稀土湿法冶炼基础知识培训资料
第六章 沉淀
萃取分离的单一稀土料液利用沉淀剂沉淀，将溶液中的稀土离子从液相转变成固相，生成各种单一稀土固态盐类。常用的沉淀方法有：草酸盐沉淀法，碳酸氢铵沉淀法、氢氧化物沉淀法和氟化物沉淀法。 一、 草酸盐沉淀法
1、
反应方程式
2RECl3+3H2(C2O4)·2H2O+nH2O=RE2(C2O4)3·nH2O↓+6HCl 一般n=10,但也有n=6 .7. 9和11的。 2、
沉淀的稀土量
若料液稀土浓度为CRE，体积为VF，稀土的配合当量为m,则沉淀的稀土量为
WRE2O3?CRE?VF?m(公斤)
10003、 沉淀用草酸量
根据化学反应方程式，理论上沉淀用草酸量为
W草酸?189?CRE?VF
稀土草酸盐在水中的溶解不大，但在酸性溶液中比在水中大得多，特别是重稀土溶解损失会更大，为了使稀土草酸盐尽可能地沉淀完全，应该使溶液保持合适的草酸根活度(游离草酸量)，因此沉淀时多余的草酸一般为25~50%,但过大的草酸根活度时，又生成了RE(C2O4)+、RE(C2O4)2-及RE(C2O4)33-等络离子而使稀土沉淀不完全。
4、
沉淀条件选择
在实际生产中，用饱和草酸溶液或过量的固体草酸，在80℃~90℃下由浓度不高的稀土溶液(50~100g/l)沉淀出草酸盐，草酸宜小批量加入，这样有利于获得大结晶沉淀且少溶于水，又易于过滤甩开。
草酸盐沉淀时，控制适当的条件，能除去部分非稀土杂质。在弱酸性溶液中(PH=1~2)进行沉淀，能提高草酸钙、铁和其它带色杂质复合草酸盐的溶解度，减少非稀土杂质的共沉量，沉淀后在45℃~50℃进行过滤，并在过滤器内用含草酸2g/l的热水冲洗2-3次，能除去不利于煅烧的过量草酸和提高非稀土杂质的除杂率。
对于有粒度要求的产品沉淀，其沉淀条件更应严格掌握好。影响和控制粒径大小的主要因素有稀土料液浓度、溶液PH值、沉淀温度、草酸加入速度、搅拌时间、搅拌强
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度 、沉淀剂用量和草酸加入方式。 二、 碳酸盐沉淀法
1、
反应方程式
2RECl3+6NH4HCO3+nH2O＝RE2(CO3)3·nH2O↓+6NH4Cl+3H2O+3CO2↑ 2、沉淀的稀土量
若料液稀土浓度为CRE，体积为VF，稀土的配合当量为m，则沉淀的稀土量为
WRE2O3?CRE?VF?m(公斤)
10003、沉淀用碳铵量
萃取分离出口稀土料液一般呈酸性，用碳铵沉淀时，碳铵量为中和[H+]用量和沉淀RE3+用量之和。 ① 中和[H+]用量 中和反应方程式：
HCl + NH4HCO3 = NH4Cl + CO2↑+ H2O
W?H??NH4HCO3VF?H??m?(公斤)
1000?p??(其中[H+]为溶液酸度、m为NH4HCO3分子量79、P为NH4HCO3含量0.9294)。 ② 沉淀RE3+用量
沉淀RE3+用量大致可以按重量比1∶1.6～2.5（系数λ）计算
WRE3?NH4HCO3?VF?CRE?m?λ1000(公斤)
碳铵沉淀时，在较低的CRE下，边搅拌边缓慢加入NH4HCO3溶液（或固体洒入），以防局部过碱生成RE（OH）3胶体而使沉淀操作困难，加强搅拌，使生成的RE2（CO3）3晶粒长大，使颗粒变粗，易于过滤,并最终控制沉淀PH5～5.8,静置沉降即可。 三、 沉淀操作注意事项
1、 沉淀剂应边搅拌溶液边缓慢加入，这样可避免草酸沉淀时沉淀剂局部过浓产生包杂及完整晶形形成而影响产品质量和碳铵沉淀时局部过碱生成RE（OH）3胶体而使沉淀过滤操作困难。
