《CaO-CaCl2/MgCl2分解包頭混合型稀土精礦的基礎研究》是依託東北大學，由邊雪擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：CaO-CaCl2/MgCl2分解包頭混合型稀土精礦的基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：邊雪
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
包頭混合型稀土精礦是我國重要的稀土資源，其目前主要採用的硫酸分解工藝存在HF和含S廢氣污染及含ThO2放射性廢渣難以處理，且有價元素氟、磷、釷等綜合利用不充分的問題。同時針對本課題組前期研究CaO-NaCl-CaCl2分解包頭混合型稀土精礦過程中，存在Na、Ca廢水污染，且分解過程有價元素礦相轉變規律不明確，造成該工藝無法套用的問題。本課題依據工藝中鈣能夠以羥基磷酸鈣形式回收，擬通過研究低用量CaO-CaCl2/MgCl2分解包頭混合型稀土精礦中有價元素磷、氟、鈣、釷在分解過程中的分解機理及礦相的變化規律，掌握CaO、CaCl2/MgCl2在包頭混合型稀土精礦分解過程中的機理，建立包頭礦焙燒的工藝理論。其目的是：為開展可回收稀土、氟、磷、鈣、釷等有價元素而無有害廢物產生的稀土精礦綠色分解方法的研究提供理論依據。
結題摘要
採用DSC-TG熱分析及XRD分析方法研究了Ca(OH)2-NaOH分解包頭混合稀土精礦的熱分解機理，結果表明：Ca(OH)2與礦物中的氟碳鈰礦及獨居石反應生成稀土氧化物，同時礦物中氟以氟磷酸鈣的形式被固定於焙燒產物，而加入NaOH可降低Ca(OH)2分解稀土精礦的溫度。採用二次回歸正交試驗方法研究了包頭混合稀土精礦分解過程的影響因素，獲得了最佳化的分解工藝條件為：Ca(OH)2加入量23%(以精礦質量為基數)，NaOH加入量 15%，630℃焙燒30min，此焙燒條件下包頭混合稀土精礦的分解率可達98.11%。 採用MLA（礦物綜合測試儀）、SEM、EDS等測試方法研究了Ca(OH)2-NaOH分解包頭混合稀土精礦過程中有價元素鈣、磷、氟、稀土的礦相的組成和微觀形貌變化，結果表明： （1）獨居石：獨居石的分解過程中，分布在獨居石周圍的氫氧化鈣及螢石中的鈣、氟元素向獨居石內部遷移形成氟磷灰石；而獨居石中的稀土元素向獨居石外部遷移，在獨居石的顆粒外部形成解離的稀土氧化物。 （2）氟碳鈰礦：由於氟碳鈰礦分解較快，僅在1min的分解時間內，氟碳鈰礦已分解並主要形成了稀土氧化物和氟化鈣。另外，由於氟碳鈰礦分解過程中釋放部分二氧化碳，故分解後的表面呈多孔狀。 （3）磷灰石：磷灰石石的分解過程中，分布在獨居石周圍的氫氧化鈣和螢石中的鈣、氟元素向磷灰石內部遷移形成氟磷灰石；而部分與磷灰石連生的獨居石中的稀土元素向獨居石外部遷移，在磷灰石的顆粒外部形成解離的稀土氧化物。 （4）焙燒時間：隨著焙燒時間的增加擴散層厚度明顯增加，說明獨居石越來越少，分解生成的氟磷酸鈣越來越多，Ca、F向內擴散和RE向外擴散的越明顯。焙燒30min時，獨居石基本反應完全，擴散層基本消失，擴散基本完成，能分解的礦物基本分解完全，白色物質明顯增多，說明分解產生的稀土氧化物增多，未能分解礦物仍然繼續保持原來的形貌。對焙燒反應的動力學研究表明：NaOH能降低礦物分解反應的表觀活化能，有利於礦物的分解。焙燒反應速度處於三個階段：反應處於500-650℃時，反應速度受化學反應速度控制；溫度處於455-500℃時，反應處於混合區，受化學反應速度和擴散速度混合控制；當反應處於350-455℃時，反應速度受擴散速度控制。
