稀土湿法冶金发展状况及进展探讨

孙继锋 孟凡玲

摘 要：随着我国稀土资源的有效利用，通过湿法冶金实现对稀土资源冶金的工作也得到了有效的进步与发展，目前我国大部分稀土湿法冶金的方式主要就是通过对稀土冶金提炼技术的发展，目前在工业应用中通过冶炼分离工艺实现综合述评，进而为后续开展稀土湿法冶金工作的发展提供更多思路，为其发展领域的进步提供更多的角度，实现更高效的冶金效果并降低污染情况，有效的解决三废污染的问题，综合提高利用率，在稀土应用的领域内实现对稀土化合物的制备与开发。

关键词：稀土冶金;湿法冶金;发展状况;进展探讨

我国是世界上稀土生产、出口与消费的大国，在世界稀土产业发展中占据着重要的地位，而随着进一步推动稀土的利用率与稀土冶金工艺的发展，我国所应用的传统稀土湿法冶金工艺并不能完全实现，并且还会造成一些污染问题，不符合当前我国可持续发展的重要要求。因此，在进一步推动稀土湿法冶金发展的过程中，要首先充分掌握稀土资源的利用率，保持稀土湿法冶金工艺的效果，同时实现对污染情况的减少与提纯效果的增强，并且要关注到对稀土湿法冶金领域内研究的知识产权保护工作，这样才能真正从全方位推动我国的稀土湿法冶金发展朝着正确的方向前进。

1 稀土矿湿法冶金现状分析

1.1 混合型稀土矿冶炼分离工艺

目前我国传统的混合型稀土矿冶炼分离工艺主要分为烧碱法与硫酸法两种，这两种工艺的制备效果都是基于实际成本情况开展的，并且在工业生产过程中得到了非常广泛的应用，因此本文就从这两个方面简要的论述有关混合型稀土矿冶炼分离工艺的内容。

1.1.1 烧碱法

主要工艺流程为：稀盐酸钙洗水洗涤--苛性钠分解水洗--盐酸可溶--混合稀土氯化物溶液。该过程的优点是几乎不存在排放且投资少。然而，由于高碱价，高剂量和高运行成本;分散在废渣和污水中不易回收;含氟废水大且难以回收;该过程是连续的，难以实现大规模生产;精矿等级的要求很高。目前，只有10%的包头矿在此过程中进行处理。

1.1.2 硫酸法

1970年开始，北京有色金属研究院开始研究开发熔炼包头混合稀土精矿的浓硫酸焙烧方法，并相继开发了被广泛使用的第一，第二和第三代硫酸工艺技术。加工包头稀土精矿的领先工业生产技术。目前，包头稀土精矿有90%是用硫酸法处理的。

第一代硫酸法：浓硫酸的低温焙烧和双盐沉淀--碱转化水洗--盐酸溶液和混合氯化稀土。第二代硫酸法：在高温下中和浓硫酸石灰并去除杂质--环烷酸萃取的转化--混合稀土氯化物。第三代硫酸法：优点是连续且易于控制过程，易于批量生产，对精矿类型的要求低，运行成本低，用氧化镁中和和除去杂质，降低了废渣含量并提高了稀土回收率。缺点：钍以焦磷酸盐的形式进入废渣（根据包头稀土精矿的年熔炼量10万t，废渣率为50%，然后每年产生5万t放射性废渣，总比活度为2.1×105bg·kg是标准的1.8倍），导致放射性污染，因此稀土资源无法回收;含氟和硫的废物很难回收利用。目前，它们是通过喷洒碱或水而被吸收的，形成了大量的含酸废水，产生大量的含氟废物残渣。

1.1.3 绿色冶炼工艺的开发

由于稀土湿法冶金工艺技术的应用会产生不同类型的废水，残留物和废气，因此许多科学家针对性地开展了稀土湿法冶金绿色冶炼工艺的研究。1970开始，北京有色金属研究院开发了一种用于熔融稀土精矿的低温硫酸焙烧双盐沉淀法（第一代酸法），并将其应用于稀土工业生产。为了从稀土矿石中提纯，长春英华学院研究了在低温硫酸焙烧水浸出溶液中用伯铵直接提纯的技术，从而获得纯度更高的产品。但是，提余液含有高含量的杂质，例如酸，铁和磷。还原后，伯氨用于去除稀土，铁和磷，然后萃取转化皂化环烷酸。工艺复杂，水浸液中氨的浓度很低，处理能力高，生产成本高。它没有在稀土行业中使用。