2、 防止稀土损失，杜绝沉淀不完全（沉淀剂用量不够，一定要检测上清液）和过滤时穿滤现象，母液滤液及虹吸的上清液，均应进入回收池，提高产品收率。
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3、产品中的氯根主要来源于三个方面：母液残留、沉淀吸附和沉淀包杂。从上在计算和分析可知，Cl-主要来自于母液夹带，针对此种Cl-，减少的方法是洗涤时每次应尽量将洗液放净；针对沉淀吸附的Cl-，则应考虑选择高效洗涤方式才能去除，理想的是能将沉淀物打散在洗涤液中搅拌洗涤，另外提高沉淀和洗涤温度也能较好去除该种Cl-；针对沉淀包杂型Cl-，则应选择合适的沉淀方式和条件，比如对沉、较低的料液浓度和沉淀剂浓度，较强的搅拌程度，较慢的沉淀速度。
4、稀土草酸盐和碳酸盐在沉淀母液或水中有一定的溶解度，但当沉淀母液或水温度降低或酸度稀释后，有些沉淀物会重新析出；沉淀物滤布过滤时细颗粒会发生少量穿滤进入滤液中，但当加长滤液停留时间时，这些细颗粒沉淀物会沉降下来，为减少稀土损失，提高收率和资源利用率，可每种产品沉淀设置一个回收池回收稀土。 5、严格控制沉淀剂合理用量，降低消耗，减少成本。 6、管道内草酸液放干净，以免草酸结晶，堵塞管道。
7、半成品装袋包装好后，挂好半成品卡，按批号、规格不同分别堆放。 8、过滤和离心一定要彻底，严格控制进炉水份。 9、认真填写沉淀记录报表，经常复核查漏。
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第七章 灼烧
稀土草酸盐和碳酸盐应经过灼烧成氧化物供进一步利用，其灼烧反应方程式分别为：
2RE2（C2O4）3·nH2O + 3O2 → 2RE2O3 + 12CO2↑+ nH2O↑ RE2(CO3)3·nH2O → RE2O3 + 3CO2↑+ nH2O↑
实际上草酸盐在灼烧中经过四个过程：加热失水转为无水盐，草酸根分解转为碳酸盐、分解碳酸盐、氧化成产品。反应过程式为RE2（C2O4）3·nH2O→ RE2（C2O4）3+nH2O↑→RE2(CO3)3＋3CO → RE2O3 +3CO2↑,另外还有一定的盐雾弥散在气（汽）体中。理论上，灼烧温度为850℃,实际生产中，一般控制灼烧温度高温区为1100℃～1150℃。
稀土灼烧窑炉有柴窑、土煤窑、箱（或梭）式电（燃气或燃油）炉、隧（或辊）道式电（燃气或燃油）炉。
用柴窑、土煤窑灼烧产品，温度难以控制，对产品易污染，生产效率低，劳动强度大，产品质量既差又不稳定，资源浪费，故仅适合低值、质量要求不高的产品灼烧。
箱（或梭）式电（燃气或燃油）炉灼烧稀土产品，是在炉门密闭的情况下灼烧，产品随炉冷却至200～300℃稍开启炉门冷却至室温进出炉，周期性作业，其炉体随原料同时被加热冷却，能耗较高。如用金属电热元件加热，水蒸汽、盐雾等会严重腐蚀电热元件，其使用寿命很短，如用硅碳棒电加热，由于周期性的升温冷却，其老化程度很快，使用寿命也很短，故一般采用燃油（或燃气），其适合于产品价值高，生产量小的产品灼烧。
隧（或辊）道式电（燃气或燃油）炉是比较理想和合理的灼烧设备。它有四个温区：脱水烘干区、分解煅烧区、恒温煅烧区、保温区。脱水煅烧区温度较低，有利于水分的排放和烧钵的升温过渡，而且利用了高温煅烧区的热气流对进炉原料进行干燥，在高温煅烧区，由于隧（或辊）道口能自然补充适量氧气而能加快氧化煅烧，在保温区，产品逐步在炉内冷却至包装温度，而确保烧钵从高温到低温的过渡及产品不急剧降温造成颗粒表面有硬化层。该类灼烧炉连续作业，生产量大，能耗低，灼烧产品质量稳定。
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