氟碳铈矿

武汉工程大学
硕士学位论文
氟碳铈矿焙烧动力学及抛光粉制备
姓名：李中军
申请学位级别：硕士
专业：化学工程
指导教师：池汝安
20060501
第３章富铈溶液制备
第３章富铈溶液制备
３．１文献综述
３．１．１氧化铈的市场
铈在稀土中含量达到５０％，在稀土开发初期，铈由于工业应用的有限，常常作为废渣而堆存。

随着氧化铈用途的增加，二氧化铈的市场需求量与日剧增口¨。

图３．１列出了日本近几年从中国进口氧化铈的情况。

图３．１日本从中国进口氧化铈的情况
（１）抛光材料
随着电子产品的不断更新升级，各类产品的精细度要求越来越高，这对稀土抛光粉提出了更高的要求，为了满足液晶显示器、大屏幕高清晰度彩电抛光和电子产品的要求，需要开发高性能稀土抛光粉替代进口抛光粉。

氟碳铈矿焙烧过程中空气湿度对氟逸出的影响①吴志颖1,2,孙树臣13,吴文远1,边　雪1,涂赣峰1(11东北大学材料与冶金学院,辽宁　沈阳　110004;21渤海大学物理系,辽宁　锦州　121013) 摘　要:研究了氟碳铈矿在焙烧过程中空气湿度对氟逸出的影响,采用气相色谱法对不同条件下焙烧过程中气相中的氟含量进行了测定。

结果表明,随着空气湿度的增加和焙烧温度的提高,气相中的氟含量大幅度提高,并证明了氟碳铈矿在焙烧过程中氟逸出的基本条件是水蒸气的存在,其脱氟机理是水蒸气与氟碳铈矿中的氟反应生成HF逸出。

通过控制一定的条件,可以将氟碳铈矿中的氟完全脱出,并可以采用NaOH完全吸收利用。

氟碳铈矿在焙烧过程中主要发生氟碳铈矿的分解反应、水蒸气与氟的反应和铈的氧化反应。

关键词:氟碳铈矿;焙烧;空气湿度;氟的逸出率中图分类号:O614133 文献标识码:A 文章编号:100420277(2008)0520001204 氟碳铈矿是一种含稀土的氟碳酸盐(CeLa[(C O3)F])矿物,是稀土工业的主要原料。

在工业生产中,目前主要有两种分解精矿的工艺流程,一种是生产混合稀土氯化物的HCl-NaOH工艺;另一种是生产单一稀土化合物的氧化焙烧-酸浸出流程[1]。

伴随着稀土应用领域的拓展,对单一稀土(如氧化铈)或几种单一稀土在一起的富集物的需求量逐年增加,氧化焙烧-酸浸出工艺的应用日益广泛。

然而,无论是氧化焙烧-稀硫酸浸出-复盐沉淀分离工艺[1]、氧化焙烧-稀硫酸浸出-萃取分离工艺[2],还是氧化焙烧-预先分离处理-稀硫酸浸出-萃取分离工艺[3],氧化焙烧都是必不可少的第一步。

在此环节中,伴随焙烧气体一同逸出的氟对环境造成了严重污染。

人们已经认识到这一点,并对工艺过程中氟的行为进行了相关的研究[4～6]。

本文针对氟碳铈矿焙烧过程中氟的逸出率及影响氟逸出的相关因素进行了研究。

1　实验111　实验原料本实验选用四川冕宁产氟碳铈矿晶体为原料,经过破碎、研磨、筛分出粒度为小于200目的粉末。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
氟碳铈矿－独居石混合稀土精矿的特点及分解方法简述
氟碳铈矿－独居石混合稀土精矿是我国特有的一种复合型稀土矿物，该
矿物具有如下特点：
一、精矿中氟碳铈矿与独居石的质量比在9∶1～6∶4 之间波动；
二、精矿中含有铁矿物（Fe2O3、Fe3O4）、萤石（CaF2）、重晶石（BaSO4）、磷灰石（Ca5F(PO4)3）等矿物；
三、铈组元素约占矿物稀土元素总量的98%；
四、放射性元素Th 含量约为0.2%，低于独居石等稀土矿物。

目前可供工业上使用的混合型稀土精矿的稀土品位一般在50%～60%之间。

表1 中列出的是常用的混合型稀土精矿的化学成分。

表1 氟碳铈矿－独居石混合稀土精矿的化学成分单位：%
成分
ΣREO
ΣFe
F
P
SiO2
CaO
BaO
S
ThO2
Nb2O5
含量。

（1）氧化焙烧-盐酸浸出法[7]此法为美国钼公司1965年分解氟碳铈矿的经典方法。

60年代彩色电视高速发展，红色荧光粉需要大量的氧化铕作为激活剂，加之含富镧稀土的石油裂化催化剂在美国大量使用，因此，根据市场要求，开发出氧化焙烧-盐酸浸出法分解芒廷帕斯氟碳铈矿的工艺流程。

