本發(fā)明屬于稀土礦火法+濕法綜合冶煉領域，具體涉及一種利用含鐵稀土原礦分離生產稀土的方法。
背景技術：
我國具有非常大的稀土礦儲備，占世界儲量的35％，隨著金屬材料科學的發(fā)展，稀土的作用越來越受到重視，因此如何最大限度的提煉稀土成為當前的研發(fā)重點。稀土一般都是和其他金屬礦物共生，如白云鄂博鐵礦就是稀土、鐵和鈮共生的礦床(即含鐵稀土礦)。目前常規(guī)的冶煉提稀土方法分為濕法和火法，但是比較困難的地方是稀土分離提取過程中稀土的總回收率小于20％，剩余大量稀土堆存于稀土尾礦，造成資源的巨大浪費，如何提高稀土稀土的回收率是擺在我國面前的巨大技術難題。目前常用的工藝流程是弱磁-強磁-浮選工藝分離得到鐵精礦和稀土精礦，但該工藝雖然可以獲得稀土精礦，但最終的稀土回收率只有10％左右，這樣的分離工藝不能獲得高的稀土回收率，分離效率也非常低，此外，該工藝獲得的稀土精礦在后續(xù)的處理過程中也會造成環(huán)境污染，對稀土資源的利用造成巨大的浪費。目前也有研究人員研究在直接還原爐(如轉底爐)中冶煉含鐵的稀土原礦，但是由于他們主要的目的是要得到鐵，稀土僅僅作為副產品產出，雖然達到二者分離的目的，但是其處理參數都是主要針對得到鐵而設置的，雖然會得到富稀土渣，但是其中稀土的價態(tài)和其它易浸出性等等都沒有專門設置特定的參數來實現，得到的富稀土渣還需要進行一些處理之后才能進行分離操作。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種利用含鐵稀土原礦分離生產稀土的方法。
具體通過如下技術手段實現：
一種利用含鐵稀土原礦分離生產稀土的方法，包括如下步驟：
(1)磨料：將含鐵稀土原礦在球磨機中球磨成含鐵稀土礦粉，所述含鐵稀土礦粉中小于200目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質量的80～90％，200目～100目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質量的5～8％；將煤粉在球磨機中進行細磨，使得最終細煤粉中小于200目的占細煤粉總質量的90％以上。
(2)混料，將含鐵稀土礦粉、細煤粉、粘結劑和添加劑按照重量份(90～98):(8～10):(1～2):(0.2～0.5)進行混合，然后加入混料機中混勻，混料過程中相混料機中添加混合物總重量8～10％的水，然后出混料機。
(3)造團，將混勻之后的混合物置入造球機中制成球團，然后烘干，得到混料球團。
(4)轉底爐布料，在轉底爐爐底內鋪設步驟(1)得到的細煤粉，鋪設厚度為2～3mm，然后將步驟(3)得到的混料球團均勻放置于細煤粉層上，所有混料球團放置完畢之后，再從混料球團頂部撒入混料球團總重量2～5％的細煤粉。
(5)轉底爐熔煉分離，轉底爐溫度控制為1300～1400℃，還原熔分時間為15～30min，球團排出后經過冷卻、破碎和磁選步驟得到珠鐵和稀土富渣。
(6)還原富集，將步驟(5)得到的稀土富渣置入密閉傳送帶上，通入預熱后的高溫還原性氣體，傳送帶出口與焙燒爐入口相連。
(7)焙燒，將步驟(6)傳送來的稀土富渣與濃硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度為330～395℃，焙燒時間為2～6小時，稀土富渣與濃硫酸的質量比為1:1～2。
(8)水浸，在步驟(7)的焙燒產物中加入去離子水進行水浸，水浸的固液比為1:(15～22)，水浸溫度為68～95℃，水浸時間為1～1.5小時，過濾分離后得到硫酸稀土水浸液和氟化鈣富集水浸渣。
