專利名稱：堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿水法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝及設(shè)備，適用于分解獨居石、氟碳鈰礦、混合礦及其它稀土礦的工業(yè)化生產(chǎn)。
目前，采用常壓氫氧化鈉分解獨居石精礦的工業(yè)化生產(chǎn)工藝已十分普遍，其主要工藝參數(shù)如下氫氧化鈉與礦石重量比為1.3-1.4、精礦粒度-300目、氫氧化鈉濃度(％)50％、堿水熱分解在常壓和140℃溫度條件下攪拌進行，分解時間4-12小時，精礦分解率達98-99％。該工藝具有設(shè)備簡單、反應溫度低、混合氫氧化稀土易溶于酸、精礦分解率高、無廢氣排放，對環(huán)境污染輕等優(yōu)點。但在分解過程中會發(fā)生堿分解液大量外溢的“冒槽”現(xiàn)象，當稀土精礦中硅、鈦等雜質(zhì)含量較高的情況下，還會發(fā)生堿溶漿在反應鍋壁和底部結(jié)成水泥狀垢，造成攪拌困難的“發(fā)脹”事故，同時還存在精礦要細磨和分解時間長、氫氧化鈉濃度高、設(shè)備腐蝕嚴重，使用壽命低等弊端。為此，又研究出加壓堿液熱解法(壓熱法)，其主要工藝參數(shù)如下精礦粒度-200目占97％以上，氫氧化鈉與礦石重量比1-1.5，氫氧化鈉濃度(重量百分比)55-65％，分解壓力2--3.2MPa，分解溫度222-250℃，分解時間6小時。精礦分解率達到96-99％。這種方法精礦粒度大，不必細磨，但存在設(shè)備復雜、腐蝕嚴重等弊端。國內(nèi)一些廠家曾試圖采用加壓堿液熱解法用于工業(yè)化生產(chǎn)，但因其高壓反應釜采用蒸氣加熱，因水的飽和蒸氣壓力過高，試驗時易出現(xiàn)高壓釜水套爆炸事故，安全性差，不易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。CN86105892A發(fā)明專利文件公開了一種稀土金屬礦石的處理方法，它用濃堿金屬氫氧化物水溶液處理稀土金屬礦石，以氫氧化物的形式回收稀土金屬，其特點是在恒定壓力和100-200℃溫度條件下，攪拌處理礦石，使用的氫氧化鈉與礦石的重量比低于1且高于0.5，或者氫氧化鉀與礦石的重量比低于1.4且高于0.7，分解時間為3小時左右，分解率為95.1-97.2％分解反應在攪拌反應釜內(nèi)進行，其釜內(nèi)恒壓從一個大氣壓直至3×106帕斯卡，對于每一種壓力值來講，溫度控制的最佳值可采用預先試驗的方法確定，氫氧化鈉的濃度為20-65％，其礦石可用傳統(tǒng)的干法磨碎或水磨破碎，但優(yōu)先采用在濃氫氧化鈉水溶液存在下，溫度低于100℃時進行破碎。該發(fā)明人認為采用這種方法對每一個工作壓力來講，水的蒸發(fā)值是固定的，反應結(jié)束時，分解條件與工藝開始時的條件一樣嚴格，與傳統(tǒng)工藝相比，可節(jié)省大量的氫氧化鈉。但該申請文件尚未提及在較高溫度和壓力條件下實施該發(fā)明的工業(yè)化生產(chǎn)方法及安全措施。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種節(jié)能、節(jié)電、分解時間短、氫氧化鈉用量少、操作安全，并適用于工業(yè)化生產(chǎn)的采用油加熱系統(tǒng)在較高溫度和壓力條件下的堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝及設(shè)備，它可有效地解決現(xiàn)有采用蒸汽加熱高壓反應釜在較高的溫度和壓力下進行堿水熱法分解稀土金屬礦石的生產(chǎn)工藝操作不安全，易發(fā)生爆炸事故的技術(shù)難題。
本發(fā)明的目的采取以下措施來實現(xiàn)本發(fā)明是一種堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝及設(shè)備，該工藝采用氫氧化鈉水溶液分解稀土精礦，以氫氧化物的形式回收稀土金屬，其氫氧化鈉與礦石的重量比小于或等于1，且大于0.8，NaOH的濃度(重量百分比)30-40％，分解時間3-4小時，分解在攪拌高壓反應釜內(nèi)進行。