如图1.1。

图1.1 美国氧化焙烧-盐酸浸出法流程（2）氧化焙烧—硫酸浸出—多溶剂萃取分离工艺自上世纪90年代，长春应用化学研究所[19]对氟碳铈矿新冶炼工艺做了大量的研究工作，研究了许多类型的萃取剂和协同萃取剂对四价铈和四价钍的萃取机理及萃取热力学。

在此基础上，他们选择了Cynax923优化萃取四价铈，采用成熟的伯胺萃钍工艺回收钍，开发了多溶剂萃取分离工艺，工艺流程如图1.2所示。

图1.2 长春应化所开发的氟碳铈矿绿色冶炼工艺该工艺的特点是回收了大于90%的钍，减轻了放射性污染。

在流程中，稀土的收率也化学法工艺提高了10%左右，能够达到90%以上。

该工艺流程在四川建立了生产线。

但该工艺在浸矿时添加了氟的稳定剂，因此造成氟在流程中分流，一部分氟进入萃余液，而另一部分氟随铈进入有机相，在铈的还原反萃过程中再次加入氟稳定剂，使50%氟进入回收铈后的废水中，因此，该流程不能很好地回收氟产品。

还原反萃铈过程生成氟化铈微粒，分相困难，易乳化；氟化铈产品受市场限制，需碱转回收稀土；另外，流程中使用的Cynax923萃取剂需要进口，价格贵，使用三种不同类型的萃取剂，萃取步骤较多，运行成本高, 缺乏竞争力。

（3）氟碳铈矿氧化焙烧—硫酸浸出—萃取分离铈、氟、钍工艺目前，工业上主要采用的化学法提取氟碳铈矿冶炼工艺虽然投资小，铈生产成本较低，但存在工艺不连续，产品纯度较低，钍、氟分散在渣和废水中难以回收，对环境造成污染等问题。

近几年国内一些研究院所一直在研究开发绿色冶炼工艺。

本工艺是采用氧化焙烧-稀硫酸浸出，四价铈、钍、氟均进入硫酸稀土溶液，然后萃取分离提取铈、钍、氟及其他三价稀土。

氟碳铈矿中氟的回收及铈的浸出条件研究刘彬瑶;石荣铭【摘要】通过对氟碳铈矿的氧化焙烧过程中加入碳酸钠,回收其中的氟元素。

研究了除氟后铈的浸出条件。

结果表明除氟后氟碳铈精矿中铈的最佳条件为： H2 SO4浸出液的浓度为3 mol/ L,浸出温度为80℃,浸出时间为50 min。

该条件下氟碳铈精矿中铈的浸出率可达84.46%。

%Sodium carbonate was added to the roasting process of the bastnaesite, and the fluorine element was recycled in this step. The conditions of cerium inviolacy in bastnaesite were instigated after roasting. The results revealed that the optimum extract conditions of cerium in bastnaesite were as follows: the concentration of sulfuric acid leaching solution was 3 mol/ L, the leaching temperature was 80 ℃ and the leaching time was 50 min. The recovery rate of cerium was 84. 46% in the condition.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P94-96)【关键词】氟碳铈矿;铈;无水碳酸钠;硫酸【作者】刘彬瑶;石荣铭【作者单位】西南科技大学材料科学与工程学院，四川绵阳 621010;西南科技大学材料科学与工程学院，四川绵阳 621010【正文语种】中文【中图分类】O614.3氟碳铈矿是一种稀土氟碳铈盐矿物，是稀土工业的主要原料。

氟碳铈矿冶炼工艺述评张国成　黄小卫(北京有色金属研究总院,北京100088)对氟碳铈矿的各种冶炼方法进行了评述,指出各工艺流程的优缺点和实用性。

针对我国的稀土资源特点和市场情况,提出用氧化焙烧萃取法冶炼氟碳铈矿的新技术。

以全萃取技术取代繁琐的化学分离过程,稀土回收率将有很大提高。

关键词:　氟碳铈矿　冶炼工艺　评述1　前　言氟碳铈矿能部分溶于盐酸、硫酸、硝酸和磷酸,其化学组成为RECO3F,纯矿物中含RE2O374177%、CO22011%、F8172%,主要为铈族轻稀土元素。