(9)硫酸稀土水浸液萃取分離，將步驟(8)得到硫酸稀土水浸液置入到振蕩器中添加萃取劑后進行混合萃取，振蕩器的轉速為180～320r/min，萃取時間為20～65min，萃取溫度為20～35℃，混合萃取結束后經離心分離得到負載相和萃余液，然后再對負載相進行反萃分離后收得稀土。
作為優(yōu)選，所述細煤粉中固定碳含量為65～85％，灰分含量為8～16％。
作為優(yōu)選，所述粘結劑為膨潤土、豆粉或糖蜜。
作為優(yōu)選，所述添加劑為cao、na2co3和mgo中的一種或兩種以上。
作為優(yōu)選，混料步驟中，出混料機的混合物含水量為6.8～9％。
作為優(yōu)選，所述珠鐵用于電爐煉鋼。
作為優(yōu)選，在步驟(9)后還包括步驟(10)：將步驟(8)得到的氟化鈣富集水浸渣進行氟化鈣分離提取工序。
作為優(yōu)選，在水浸過程中，所述水浸溫度為91～95℃。
作為優(yōu)選，步驟(6)中的還原性氣體的溫度為500～580℃，還原性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體。
作為優(yōu)選，步驟(9)中的萃取劑為p204、p507、p350或n1923。
作為優(yōu)選，所述氟化鈣富集水浸渣進行氟化鈣分離提取工序為將該水浸渣置入氯化鈣、氫氧化鈣和/或氧化鈣溶液中加熱至150～280℃，保持該溫度20～50min后進行固液分離，得到少量混雜的氟化鈣固體。
本發(fā)明的效果在于：
1，利用轉底爐直接還原的方法，在得到鐵產品的同時將稀土在渣中富集，。得到的鐵產品的質量完全可以作為電爐煉鋼原料使用，通過轉底爐熔煉分離鐵和稀土，使得從效益角度講鐵成了副產品了，產品附加值最高的是大量富集稀土的渣相，在基本上不增加成本的情況下，避免了傳統(tǒng)對稀土原礦進行的各種處理所帶來的成本，大大降低了稀土生產的成本(成本都轉嫁到轉底爐煉鐵上了)。通過在轉底爐底層和球團表面上都施加了細煤粉，使得還原強度得到提高，提高了轉底爐冶煉效率。
2，由于通過轉底爐還原操作，通過控制轉底爐鋪料，尤其是在球團外部再撒上一層細煤粉(這樣簡單低成本的操作)，使得稀土中大部分高價的ce(正四價)還原為低價的ce(正三價)，而低價的ce更容易被浸出，因此轉底爐的還原氣氛使得稀土不僅僅在渣中達到了富集的作用，同時還通過調整稀土價態(tài)而使得其更加容易被浸出，通過創(chuàng)造性的提出了在傳送過程中密閉通入預熱后的還原性氣體，從而僅僅使得在對富稀土渣傳送到焙燒爐過程的傳送帶上噴吹預熱后的高溫還原性氣體進行還原補充即可最大程度的降低稀土中元素的價態(tài)，從而在后續(xù)浸出過程中浸出難度降低到非常低的程度，并且使得焙燒效率得到提高。通過轉底爐冶煉分離之后的渣中稀土不僅品位高，而且富集相的結晶粒度大，這樣就降低了后續(xù)焙燒強度和大大提高了浸出效率，通過轉底爐冶煉分離對稀土進行富集操作使得焙燒溫度無需五百度以上了，在相對較低的焙燒溫度下即可達到焙燒效果，并且在后續(xù)浸出過程中，浸出效率都得到了提高。從而這樣整體流程和具體參數的搭配使得稀土生產的效率大大提升。
3，通過轉底爐富集稀土后，對浸出步驟的簡化僅僅需要低溫焙燒和水浸步驟即可得到95％以上的稀土浸出率。通過對后續(xù)萃取和反萃工藝的調整，使得其更加匹配該工藝得到的酸性水浸液。
附圖說明
圖1為本發(fā)明利用含鐵稀土原礦分離生產稀土的方法的工藝流程圖。
具體實施方式
實施例1
一種利用含鐵稀土原礦分離生產稀土的方法，包括如下步驟：
