氟碳鈰鑭礦稀土萃取分離流程研究

盧立海

關(guān)鍵詞：氟碳鈰鑭礦稀土;萃取分離;流程研究;比較分析

在我國(guó)以輕稀土為主的礦種中，主要是以氟碳鈰鑭礦獨(dú)居石礦和以氟碳鈰鑭礦為主伴生部分獨(dú)居石礦的包頭混合稀土礦三種。對(duì)同一礦種而言，由于在成礦原因、產(chǎn)地等方面存在一定的差異，所以稀土元素的含量組成也是完全不一樣的。但它們都有著一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是其中都含有較高的輕稀土元素，占比一般是在92%～98.5%這一范圍以?xún)?nèi)，此外，在輕稀土元素總量中，有30%以上的是鈰元素，而中重稀土元素在稀土元素總量中僅有1.5%～8%左右，這在后續(xù)的分組、分離、工藝流程等方法的選擇過(guò)程中是一個(gè)十分關(guān)鍵的參考數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的盈利空間、分離成本等起著決定性的作用。

1 分析產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和原料的組成

對(duì)以輕稀土為主的氯化稀土原料而言，由于在礦種、產(chǎn)地等方面存在著或多或少的差異，所以在稀土組成上也是有著些許差異的，這就與本文所提出的四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦工藝流程不謀而合。根據(jù)目前四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦對(duì)單一稀土氧化物分離后所要達(dá)到的純度標(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)分組分離處理后，將各礦種的典型組成。

2 分析工藝流程

稀土礦是一種由多個(gè)元素組成的混合礦種，屬于多組份分離過(guò)程，唯有將多個(gè)工藝逐段銜接起來(lái)，才能獲得各元素的單一純產(chǎn)品。舉個(gè)例子，在一個(gè)混合礦中共含有n個(gè)元素，此時(shí)要想獲得n個(gè)單一純產(chǎn)品，那最少也要逐段銜接起n-1個(gè)分離工藝才能順利分離出來(lái)，這足以表明分離稀土的過(guò)程是一種極其復(fù)雜的工藝。在過(guò)去開(kāi)發(fā)出的大部分稀土分離流程中，由于研究者的所處背景、當(dāng)時(shí)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及質(zhì)量等都存在著一定的差異，所以開(kāi)發(fā)出的工藝流程也是完全不一樣的，總的來(lái)說(shuō)就是各有各的優(yōu)缺點(diǎn)?，F(xiàn)如今人類(lèi)已經(jīng)迎來(lái)了二十一世紀(jì)，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施，四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦不得不換一個(gè)立場(chǎng)去思考分離稀土的問(wèn)題，并將目光投放在未來(lái)市場(chǎng)中，希望能夠更好地將這類(lèi)不可再生資源充分的利用起來(lái)。加上市場(chǎng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)變得愈發(fā)激烈，新開(kāi)發(fā)的各種產(chǎn)品工藝流程都必須要達(dá)到以最小的代價(jià)，換取最理想的產(chǎn)出這一嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，才有望能夠得到廣泛的使用。

3 分析分離流程的可行性

如圖1所展示的是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的四種工藝流程的示意圖，分別是A、B、C、D;總的來(lái)看，B，C，D這三種流程的開(kāi)發(fā)時(shí)間要相對(duì)早一些，而且它們都有著共同的缺點(diǎn)，就是分離功有效利用率不高、易萃和難萃組分存在較大的差距、投資成本過(guò)高、對(duì)試劑消耗、稀土存槽量、有機(jī)相等有著較高的要求等等。而四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E在分離含量?jī)H次于鈰、且具有較大分離系數(shù)的元素鑭時(shí)，所使用的則是La/Ce～二出口工藝，這種新型分離工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以使Ce/Pr/NdSm～三出口的處理量壓力有所減輕，同時(shí)在對(duì)二出口進(jìn)行利用之后，可將含量較低的Pr獲得一定的富集，從而促進(jìn)三出口取得富集度更高的Pr，隨后在成功分離Ce/Pr與Nd/Sm～二出口后，就能獲得中重稀土富集物以及Nd、La、Pr和Ce等單一產(chǎn)品，再次分離所得的富集物，就能獲得最終的單一純產(chǎn)品，比如熒光級(jí)的Y產(chǎn)品、Td產(chǎn)品、Eu產(chǎn)品、純Dy產(chǎn)品、純Gd產(chǎn)品、純Sm產(chǎn)品等等。

