孫繼鋒 孟凡玲

摘 要：隨著我國(guó)稀土資源的有效利用，通過(guò)濕法冶金實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土資源冶金的工作也得到了有效的進(jìn)步與發(fā)展，目前我國(guó)大部分稀土濕法冶金的方式主要就是通過(guò)對(duì)稀土冶金提煉技術(shù)的發(fā)展，目前在工業(yè)應(yīng)用中通過(guò)冶煉分離工藝實(shí)現(xiàn)綜合述評(píng)，進(jìn)而為后續(xù)開(kāi)展稀土濕法冶金工作的發(fā)展提供更多思路，為其發(fā)展領(lǐng)域的進(jìn)步提供更多的角度，實(shí)現(xiàn)更高效的冶金效果并降低污染情況，有效的解決三廢污染的問(wèn)題，綜合提高利用率，在稀土應(yīng)用的領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土化合物的制備與開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞：稀土冶金;濕法冶金;發(fā)展?fàn)顩r;進(jìn)展探討

我國(guó)是世界上稀土生產(chǎn)、出口與消費(fèi)的大國(guó)，在世界稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占據(jù)著重要的地位，而隨著進(jìn)一步推動(dòng)稀土的利用率與稀土冶金工藝的發(fā)展，我國(guó)所應(yīng)用的傳統(tǒng)稀土濕法冶金工藝并不能完全實(shí)現(xiàn)，并且還會(huì)造成一些污染問(wèn)題，不符合當(dāng)前我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要要求。因此，在進(jìn)一步推動(dòng)稀土濕法冶金發(fā)展的過(guò)程中，要首先充分掌握稀土資源的利用率，保持稀土濕法冶金工藝的效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染情況的減少與提純效果的增強(qiáng)，并且要關(guān)注到對(duì)稀土濕法冶金領(lǐng)域內(nèi)研究的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作，這樣才能真正從全方位推動(dòng)我國(guó)的稀土濕法冶金發(fā)展朝著正確的方向前進(jìn)。

1 稀土礦濕法冶金現(xiàn)狀分析

1.1 混合型稀土礦冶煉分離工藝

目前我國(guó)傳統(tǒng)的混合型稀土礦冶煉分離工藝主要分為燒堿法與硫酸法兩種，這兩種工藝的制備效果都是基于實(shí)際成本情況開(kāi)展的，并且在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了非常廣泛的應(yīng)用，因此本文就從這兩個(gè)方面簡(jiǎn)要的論述有關(guān)混合型稀土礦冶煉分離工藝的內(nèi)容。

1.1.1 燒堿法

主要工藝流程為：稀鹽酸鈣洗水洗滌--苛性鈉分解水洗--鹽酸可溶--混合稀土氯化物溶液。該過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)是幾乎不存在排放且投資少。然而，由于高堿價(jià)，高劑量和高運(yùn)行成本;分散在廢渣和污水中不易回收;含氟廢水大且難以回收;該過(guò)程是連續(xù)的，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn);精礦等級(jí)的要求很高。目前，只有10%的包頭礦在此過(guò)程中進(jìn)行處理。

1.1.2 硫酸法

1970年開(kāi)始，北京有色金屬研究院開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)熔煉包頭混合稀土精礦的濃硫酸焙燒方法，并相繼開(kāi)發(fā)了被廣泛使用的第一，第二和第三代硫酸工藝技術(shù)。加工包頭稀土精礦的領(lǐng)先工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。目前，包頭稀土精礦有90%是用硫酸法處理的。

第一代硫酸法：濃硫酸的低溫焙燒和雙鹽沉淀--堿轉(zhuǎn)化水洗--鹽酸溶液和混合氯化稀土。第二代硫酸法：在高溫下中和濃硫酸石灰并去除雜質(zhì)--環(huán)烷酸萃取的轉(zhuǎn)化--混合稀土氯化物。第三代硫酸法：優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)且易于控制過(guò)程，易于批量生產(chǎn)，對(duì)精礦類型的要求低，運(yùn)行成本低，用氧化鎂中和和除去雜質(zhì)，降低了廢渣含量并提高了稀土回收率。缺點(diǎn)：釷以焦磷酸鹽的形式進(jìn)入廢渣（根據(jù)包頭稀土精礦的年熔煉量10萬(wàn)t，廢渣率為50%，然后每年產(chǎn)生5萬(wàn)t放射性廢渣，總比活度為2.1×105bg·kg是標(biāo)準(zhǔn)的1.8倍），導(dǎo)致放射性污染，因此稀土資源無(wú)法回收;含氟和硫的廢物很難回收利用。目前，它們是通過(guò)噴灑堿或水而被吸收的，形成了大量的含酸廢水，產(chǎn)生大量的含氟廢物殘?jiān)?/p>