礦石可用傳統(tǒng)的干法磨碎或水磨破碎，也可采用在混料罐內(nèi)低于100℃時與氫氧化鈉水溶液進行預分解，堿水熱分解產(chǎn)物氫氧化稀土采用鹽酸浸出，經(jīng)酸浸、洗滌、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶等工序制成氯化稀土，堿性濾液進行蒸發(fā)、濃縮回收；其特征在于1)堿水熱分解溫度為251-300℃，堿水熱分解不銹鋼高壓反應釜內(nèi)分解壓力大于1.8MPa，小于2.0MPa；2)采用由載體油燃煤加熱爐(12)、熱媒循環(huán)泵(11)、供油總管(13)、回油總管(14)和堿水熱分解不銹鋼高壓反應釜(2)、鋼制混料反應罐(1)、氫氧化稀土酸浸罐(7)、氯化稀土蒸發(fā)濃縮罐(5)、堿性濾液蒸發(fā)濃縮罐(10)等反應釜和油量調(diào)節(jié)閥(17)構(gòu)成的載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)，將熱能輸送給各反應釜的加熱方式。
本發(fā)明堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝的載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)(

圖1)；其特征在于與載體油燃煤加熱爐(12)的載體油出口(16)相接的供油總管(13)及其載體油入口(15)相接的回油總管(14)分別與堿水熱分解不銹鋼高壓反應釜(2)、鋼制混料反應罐(1)、氫氧化稀土酸浸罐(7)、氯化稀土蒸發(fā)濃縮罐(5)、堿性濾液蒸發(fā)濃縮罐(10)的夾套的熱載體入口、出口支管相接通，在各反應釜的夾套的熱載體入口支管上設(shè)有油量調(diào)節(jié)閥(17)，回油總管(14)的末端設(shè)有熱媒循環(huán)泵(11)，構(gòu)成載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)。
由于本發(fā)明堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝采用在較高溫度和壓力下進行堿水熱分解，在氫氧化鈉濃度低，礦石無須過細磨碎、工藝流程簡單的情況下，也可取得分解時間短，礦石分解率高的良好效果，并可有效提高設(shè)備的使用壽命。還由于本發(fā)明采用載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)，在300℃時，油載熱體壓力較飽和蒸氣壓力小70倍，使高壓反應釜的夾套內(nèi)載體油在較低的壓力下運行，獲得較高的工作溫度，即使高壓釜內(nèi)的分解溫度超過300℃，壓力超過2.0MPa的工作條件下，高壓反應釜夾套內(nèi)載體油加熱系統(tǒng)仍可安全運行，無爆炸事故發(fā)生，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)堿水熱法在較高溫度和壓力條件下分解稀土精礦高壓釜夾套易爆炸，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)難題，采用這種載體油輸熱能循環(huán)系統(tǒng)還具有節(jié)電、節(jié)水等優(yōu)點。
本發(fā)明附圖的圖面說明如下圖1為本發(fā)明堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝的載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)示意圖。
圖中1-鋼制混料反應罐，2-堿水熱分解不銹鋼高壓反應釜，5-氯化稀土蒸發(fā)濃縮罐，7-氫氧化稀土酸浸罐，10-堿性濾液蒸發(fā)濃縮罐，11-熱媒循環(huán)泵，12-載體油燃煤加熱爐，13-供油總管，14-回油總管，15-載體油入口，16-載體油出口，17-油量調(diào)節(jié)閥。
圖2為本發(fā)明實施例--堿水熱法從氟碳鈰礦分解制備氯化稀土的工藝流程圖。
圖3為本發(fā)明實施例-堿水熱法從氟碳酸鈰礦分解制備氯化稀土的工藝設(shè)備流程圖。
圖中3-氫氧化稀土漿液冷卻罐，4-堿性濾液壓濾機，6-酸性濾液壓濾機，8-氯化稀土結(jié)晶盤，9-堿性濾液氟化鈉，硅酸鈉分離回收裝置。