近年来，许多内部研究机构和稀土公司已投入大量人力和物力来开发绿色工艺，以应对当前的污染问题，并且还取得了一些新进展。诸如低温硫酸伯铵萃取纯焙烧工艺，氧化镁固体氟化物氯化氯化焙烧工艺，氧化钙焙烧工艺等工艺都是这些工艺，在成本，设备和回收率方面仍然存在一些不能令人满意的地方。

1.2 离子吸附型稀土矿冶炼分离工艺

20世纪60年代在南方的七个省和地区发现了世界上唯一一种富含重稀土金属元素且具有高利用价值的离子吸附稀土矿。1970年代，国内稀土工作者进行了联合研究，实现离子吸附稀土矿石的特殊浸出，通过萃取富集和完全分离技术，P507萃取和盐酸分离，环烷酸和其他萃取溶剂，得到99%至99.999%的单个稀土化合物。目前，每年溶解和分离的稀土量约为35000t，是国防军事工业和高科技材料必不可少的重要原料。

20世纪90年代，江西赣州冶金研究院研究开发了离子稀土矿石的原位浸出工艺技术。该工艺的特点是不破坏生态环境，生产效率高，稀土资源利用率可达70%以上。此过程已广泛用于简单类型的离子矿的地质条件中。

1.3 氟碳铈矿冶炼分离工艺

该化学方法投资少，铈生产成本低。但是，存在诸如连续过程，产品纯度低，废渣和废液中钍和氟的分布等问题，这些问题难以循环利用，并造成环境污染。近年来，国内一些科研机构研究开发了绿色熔炼技术，即通过氧化焙烧中稀硫酸，四价铈，钍和氟的浸出物，将其浸入稀土硫酸盐溶液中，然后进行萃取和提取。该方法的特征在于氧化铈非常纯，可以有效地提取钍和氟，并且该过程是连续的。然而，由于相对较高的生产成本和市场上少量的非常纯的铈，工业应用困难。

2 稀土矿湿法冶金发展的进展与重点发展方向探究

2.1 通过稀土矿绿色冶炼分离工艺的开发减少污染问题

尽快发展稀土矿的绿色冶炼分离工艺，解决三种废物的污染问题，降低单位成本，提高稀土资源利用率。高效的绿色冶炼工艺应满足以下要求：①加大模糊萃取在冶炼过程中的发展研究，充分利用了有价值的元素，并尽可能地减少了废物的污染源，可以有效地富集和回收利用，去除放射性废物残留。氟可以有效回收，消除废气污染;不产生氨氮废水，废水量大大减少;减少能源成本以及原材料和消耗品;②在不增加大笔投资的情况下尝试使用公司现有设备进行技术升级改造;③与现有工艺相比，生产成本、单耗进一步降低。

2.2 强化分离提纯与化合物材料制备技术

随着高科技的飞速发展，不仅对稀土化合物产品提出了更高的纯度要求，而且对稀土化合物和非稀土杂质的物理性能提出了更高的要求。将来，我们应该集中在以下几个方面：①特殊物理稀土化合物的特殊工業制备技术（例如：高比表面积，极小粒径，特殊形态，密度等）;②高科技用于制备高纯度和稀土化合物（例如荧光）复合材料的技术;粉末，激光晶体的前体;助催化剂、抛光液、陶瓷添加剂等）;③稀土分离纯化与复合材料制备的综合技术，以减少材料制备的成本;④提高稀土分离过程的自动控制水平，提高产品一致性与稳定性。

2.3 强化自主创新与知识产权保护

加强自主创新和知识产权保护，拓展稀土的应用领域，特别是铈、钇、钆、钐、镧等高丰度稀土元素的应用研究，保持稀土元素的应用平衡。

3 结论

总而言之，稀土湿法冶金工艺的开展重点就是通过湿法冶金实现对稀土冶金，进而提高对稀土资源的利用率，推动我国冶金工业的发展与进步，拓宽对稀土资源利用的方向与应用领域。而在本次研究中可以得出，目前采用较为常见的技术工艺就是如烧碱法、硫酸法等的混合型稀土矿冶炼分离工艺，同时还有离子吸附型稀土矿冶炼分离工艺以及氟碳铈矿冶炼分离工艺三种，在研究与发展的趋势上来看，未来发展主要解决的问题如何实现更加高效的同时减少由于三废所带来的污染情况，更好的做好环保及可持续发展，真正切实的推动我国稀土资源利用率的提高与进步。

参考文献：

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