1.1.3 綠色冶煉工藝的開(kāi)發(fā)

由于稀土濕法冶金工藝技術(shù)的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生不同類型的廢水，殘留物和廢氣，因此許多科學(xué)家針對(duì)性地開(kāi)展了稀土濕法冶金綠色冶煉工藝的研究。1970開(kāi)始，北京有色金屬研究院開(kāi)發(fā)了一種用于熔融稀土精礦的低溫硫酸焙燒雙鹽沉淀法（第一代酸法），并將其應(yīng)用于稀土工業(yè)生產(chǎn)。為了從稀土礦石中提純，長(zhǎng)春英華學(xué)院研究了在低溫硫酸焙燒水浸出溶液中用伯銨直接提純的技術(shù)，從而獲得純度更高的產(chǎn)品。但是，提余液含有高含量的雜質(zhì)，例如酸，鐵和磷。還原后，伯氨用于去除稀土，鐵和磷，然后萃取轉(zhuǎn)化皂化環(huán)烷酸。工藝復(fù)雜，水浸液中氨的濃度很低，處理能力高，生產(chǎn)成本高。它沒(méi)有在稀土行業(yè)中使用。

近年來(lái)，許多內(nèi)部研究機(jī)構(gòu)和稀土公司已投入大量人力和物力來(lái)開(kāi)發(fā)綠色工藝，以應(yīng)對(duì)當(dāng)前的污染問(wèn)題，并且還取得了一些新進(jìn)展。諸如低溫硫酸伯銨萃取純焙燒工藝，氧化鎂固體氟化物氯化氯化焙燒工藝，氧化鈣焙燒工藝等工藝都是這些工藝，在成本，設(shè)備和回收率方面仍然存在一些不能令人滿意的地方。

1.2 離子吸附型稀土礦冶煉分離工藝

20世紀(jì)60年代在南方的七個(gè)省和地區(qū)發(fā)現(xiàn)了世界上唯一一種富含重稀土金屬元素且具有高利用價(jià)值的離子吸附稀土礦。1970年代，國(guó)內(nèi)稀土工作者進(jìn)行了聯(lián)合研究，實(shí)現(xiàn)離子吸附稀土礦石的特殊浸出，通過(guò)萃取富集和完全分離技術(shù)，P507萃取和鹽酸分離，環(huán)烷酸和其他萃取溶劑，得到99%至99.999%的單個(gè)稀土化合物。目前，每年溶解和分離的稀土量約為35000t，是國(guó)防軍事工業(yè)和高科技材料必不可少的重要原料。

20世紀(jì)90年代，江西贛州冶金研究院研究開(kāi)發(fā)了離子稀土礦石的原位浸出工藝技術(shù)。該工藝的特點(diǎn)是不破壞生態(tài)環(huán)境，生產(chǎn)效率高，稀土資源利用率可達(dá)70%以上。此過(guò)程已廣泛用于簡(jiǎn)單類型的離子礦的地質(zhì)條件中。

1.3 氟碳鈰礦冶煉分離工藝

該化學(xué)方法投資少，鈰生產(chǎn)成本低。但是，存在諸如連續(xù)過(guò)程，產(chǎn)品純度低，廢渣和廢液中釷和氟的分布等問(wèn)題，這些問(wèn)題難以循環(huán)利用，并造成環(huán)境污染。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)研究開(kāi)發(fā)了綠色熔煉技術(shù)，即通過(guò)氧化焙燒中稀硫酸，四價(jià)鈰，釷和氟的浸出物，將其浸入稀土硫酸鹽溶液中，然后進(jìn)行萃取和提取。該方法的特征在于氧化鈰非常純，可以有效地提取釷和氟，并且該過(guò)程是連續(xù)的。然而，由于相對(duì)較高的生產(chǎn)成本和市場(chǎng)上少量的非常純的鈰，工業(yè)應(yīng)用困難。