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳述圖2、圖3為本發(fā)明的一種實施例--堿水熱法分解制備氯化稀土的工藝及設(shè)備流程圖。礦石采用山東微山氟碳鈰稀土精礦，精礦粒度-200目，氫氧化鈉與礦石的重量比為0.8、堿水熱分解溫度280-300℃，釜內(nèi)壓力大于1.8MPa，小于2.0MPa，NaOH重量百分比濃度30％，分解時間3小時，礦石分解率99％，氫氧化稀土酸浸PH＝3.5-4.3。加熱系統(tǒng)采用本發(fā)明載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)，載體油采用WD系列導熱油，載體油燃煤加熱爐選用QXG1型燃煤有機載體加熱爐，生產(chǎn)過程中運行安全、可靠、加熱效果良好，未曾出現(xiàn)過爆炸事故。
堿水熱分解高壓反應釜采用鋼-鎳復合板焊接制成，采用本發(fā)明建年產(chǎn)1000噸氯化稀土生產(chǎn)線，設(shè)備投資僅為硫酸焙燒工藝生產(chǎn)線的40％，無廢氣排放，產(chǎn)品質(zhì)量達國家標準。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比1、節(jié)電、節(jié)水、節(jié)能；2、操作安全；3、無廢氣排放，三廢治理費用低；4、設(shè)備投資低；5、產(chǎn)品成本低。
權(quán)利要求
1.一種堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝，它采用氫氧化鈉水溶液分解稀土精礦，以氫氧化稀土形式回收稀土金屬，其氫氧化鈉與礦石的重量比小于或等于1，大于0.8，NaOH的重量百分比濃度為30-40％，分解時間為3-4小時，分解在攪拌高壓反應釜內(nèi)進行，礦石可用傳統(tǒng)的干法磨碎，或水磨破碎，也可采用在混料罐內(nèi)低于100℃時與氫氧化鈉水溶液進行預分解，堿水熱分解產(chǎn)物氫氧化稀土采用鹽酸浸出，經(jīng)酸浸、洗滌、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶等工序制成氯化稀土，堿性濾液進行蒸發(fā)回收，其特征在于1)堿水熱分解溫度為251-300℃，堿水熱分解不銹鋼高壓反應釜內(nèi)分解壓力大于1.8MPa，小于2.0MPa；2)采用由載體油燃煤加熱爐(12)、熱媒循環(huán)泵(11)、供油總管(13)、回油總管(14)和堿水熱分解不銹鋼高壓反應釜(2)、鋼制混料反應罐(1)、氫氧化稀土酸浸罐(7)、氯化稀土蒸發(fā)濃縮罐(5)、堿性濾液蒸發(fā)濃縮罐(10)等反應釜和油量調(diào)節(jié)閥(17)構(gòu)成的載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)，將熱能輸送給各反應釜的加熱方式。
2.一種堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝的載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)；其特征在于與載體油燃煤加熱爐(12)的載體油出口(16)相接的供熱總管(13)及其載體油入口(15)相接的回油總管(14)分別與堿水熱分解不銹鋼高壓反應釜(2)、鋼制混料反應罐(1)、氫氧化稀土酸浸罐(7)、氯化稀土蒸發(fā)濃縮罐(5)、堿性濾液蒸發(fā)濃縮罐(10)的夾套的熱載體入口、出口支管相接通，在各反應釜的夾套的熱載體入口支管上設(shè)有油量調(diào)節(jié)閥(17)，回油總管的末端設(shè)有熱媒循環(huán)泵(11)，構(gòu)成載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及堿水熱法從稀土精礦分解制備氯化稀土的工藝及設(shè)備。其特點是在溫度為251-300℃、壓力大于1.8MPa、小于2.0MPa、氫氧化鈉與礦石重量比小于或等于1，且大于0.8的條件下，攪拌分解礦石，分解時間為3-4小時，分解率達98％以上。本發(fā)明采用載體油輸送熱能循環(huán)加熱系統(tǒng)，高壓反應釜的夾套內(nèi)載體油在較低壓力下運行可獲得較高的工作溫度，有效地解決了現(xiàn)有堿水熱法分解稀土精礦采用蒸氣加熱，高壓釜夾套易爆炸、難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)難題。
文檔編號C22B3/00GK1142542SQ95110519
公開日1997年2月12日 申請日期1995年7月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月4日
發(fā)明者潘明友, 李德虎, 馮婕, 石紹海, 邢啟邦 申請人:山東微山華能稀土總公司