从废铁合金中回收稀土元素的探索
发布时间:2010-04-19 08:31
作者:互联网
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20世纪80年代中期,随着
铁水预处.理、炉外精炼技术的发展,西方国家的低
合金钢硫含量降到了(10~5.0)×10-5,缺乏
稀土资源的西欧和
日本用
钙处理取代了稀土处理。但炼
钢工业的稀土消耗量仍保持在3000吨~4000吨/年。著名稀土
冶金专家Luyckx
教授通过对大量试验结果分析后指出,用稀土处理炼钢
工艺可以彻底消除MnS的影响,减小氢的危害,
控制低
熔点元素(Pb、As、Sn、Bi、Sb等)的负作用,且可以在真空下进行,
改善铸态组织。用稀土处理炼钢工艺,是提高
钢材质量、发展新
品种的有效措施之一。稀土元素具有极强的化学活性,能价态可变,是有效控制钢中弱化源、降低局域弱化的强
抑制剂。在对
钢铁材料要求日益提高的今天,发挥微量稀土在钢中的特殊
合金化作用尤为重要。目前我国每年
低合金钢和
合金钢的
产量超过3500万吨,随着
钢铁工业
产品结构的
调整,稀土在钢中的应用会有更广阔的前景。在
铁合金的冶炼过程中,由于中间合
金配分问题、工艺问题等原因,会出现批量不合格、不可作为添加剂使用的产品,在这些产品中回收稀土元素可以使实现稀土的最大化利用。从
铁合金中提取稀土氧化物的工艺
流程,由氧化
焙烧、分解除杂、萃取分离、
沉淀灼烧等4个步骤组成,工艺
生产主要设备有非标氧化焙烧窑、
破碎设备、反应器、
压滤机、100L萃取槽及配套设施、沉淀槽、1000型三足式离心机等。氧化焙烧
工序的目的是将稀土转化为氧化物形式存在,同时铁及其他
金属元素大部分以氧化物形式存在。该工序是盐酸分解工艺的关键工序,铁合金通过预处理,温度应控制在600℃~800℃,焙烧进料速度为1.5公斤~2.1公斤/秒,
粒度应小于180目,使其中稀土元素完全转变成氧化价态的形式存在。生产实践数据表明,如果相关工艺条件控制不好,致使物料氧化不完全,会增大酸耗、碱耗,影响稀土收率,增加生产
成本。在分解除杂过程中,先在反应器中加入适量水,分次加入计量物料和酸,操作过程应防止冒槽,控制稀土浓度和pH值,把残渣中稀土总量控制在0.6%以内。滤后的滤液进入另一个反应器进行净化处理,、之后进入萃取澄清贮槽,温度在70℃~90℃,pH值为0.5~3.5,溶液浓度80~150克/升,在18立方米反应器中分解焙烧氧化的物料,制备出含一定量杂质的氯化稀土溶液,再进行净化处理,输送至萃取贮槽。分解过程相关条件的控制直接影响盐酸
单耗、稀土
浸出率,以及净化试剂的消耗量。合格的氯化稀土溶液主要含有
铈、钕、
钐、镝、铽等元素。该溶液在P507-盐酸体系中进行钕、钐分离,水相再进行钕、铈萃取分离,得氯化钕溶液和萃余液(富铈)。钕、钐分离的反萃液再进行镝、铽分离,获得氯化镝溶液。经过酸溶净化澄清后的合格料液,进入50级100L的萃取槽,进行Nd/Sm萃取分组,在P507-磺化
煤油-HCl-RECL3体系中,通过对
相比级数和
洗涤等条件的调节,控制有机相
萃取率和水相中盐酸浓度,使中、
重稀土进入有机相而镨、钕留在水相中,再用不同
酸度的反萃液将中、重稀土反萃出来。经50级萃取槽出来的萃余液再进行Nd/Ce分离,对出来的反萃液进行Dy/Tb分离,对为
保证镝的纯度,可考虑在镝
出口前几级开富集物出口。Nd/Ce分离后的水相含有大量的Ca,须进行除钙处理。萃取槽出现三相或乳化则按常规方法处理。合格的氯化钕溶液注入到沉淀槽中进行沉淀,用草酸或
碳酸氢铵作沉淀剂,得草酸钕或碳酸钕沉淀。对采用晶型碳酸稀土沉淀得到的碳酸钕在1000℃下灼烧得到氧化钕。氯化镝溶液用草酸沉淀得草酸镝,草酸镝在1000℃下灼烧得氧化镝。采用盐酸优溶工艺,可以从铁合金中回收稀土元素,使稀土
回收率大于92%,经萃取分离制得的氧化钕、氧化镝其纯度大于99%,非稀土杂质含量符合国家
标准要求。此外,在规模化生产过程中,该工艺可实现废水循环利用,
废渣回收
氧化铁红,
经济、环保效益明显。(来源:中国冶金报)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。