(1)磨料：將含鐵稀土原礦在球磨機中球磨成含鐵稀土礦粉，所述含鐵稀土礦粉中小于200目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質量的88％，200目～100目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質量的8％；將煤粉在球磨機中進行細磨，使得最終細煤粉中小于200目的占細煤粉總質量的95％。所述細煤粉中固定碳含量為81％，灰分含量為15％。
(2)混料，將含鐵稀土礦粉、細煤粉、粘結劑和添加劑按照重量份96:8.2:1.6:0.3進行混合，然后加入混料機中混勻，混料過程中相混料機中添加混合物總重量9.2％的水，然后出混料機。出混料機的混合物含水量為8.6％。所述粘結劑為膨潤土。所述添加劑為cao和na2co3的混合物。
(3)造團，將混勻之后的混合物置入造球機中制成球團，然后烘干，得到混料球團。
(4)轉底爐布料，在轉底爐爐底內鋪設步驟(1)得到的細煤粉，鋪設厚度為2.8mm，然后將步驟(3)得到的混料球團均勻放置于細煤粉層上，所有混料球團放置完畢之后，再從混料球團頂部撒入混料球團總重量3.8％的細煤粉。
(5)轉底爐熔煉分離，轉底爐溫度控制為1380℃，熔分時間為26min，球團排出后經過冷卻、破碎和磁選步驟得到珠鐵和稀土富渣。
(6)還原富集，將步驟(5)得到的稀土富渣置入密閉傳送帶上，通入高溫還原性氣體，傳送帶出口與焙燒爐入口相連；所述還原性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體，并且混合比例為氬氣：氫氣為2:1，還原性氣體的溫度為560℃。
(7)焙燒，將步驟(6)傳送來的稀土富渣與濃硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度為382℃，焙燒時間為5小時，稀土富渣與濃硫酸的質量比為1:1.8。
(8)水浸，在步驟(7)的焙燒產物中加入去離子水進行水浸，水浸的固液比為1:21，水浸溫度為92℃，水浸時間為1.3小時，過濾分離后得到硫酸稀土水浸液和氟化鈣水浸渣。
通過prodigyxp型全譜直讀發(fā)射光譜儀測定稀土元素在浸出液中的質量濃度，同時用化學滴定法對測定結果進行驗證，根據經驗公式a＝(cre*v)/(m*ωre)計算出稀土浸出率為96.69％。
(9)硫酸稀土水浸液萃取分離，將步驟(8)得到硫酸稀土水浸液置入到振蕩器中添加p204萃取劑后進行混合萃取，振蕩器的轉速為310r/min，萃取時間為52min，萃取溫度為22℃，混合萃取結束后經離心分離得到負載相和萃余液，然后再對負載相進行反萃分離后收得稀土。
(10)氟化鈣分離提取，將步驟(8)得到的氟化鈣富集水浸渣進行氟化鈣分離提取工序。
實施例2
一種利用含鐵稀土原礦分離生產稀土的方法，包括如下步驟：
(1)磨料：將含鐵稀土原礦在球磨機中球磨成含鐵稀土礦粉，所述含鐵稀土礦粉中小于200目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質量的82％，200目～100目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質量的6％；將煤粉在球磨機中進行細磨，使得最終細煤粉中小于200目的占細煤粉總質量的96％。所述細煤粉中固定碳含量為65～85％，灰分含量為8～16％。
(2)混料，將含鐵稀土礦粉、細煤粉、粘結劑和添加劑按照重量份92:8.2:1.2:0.22進行混合，然后加入混料機中混勻，混料過程中相混料機中添加混合物總重量8.2％的水，然后出混料機。出混料機的混合物含水量為8％。所述粘結劑為膨潤土、豆粉或糖蜜。所述添加劑為cao。
(3)造團，將混勻之后的混合物置入造球機中制成球團，然后烘干，得到混料球團。