4 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)技術(shù)比較

五種工藝流程在試劑消耗、存槽投資等方面都有著較大的差異，其中經(jīng)濟(jì)效益較差、分離成本較高、試劑消耗較大、存槽成本較高的就是流程B、流程C和流程D。隨著稀土產(chǎn)品價(jià)格的一路飆升，其中的個(gè)別流程，不僅無(wú)法給自身帶來(lái)盈利，還有可能會(huì)面臨虧損的危機(jī)。通過(guò)比較流程A和四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E可知，流程A的試劑消耗要比四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E的小，但在存槽投資上卻大出許多，這足以表明這兩種流程是屬于同一水平的優(yōu)化流程，因?yàn)樗鼈兊慕?jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)指數(shù)基本保持一致。而且它們還有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即采用的都是三出口分離技術(shù)，在分離功得到有效利用、難萃及易萃組份上都是十分相似的。

在比較上述五種工藝流程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)，各流程每段工藝的待處理量以及分離功有效利用程度是影響其試劑消耗與存槽投資的主要因素。流程采用了LaCe/Pr/NdSm…三出口分組工藝，發(fā)揮了三出口的優(yōu)點(diǎn)，利用了槽體中Pr的自然積累，有效利用了分離功;并且較好地保持了各出分?jǐn)?shù)的比例均衡。也利用了槽體中Pr的自然積累。流程A的存槽投資最小，試劑消耗最低，分離成本最低，經(jīng)濟(jì)效益最高。

這是因?yàn)椋号e個(gè)例子，當(dāng)流程的總處理量保持不變時(shí)，每步工藝的待處理量或待分離原料中難萃及易萃組份比例均衡的變動(dòng)都會(huì)使流程的試劑消耗與存槽投資發(fā)生相應(yīng)的變化，也就是說(shuō)，當(dāng)待處理量較大，且難萃和易萃的組份比例存在一定差異時(shí)，試劑消耗的量以及存槽投資成本就會(huì)隨之上漲。如果按大小順序?qū)Ω髁鞒痰闹疱懝に囂幚砹恐瓦M(jìn)行排列的話(huà)，那么依次可得C 155.0mol/min、D 126.0mol/min、B 94.9mol/min、A 91.7mol/min、E 89.7mol/min，因?yàn)樗拇ㄊ∶釋幙h牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E在完成每一段分離工藝后都會(huì)獲得一個(gè)單一產(chǎn)品，這便使得后續(xù)分離工藝的待處理量得以減少，同時(shí)在逐段分離工藝上，它的難萃和易萃組份的比例也是最小的，所以在上述五個(gè)流程中，存槽投資最少、待處理量最小的都是四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E。

因?yàn)樽陨硎褂玫氖侨隹诠に嚊](méi)有進(jìn)行二次利用，對(duì)于流程A和四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E在中間組分積峰的附近音程的濃度較大，體積較小的元素，這可以方便對(duì)于PR富集物質(zhì)的處理，這也是流程A和四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E自身的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于流程B，流程C，流程D最根本的原因。

5 結(jié)論

對(duì)于流程A來(lái)說(shuō)，作為氟碳鈰鑭礦稀土的優(yōu)化流程，但是四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E和流程A相對(duì)比來(lái)說(shuō)無(wú)論是實(shí)際的試劑消耗還是存槽量的消耗情況都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于流程B，流程C和流程D，并且效果和A一致。

對(duì)于四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E的實(shí)際操作和流程A幾乎一致，需要控制關(guān)于三出口段富譜的相色帶的實(shí)際分布。并且總體的流程來(lái)說(shuō)流程A和四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E自身的可拓展性較強(qiáng)，對(duì)于四川省冕寧縣牦牛坪氟碳鈰鑭礦流程E，來(lái)說(shuō)自身的效果和成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于流程A，B，C，D。

參考文獻(xiàn)：

[1]涂贛峰，任存治，邢鵬飛，李春材，張成祥.氟碳鈰精礦的煅燒分解[J].有色礦冶，1999（06）.

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