuān)家解說(shuō)】：稀土生產(chǎn)與分離 概述 　　稀土市場(chǎng)是一個(gè)多元化的市場(chǎng)，它不只是一個(gè)產(chǎn)品，而是15個(gè)稀土元素和釔、鈧及其各種化合物從純度46%的氯化物到99.9999%的單一稀土氧化物及稀土金屬，均具有多種多樣的用途。加上相關(guān)的化合物和混合物，產(chǎn)品不計(jì)其數(shù)。首先從最初的礦石開(kāi)采起，我們逐一介紹稀土的分離方法和冶煉過(guò)程。 稀土選礦 　　選礦是利用組成礦石的各種礦物之間的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，采用不同的選礦方法，借助不同的選礦工藝，不同的選礦設(shè)備，把礦石中的有用礦物富集起來(lái)，除去有害雜質(zhì)，并使之與脈石礦物分離的機(jī)械加工過(guò)程。 　　當(dāng)前我國(guó)和世界上其它國(guó)家開(kāi)采出來(lái)的稀土礦石中，稀土氧化物含量只有百分之幾，甚至有的更低，為了滿(mǎn)足冶煉的生產(chǎn)要求，在冶煉前經(jīng)選礦，將稀土礦物與脈石礦物和其它有用礦物分開(kāi)，以提高稀土氧化物的含量，得到能滿(mǎn)足稀土冶金要求的稀土精礦。 稀土礦的選礦一般采用浮選法，并常輔以重選、磁選組成多種組合的選礦工藝流程。 　　內(nèi)蒙古白云鄂博礦山的稀土礦床，是鐵白云石的碳酸巖型礦床，在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物(除氟碳鈰礦、獨(dú)居石外，還有數(shù)種含鈮、稀土礦物)。 采出的礦石中含鐵30%左右，稀土氧化物約5%。在礦山先將大礦石破碎后，用火車(chē)運(yùn)至包頭鋼鐵集團(tuán)公司的選礦廠(chǎng)。選礦廠(chǎng)的任務(wù)是將Fe2O3從33%提高到55%以上，先在錐形球磨機(jī)上磨礦分級(jí)，再用圓筒磁選機(jī)選得62～65%Fe2O3（氧化鐵）的一次鐵精礦。其尾礦繼續(xù)進(jìn)行浮選與磁選，得到含45%Fe2O3（氧化鐵）以上的二次鐵精礦。稀土富集在浮選泡沫中，品位達(dá)到10～15%。該富集物可用搖床選出REO含量為30%的粗精礦，經(jīng)選礦設(shè)備再處理后，可得到REO60%以上的稀土精礦。 稀土冶煉方法 　　稀土冶煉方法有兩種，即濕法冶金和火法冶金。 　　濕法冶金屬化工冶金方式，全流程大多處于溶液、溶劑之中，如稀土精礦的分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過(guò)程就是采用沉淀、結(jié)晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學(xué)分離工藝過(guò)程?，F(xiàn)應(yīng)用較普遍的是有機(jī)溶劑萃取法，它是工業(yè)分離高純單一稀土元素的通用工藝。濕法冶金流程復(fù)雜，產(chǎn)品純度高，該法生產(chǎn)成品應(yīng)用面廣闊。 　　火法冶金工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法制取稀土合金，熔鹽電解法制取稀土金屬或合金，金屬熱還原法制取稀土合金等?；鸱ㄒ苯鸬墓餐攸c(diǎn)是在高溫條件下生產(chǎn)。 稀土精礦的分解 　　稀土精礦中的稀土，一般呈難溶于水的碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態(tài)。必須通過(guò)各種化學(xué)變化將稀土轉(zhuǎn)化為溶于水或無(wú)機(jī)酸的化合物，經(jīng)過(guò)溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序，制成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作為產(chǎn)品或分離單一稀土的原料，這樣的過(guò)程稱(chēng)為稀土精礦分解也稱(chēng)為前處理。 　　分解稀土精礦有很多方法，總的來(lái)說(shuō)可分為三類(lèi)，即酸法、堿法和氯化分解。酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等。堿法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等。一般根據(jù)精礦的類(lèi)型、品位特點(diǎn)、產(chǎn)品方案、便于非稀土元素的回收與綜合利用、利于勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)合理等原則選擇適宜的工藝流程。 　　目前，雖然已發(fā)現(xiàn)有近200種稀散元素礦物，但由于稀少而未富集成具有工業(yè)開(kāi)采的獨(dú)立礦床，迄今只發(fā)現(xiàn)有很少見(jiàn)的獨(dú)立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規(guī)模都不大。 碳酸稀土和氯化稀土的生產(chǎn) 　　這是稀土工業(yè)中最主要的兩種初級(jí)產(chǎn)品，一般地說(shuō)，目前有兩個(gè)主要工藝生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品。 　　一個(gè)工藝是濃硫酸焙燒工藝，即把稀土精礦與硫酸混合在回轉(zhuǎn)窯中焙燒。經(jīng)過(guò)焙燒的礦用水浸出，則可溶性的稀土硫酸鹽就進(jìn)入水溶液，稱(chēng)之為浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氫銨，則稀土呈碳酸鹽沉淀下來(lái)，過(guò)濾后即得碳酸稀土。 　　另一種工藝叫燒堿法工藝，簡(jiǎn)稱(chēng)堿法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃堿液攪勻，在高溫下熔融反應(yīng)，稀土精礦即被分解，稀土變?yōu)闅溲趸⊥?，把堿餅經(jīng)水洗除去鈉鹽和多余的堿，然后把水洗過(guò)的氫氧化稀土再用鹽酸溶解，稀土被溶解為氯化稀土溶液，調(diào)酸度除去雜質(zhì)，過(guò)濾后的氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶即制得固體的氯化稀土。