0 前言

在稀土分离厂的酸分解过程中不可避免地会产生一部分分解渣(废渣), 重量约占入分解物料的10%, 但品位含REO高达12%~ 20%, 是目前离子型稀土矿开采品位的几十倍甚至百倍。由于没有找到一种有效的处理方法, 该废渣一直没有得到回收利用, 过去虽有厂家采取返回分解车间重溶, 因成本高而未能坚持下来。目前, 大多数厂家将其堆存, 有些甚至于日晒雨淋, 而造成流失和环境污染。

通过调查研究和实验, 研究了一种较好的有效处理方法, 经小型实验和扩大实验的验证, 并进一步完善工艺, 现已投入生产。该工艺从废渣中回收稀土直收率≥80%, 获得的稀土氧化物产品所含稀土总量≥92 %, 处理1t废渣可获得税利628元, 既可为企业开源增效, 又可减轻环境污染。

1 废渣的组分

废渣所含残余稀土, 其配分与入酸分解物料的配分有关。目前, 各稀土分离厂所处理的离子型稀土矿的配分大致有3种类型, 分析结果见表 1。

2 废渣回收工艺的选择

废渣是稀土分离厂在酸分解混合氧化稀土过程中产生的, 由于混合氧化稀土总量一般都达到92%, 因此, 还有约8%的其他物质如铝、硅、铁等, 在酸溶过程中, 这些物质呈胶体物并夹杂稀土, 固液分离时, 受胶质物的影响, 固液分离不完全。除此之外, 渣中不仅残留有未分解的稀土, 就是已分解好的稀土也有残留其中。为了回收可利用资源, 其途径有碱煮提取工艺和电渗法工艺^〔1〕, 诸法虽可达到筛取目的, 但工业实施都存在不同程度的困难, 而采用碎散破胶提取稀土工艺, 易于工业生产, 是一条工业上可实施的途径, 因此, 实验选定了碎散破胶提取稀土的废渣回收工艺。

3 实验 3.1 碎散破胶

称取2份等量的废渣, 分别加入药剂1和药剂2, 液固比为3 :1, 搅拌碎散, 固液分离, 溶液用草酸沉淀, 沉淀灼烧获取混合稀土氧化物, 不同药剂比较实验结果见表 2。

由表 2可知, 药剂2加入量少, 费用低, 指标较好, 故选用药剂2为宜。

3.2 用量比较

碎散破胶过程药剂2的加入不仅影响到碎散破胶效果, 而且对提取溶液的组成和稀土直收率均有影响, 针对药剂2进行了用量比较实验, 其结果见表 3。

实验证明, 药剂2的加入量为220kg/t时指标更好, 可获得混合稀土氧化物含REO 95.22 %、直收率达82.06 %。

3.3 除杂

针对提取液中Fe³⁺、Al³⁺含量不一的特点, 为了得到混合稀土总量大于92%或制备稀土分离厂酸分解净化料液的要求, 对于Fe³⁺高或Al³⁺高的提取液必须采取除杂措施, Fe³⁺高采用TA除杂剂, Al³⁺高采用SIJ除杂剂, 如Fe³⁺、Al³⁺均高则采用TA、SIJ分步加入而达到最终所需产品要求, 除杂效果见表 4、表 5。

3.4 沉淀剂

经固液分离的溶液经除杂后为回收其稀土, 通常采用草酸或碳酸氢铵(简称:碳铵)作沉淀剂, 采用草酸沉淀出的稀土为草酸稀土, 用碳铵沉淀的稀土为碳铵稀土, 经灼烧后均为氧化稀土, 其稀土总量要求大于92%^〔2〕。草酸稀土所获产品纯度较高, 杂质含量较低, 但草酸价格较贵, 近期已被价低的碳铵所取代, 生产碳铵稀土, 为保证稀土氧化物产品的质量, 溶液在沉淀前必须采取除杂措施。

4 废渣回收生产工艺及结果 4.1 原则流程

根据上述实验结果, 拟定了废渣处理生产工艺的原则流程, 见图 1。其流程中, 洗涤分离的液固比3:1、洗涤3次。

4.2 工艺特点 4.2.1 适应性强

稀土分离厂需处理的废渣配分在前已述及有3种类型, 无论何种类型渣采用此工艺流程及所制定的条件, 都能有效回收其中稀土, 并达到混合稀土氧化物的商品质量要求, 稀土总量达到92%以上, 结果见表 6。

4.2.2 灵活性好

该工艺对稀土分离厂的废渣处理可以获得符合商品质量要求的混合稀土氧化物, 而且还可以根据分离厂的要求反溶制取料液, 主体工艺不需要变动, 只对沉淀后固液分离产品稍作变更, 即可达到制取料液的目的, 工艺流程灵活性好。同样, 该工艺不仅对酸分解废渣处理有效, 而且对分离厂废水沉淀所得石灰渣处理也有效, 只需对碎散破胶作业所用药剂作相应调整, 即可作石灰渣的处理, 从中提取稀土, 直收率达84%, 所获产品稀土总量达92.57 %。

4.2.3 生产稳定

经小型实验和扩大实验验证并完善工艺流程后, 已投入生产使用, 实验与生产技术经济指标波动不大, 获得了预期效果, 技术指标见表 7。

4.2.4 减少环境污染

回收生产工艺流程简单易行, 所用药剂价廉、无毒, 不会再次产生污染源, 经济效益显著。

5 结语

我国离子型稀土分离厂产生的废渣采用该工艺能从渣中回收符合商品质量要求的稀土氧化物产品或制取满足稀土分离厂入萃取槽料液质量要求的稀土溶液, 直收率均大于80%, 为废渣的利用开辟了一条可实施的途径, 其开发利用不仅减轻了环境污染, 也为企业增加了经济效益。