不同地区的氟碳铈矿中各稀土氧化物配分见表1。

表1　各地氟碳铈矿稀土配分氧化物名　称氟碳铈矿产地及稀土配分/%包头美国四川(安宁河谷)La2O326.032.037.43 CeO250.049.047.10 Pr6O11 5.2 4.4 3.61 Nd2O316.511～1310.34 Sm2O3 1.200.50.82 Eu2O30.20.10.10 Gd2O30.30.30.26 Tb4O7-0.010.05 Dy2O3-0.030.07 Ho2O3-0.010.02 Er2O3-0.010.04 Tm2O3-0.020.01 Yb2O3-0.010.01 Lu2O3-0.1-Y2O30.30.10.14 ThO20.320.20.46 包头稀土精矿为氟碳铈矿与独居石的混合物,美国、非洲、四川和山东等地所产的氟碳铈矿则不含独居石,冶炼工艺比较简单。

我国工业上常用的氟碳铈矿精矿中RE2O3含量只有50%～53%,其纯矿物量占70%,其余30%为重晶石、方解石、萤石、磷灰石、铁矿石和二氧化硅等脉石。

其中碱土金属类脉石危害最大,在很多流程中碱土金属走向常与稀土相同,造成稀土产品中钙、镁含量高,这样的产品在当今稀土市场上销售困难,故选择工艺流程时应慎重。

独居石是传统工业上的稀土原料,但由于含放射性钍(ThO2/RE2O3≈10%)和铀(U3O8/RE2O3≈015%)高,冶炼过程中造成环境污染,现已逐渐被含放射性元素低的氟碳铈矿所取代。

氟碳铈矿概念一、氟碳铈矿简介氟碳铈矿为铈氟碳酸盐矿物，常和一些含稀土元素的矿物生在一起，如褐帘石、硅铈石、氟铈矿等。

而氟碳铈矿往往就是氟铈矿发生蚀变后形成的。

氟碳铈矿的颜色为黄到淡红棕，具有玻璃光泽到油脂光泽，为片状、块状。

氟碳铈矿是具有重要工业价值的铈族稀土元素(轻稀土)矿物，属氟碳酸盐类型。

具放射性和弱磁性。

溶于稀盐酸和硫酸，在磷酸中迅速分解。

主要产于碱性岩、碱性伟晶岩及有关的热液矿床中。

是提取铈、镧的重要矿物原料。

还可用于合成橡胶、人造纤维、有机合成等。

用途：氟碳铈(镧)矿是提取稀土化合物、冶炼铈、镧等稀土元素的重要矿物原料。

二、可能的氟碳铈矿概念股1、升达林业(002259)：中国的轻稀土以北方白云鄂博(储量约2100万吨)，非常珍稀的离子型稀土几乎是中国独有四川冕宁(储量约220万吨)的氟碳铈矿为主，重稀土以广东、福建地区的离子型稀土矿(储量仅为100万吨左右)为主。

升达林业(002259)资产注入四川冕宁(储量约220万吨)的氟碳铈矿。

中国的重稀土以离子形态存在，易采、易提取，是我国南方地区独有的珍稀矿种，其特点是其稀土元素含量除轻稀土中的镧、铈、镨、钕外，铽和镝等重稀土元素含量丰富。

铽和镝等重稀土元素可以成为“超级工业味精”，仅能开采30年。

重稀土中的钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇已知可采储量几乎为中国独有。

2、江西铜业(600362)：四川冕宁—德昌稀土成矿带中有两个大型稀土矿床，牦牛坪稀土矿床和大陆槽稀土矿床，分别分布在四川凉山州冕宁县和德昌县境内。

其中冕宁牦牛坪稀土矿现存储量200万吨，为我国第二大稀土矿，早先已经被江西铜业集团并购；德昌大陆槽稀土矿蕴藏量达70万砘以上，为我国第三大稀土矿。

德昌稀土矿矿床具有重大的找矿开发前景，通过十几年的开发，证实该矿床为一大型单一氟碳铈矿稀土矿床，矿山开发条件和选矿指标好，且与冕宁牦牛坪稀土矿一样，其稀土元素配分中铕、钇等中、重稀土，较同类型矿山品位高。

氟碳铈矿与独居石矿的化学分离方法一，概述氟碳铈矿与独居石矿的化学分离方法是研究混合型稀土精矿的氟碳铈矿与独居石矿的化学分离方法，属稀土湿法冶金技术。

将包头混合型稀土精矿( 氟碳铈矿与独居石矿混合型稀土矿物 ) 分离为单一的氟碳铈精矿和独居石精矿，采用络合方法使氟离子生成络合物进入溶液，破坏氟碳铈矿。

首先把氟碳铈矿与独居石矿混合型矿物加入水中调浆，然后加入络合剂溶液，并加入无机酸溶液，分解氟碳铈矿，氟碳铈矿溶解后进入溶液，达到与独居石矿分离的目的。

该方法简单，生产成本低，污染少，氟碳铈矿和独居石矿分离后，为进一步从氟碳铈矿和独居石矿中提取稀土元素开辟新的途二，方法的基本原理氟碳铈矿与独居石矿的化学分离方法是混合型稀土精矿的氟碳铈矿与独居石矿的化学分离方法，属稀土湿法冶金技术。