2 稀土礦濕法冶金發(fā)展的進(jìn)展與重點(diǎn)發(fā)展方向探究

2.1 通過(guò)稀土礦綠色冶煉分離工藝的開(kāi)發(fā)減少污染問(wèn)題

盡快發(fā)展稀土礦的綠色冶煉分離工藝，解決三種廢物的污染問(wèn)題，降低單位成本，提高稀土資源利用率。高效的綠色冶煉工藝應(yīng)滿足以下要求：①加大模糊萃取在冶煉過(guò)程中的發(fā)展研究，充分利用了有價(jià)值的元素，并盡可能地減少了廢物的污染源，可以有效地富集和回收利用，去除放射性廢物殘留。氟可以有效回收，消除廢氣污染;不產(chǎn)生氨氮廢水，廢水量大大減少;減少能源成本以及原材料和消耗品;②在不增加大筆投資的情況下嘗試使用公司現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造;③與現(xiàn)有工藝相比，生產(chǎn)成本、單耗進(jìn)一步降低。

2.2 強(qiáng)化分離提純與化合物材料制備技術(shù)

隨著高科技的飛速發(fā)展，不僅對(duì)稀土化合物產(chǎn)品提出了更高的純度要求，而且對(duì)稀土化合物和非稀土雜質(zhì)的物理性能提出了更高的要求。將來(lái)，我們應(yīng)該集中在以下幾個(gè)方面：①特殊物理稀土化合物的特殊工業(yè)制備技術(shù)（例如：高比表面積，極小粒徑，特殊形態(tài)，密度等）;②高科技用于制備高純度和稀土化合物（例如熒光）復(fù)合材料的技術(shù);粉末，激光晶體的前體;助催化劑、拋光液、陶瓷添加劑等）;③稀土分離純化與復(fù)合材料制備的綜合技術(shù)，以減少材料制備的成本;④提高稀土分離過(guò)程的自動(dòng)控制水平，提高產(chǎn)品一致性與穩(wěn)定性。

2.3 強(qiáng)化自主創(chuàng)新與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)

加強(qiáng)自主創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，拓展稀土的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是鈰、釔、釓、釤、鑭等高豐度稀土元素的應(yīng)用研究，保持稀土元素的應(yīng)用平衡。

3 結(jié)論

總而言之，稀土濕法冶金工藝的開(kāi)展重點(diǎn)就是通過(guò)濕法冶金實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土冶金，進(jìn)而提高對(duì)稀土資源的利用率，推動(dòng)我國(guó)冶金工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，拓寬對(duì)稀土資源利用的方向與應(yīng)用領(lǐng)域。而在本次研究中可以得出，目前采用較為常見(jiàn)的技術(shù)工藝就是如燒堿法、硫酸法等的混合型稀土礦冶煉分離工藝，同時(shí)還有離子吸附型稀土礦冶煉分離工藝以及氟碳鈰礦冶煉分離工藝三種，在研究與發(fā)展的趨勢(shì)上來(lái)看，未來(lái)發(fā)展主要解決的問(wèn)題如何實(shí)現(xiàn)更加高效的同時(shí)減少由于三廢所帶來(lái)的污染情況，更好的做好環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展，真正切實(shí)的推動(dòng)我國(guó)稀土資源利用率的提高與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]林秀龍，郭連平，劉政磊.淺議稀土濕法冶金廢水治理方法[J].江西化工，2018（05）：64-65.

[2]桂文君.苯乙烯/馬來(lái)酸酐共聚物在濕法冶金和材料制備中的應(yīng)用研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2016.

[3]全國(guó)稀土化學(xué)與冶金學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國(guó)稀土學(xué)會(huì)稀土化學(xué)與濕法冶金、稀土火法冶金專業(yè)委員會(huì)工作會(huì)議在江西贛州召開(kāi)[J].稀土信息，2014（10）：6.