PDF《益阳鸿源稀土有限责任公司》

二零一六年 八月・・・益阳鸿源稀土有限责任公司 王琦01 目的与意义 ? 我国有丰富的独居石资源,储量居世界第二.

独居石通常与锆、钛、锡 等许多有色金属矿物共生.在开采这些有色金属矿的同时,不可避免副 产出独居石精矿. ? 独居石精矿提取稀土后的尾渣中除了含有7-18%的REO、0.6-1.2%的U3O8, 16-28%的ThO2外, 还有未被分解的独居石、锆英石、钛铁矿、金红石等 有用矿物,具有经济利用价值. ? 独居石生产氯化稀土对环境的影响主要集中在废渣部分,这是因为生产 过程造成铀钍在尾渣中的富集. ? 对于产生的尾渣的处置,目前正规的独居石稀土企业采用的方法: 一是建仓库或利用尾矿库等进行封存,待集中综合回收利用;

二是通过环保部门六联单审批后交给有资质的单位处置. ? 据估算,目前全国已有约5万吨独居石渣,每年还有近1万吨产出.通过 技术的进步,消除独居石尾渣的环保问题,是解决独居石生产难题和环 境问题的最好出路.

02 独居石提取氯化稀土主体工艺 独居石精矿含独居石85-90%,杂矿10-15%,其中REO含量50-55%、ThO2含量5-8%、 U3O8含量0.25-0.35%、ZrO2含量2-3%,SiO2含量2-4%、TiO2含量2-3%. 碱分解(浓碱、加压、沸腾) 固液分离(压滤、水洗) 碱饼 碱液(加热、Zn粉 还原、Fe2+共沉 淀、石灰) 酸溶(工业盐酸、沸腾) 除杂(Th/Fe/Si/Ti/Zr)等 压滤 固体渣(矿砂/Na2U2O7/Th(OH)4/RE(OH)3/Fe(OH)3/Ce(OH)4/Na2TiO3/Na2ZrO3/Na2SiO3等) 滤液 除镭(BaCl2/H2SO4) 沉降 氯化稀土溶液 钡镭渣 过滤 浓缩结晶 离心/Na3PO4.12H2O 滤渣:U(OH)4/Fe(OH)3/CaSiO3 母液返 碱分解 独居石渣独居石渣由碱分解工艺中独居石酸溶渣和碱液除铀滤渣组成 元素 ThO2 REO U3O8 ZrO2 TiO2 SiO2 Fe2O3 含量 16-28 7-18 0.8-1.2 10-20 2-8 2-5 2-7 钡镭渣单独建库储存

03 独居石渣处理旧工艺 ・ ・ ・ 独居石渣酸溶 (6-7NHNO3/沸腾) 自然沉降 泥浆弃掉 液体(U/Th/RE),萃取或虹吸 TBP提U 浓缩 碱沉淀 压滤 黄饼 碱液PH=8-9 TBP提Th 5NHNO3 浓缩 冷却结晶 母液返原料 粗晶Th(NO3)4.6H2O95-98% 2-3NHNO3,弃 余液含Re 粗晶、溶解、萃取 结晶 Th(NO3)4.6H2O大于99.9% 旧工艺存在的问题 ・ ・ ・ ?不能压滤(固液难分离) 泥沙 黄泥很细 液体 原因:高酸度条件下形成胶体溶液, Na2SiO

4、Na2SiO

3、H2SiO3,Ti(NO3)4 形成TiO2.H2O腱状胶体,高温条件下形 成粉末状TiO2,ZrO2.2H2O锆酰基本身 易形成胶体. Si OH OH OH HO + Si HO OH OH OH 聚合 Si HO OH OH O Si OH OH OH + H2O O Ti O Ti O Ti ?由于液体粘度大,含可溶胶体,致使萃取乳化 ?放射性元素分散,且稀土难以回收 酸溶工艺独居石渣处理绿色循环工艺

04 初始酸度 EH1+>ETi>EZr时,Ti、Zr、Si也能溶解. 随着体系中酸的消耗, EH2+逐渐降低,当EH2+< ETi < EZr Zr、Ti基本不溶或微溶,而U、Th、RE基本全溶 温度 加热、体系吸收热量,Q=CMt. dQ T dS= S= 体系不可逆 软体化合物 根据玻尔兹曼熵S=KLn? ,由T1――T2 Zr/Ti/ 浓度增 加,达到成胶点,超过成胶点温度,就会形成胶体 C=C0e-Kt 酸溶工艺硫酸溶解 H2SO4 + 微溶:H2TiO

3、H2ZrO

3、H2SiO3 H4TiO

4、H4ZrO

4、H4SiO4 Th(OH)4 RE2(SO4)3 Fe(OH)3 Al(OH)3 Ce(OH)4 Th4+ RE3+ Fe3+ Al3+ Ce4+ 独居石渣处理绿色循环工艺

04 ・ ・・ Na2U2O7+5H2SO4→2H2UO2(SO4)2+3H2O+Na2SO4 铀与酸反应形成铀酰基UO2 2+ H4UO2(SO4)3易解离 [UO2(SO4)2]2- [UO2(SO4)3]4- U(OH)4(渣子)+H2SO4 U(SO4)2-2e UO2 2+酰基化 U4+ UO2+ UO2 2+ U4+ 体系中Fe3+/Fe2+=+0.77 Ce4+/Ce3+=+1.73V 是氧化剂 体系中铀为UO2+,易与硫酸形成阴离子络合物 -2e +0.655 反应的条件控制uU、Th、Re全溶,其他化合物微溶 u 溶液标准 酸浸液清亮透明无浑浊物(胶体),长期存放物化性质不变 u 酸浸后无胶体出现在体系中,两项界面分明 u两相易分离 达到上述要求:控制温度区间、酸度区间 元素 ThO2 REO U3O8 ZrO2 TiO2 SiO2 Fe2O3 含量 14.85 2.70 0.51 0.88 0.30 0.38 0.67 ?U、Th、RE浸出率分别是: 大于82%、大于85%、大于60% 提铀04-2 采用阴离子交换树脂吸附铀 条件:铀元素以硫酸铀酰阴离子络合物存在,[UO2(SO4)2]2- [UO2(SO4)3]4-含量低,其他元素基本以阳离子或中性分子状态, Th4+ RE3+ TiO2+ Fe3+ ZrO2 2+ H2SiO3,溶液中无 可溶胶体存在 树脂提铀传统工艺与原核工业部提铀工艺相似 名称・ 比较 化学成分(质量分数),% U不 小于 杂质含量,不大于 PO4 3- SO4 2- Cl- SiO2 Fe2O3 CaO H2O 重铀酸钠 本厂生产