包头白云鄂博矿是世界最大稀土矿床，其矿石中所含有的稀土矿物主要为氟碳铈矿和独居石矿，这两种稀土矿物的比例一般在 9 ∶ 1 到 6 ∶ 4 之间。

在各稀土选矿工艺过程中，氟碳铈矿和独居石进入精矿的比率基本相近，因而所得产品均为氟碳铈矿和独居石的混合型稀土精矿，且两种矿物形态的稀土比率无较大变化。

由于包头稀土精矿是氟碳铈矿与独居石矿的混合矿，而氟碳铈矿与独居石矿的化学成分不同，氟碳铈矿为稀土的氟碳酸盐，独居石为稀土的磷酸盐，它们的化学性质不同，独居石要比氟碳铈矿稳定，所以处理包头稀土精矿要兼顾两种矿物，只能采用一些强化的方法，给环境带来很大的污染。

目前工业上处理包头稀土精矿所采用的方法有浓硫酸高温焙烧法和烧碱分解法。

浓硫酸高温焙烧法钍以焦磷酸盐形态进入渣中，无法回收，造成钍资源浪费，而且废渣量大，需单独堆放和处理，并且产生含氟和硫的废气，尾气处理量也大，以及工业废水污染环境。

烧碱分解法存在对稀土精矿品位适应范围小，矿物分解时间长，稀土、钍、氟等均比较分散，稀土收率低，操作不安全等缺点。

大多数冶炼厂应用单一的氟碳铈矿精矿或独居石精矿为原料，而包头稀土精矿同时含有这两种稀土矿物，成分较复杂，并且有害杂质含量较高，为了给稀土冶炼创造更为有利的原料条件，近年来主要应用浮选的方法对氟碳铈矿与独居石进行分选。

氟碳铈矿的分解氟碳铈矿是一种常见的稀土矿石，它的分解过程是指将氟碳铈矿经过一系列的化学反应和物理过程，使其分解为氟化铈和碳酸铈的过程。

本文将从氟碳铈矿的特性、分解过程和应用等方面进行介绍。

一、氟碳铈矿的特性氟碳铈矿是由氟化铈(CeF3)和碳酸铈(CeCO3)组成的混合物，呈现出灰黑色或棕色的颗粒状。

它是一种稀土矿石，含有丰富的铈元素，而铈元素在工业和科学研究中具有广泛的应用价值。

氟碳铈矿通常存在于稀土矿床中，如巴西、澳大利亚等国家都有丰富的氟碳铈矿资源。

氟碳铈矿的分解过程是指将其分解为氟化铈和碳酸铈的过程。

一般来说，氟碳铈矿的分解可以通过以下几个步骤实现：1. 破碎：首先将氟碳铈矿进行破碎，使其颗粒大小适合后续的分解反应。

2. 碱处理：将破碎后的氟碳铈矿与碱性溶液进行反应处理，常用的碱性溶液有氢氧化钠(NaOH)或氢氧化铵(NH4OH)等。

碱处理的目的是将氟碳铈矿中的碳酸铈转化为氢氧化铈(Ce(OH)3)。

3. 氟化反应：将碱处理后得到的氢氧化铈与氟化剂进行反应，常用的氟化剂有氟化钠(NaF)或氟化铵(NH4F)等。

氟化反应的目的是将氢氧化铈转化为氟化铈(CeF3)。

4. 分离：通过溶解、过滤、洗涤等步骤将氟化铈和碳酸铈分离开来。

一般来说，氟化铈的溶解度较高，可以通过溶解的方式将其与碳酸铈分离。

5. 热解：将氟化铈进行热解，使其分解为氧化铈(CeO2)和氟化气体。

热解的条件和温度可以根据具体的实验需求进行调整。

三、氟碳铈矿的应用氟碳铈矿是一种重要的稀土矿石，其分解产物氟化铈和碳酸铈在工业和科学研究中具有广泛的应用。

1. 氟化铈的应用：氟化铈是一种重要的稀土化合物，广泛应用于光学、电子、陶瓷、催化剂等领域。

例如，氟化铈可以用于制备光学玻璃、涂料和陶瓷材料，还可用作电子元件的添加剂，提高其性能和稳定性。

2. 碳酸铈的应用：碳酸铈也是一种重要的稀土化合物，常用于制备铈金属和其他铈化合物。

碳酸铈可以通过热解、还原等方式得到纯净的氧化铈，氧化铈具有良好的热稳定性和化学稳定性，在核工业、材料科学等领域有广泛的应用。