(4)轉底爐布料，在轉底爐爐底內鋪設步驟(1)得到的細煤粉，鋪設厚度為2.2mm，然后將步驟(3)得到的混料球團均勻放置于細煤粉層上，所有混料球團放置完畢之后，再從混料球團頂部撒入混料球團總重量2.5％的細煤粉。
(5)轉底爐熔煉分離，轉底爐溫度控制為1326℃，熔分時間為18min，球團排出后經過冷卻、破碎和磁選步驟得到珠鐵和稀土富渣。
(6)還原富集，將步驟(5)得到的稀土富渣置入密閉傳送帶上，通入高溫還原性氣體，傳送帶出口與焙燒爐入口相連；還原性氣體的溫度為538℃，還原性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體。
(7)焙燒，將步驟(6)傳送來的稀土富渣與濃硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度為338℃，焙燒時間為3小時，稀土富渣與濃硫酸的質量比為1:1.2。
(8)水浸，在步驟(7)的焙燒產物中加入去離子水進行水浸，水浸的固液比為1:16，水浸溫度為80℃，水浸時間為1.2小時，過濾分離后得到水浸液和水浸渣。
通過prodigyxp型全譜直讀發(fā)射光譜儀測定稀土元素在浸出液中的質量濃度，同時用化學滴定法對測定結果進行驗證，根據經驗公式a＝(cre*v)/(m*ωre)計算出稀土浸出率為98.22％。
(9)硫酸稀土水浸液萃取分離，將步驟(8)得到硫酸稀土水浸液置入到振蕩器中添加n1923萃取劑后進行混合萃取，振蕩器的轉速為188r/min，萃取時間為26min，萃取溫度為33℃，混合萃取結束后經離心分離得到負載相和萃余液，然后再對負載相進行反萃分離后收得稀土。
實施例3
一種利用含鐵稀土原礦分離生產稀土的方法，包括如下步驟：
(1)磨料：將含鐵稀土原礦在球磨機中球磨成含鐵稀土礦粉，所述含鐵稀土礦粉中小于200目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質量的86％，200目～100目的礦粉占含鐵稀土礦粉總質量的5.8％；將煤粉在球磨機中進行細磨，使得最終細煤粉中小于200目的占細煤粉總質量的92％。所述細煤粉中固定碳含量為75％，灰分含量為12％。
(2)混料，將含鐵稀土礦粉、細煤粉、粘結劑和添加劑按照重量份95:9:1.5:0.3進行混合，然后加入混料機中混勻，混料過程中相混料機中添加混合物總重量9％的水，然后出混料機。出混料機的混合物含水量為8.2％。所述粘結劑為膨潤土和糖蜜。所述添加劑為na2co3和mgo中的混合物。
(3)造團，將混勻之后的混合物置入造球機中制成球團，然后烘干，得到混料球團。
(4)轉底爐布料，在轉底爐爐底內鋪設步驟(1)得到的細煤粉，鋪設厚度為2.5mm，然后將步驟(3)得到的混料球團均勻放置于細煤粉層上，所有混料球團放置完畢之后，再從混料球團頂部撒入混料球團總重量3％的細煤粉。
(5)轉底爐熔煉分離，轉底爐溫度控制為1352℃，熔分時間為22min，球團排出后經過冷卻、破碎和磁選步驟得到珠鐵和稀土富渣。
(6)還原富集，將步驟(5)得到的稀土富渣置入密閉傳送帶上，通入高溫還原性氣體，傳送帶出口與焙燒爐入口相連；還原性氣體的溫度為556℃，還原性氣體為氬氣和氫氣的混合氣體，二者比例為2.5:1。
(7)焙燒，將步驟(6)傳送來的稀土富渣與濃硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度為362℃，焙燒時間為5小時，稀土富渣與濃硫酸的質量比為1:1.5。
(8)水浸，在步驟(7)的焙燒產物中加入去離子水進行水浸，水浸的固液比為1:19，水浸溫度為90℃，水浸時間為1.25小時，過濾分離后得到水浸液和水浸渣。
通過prodigyxp型全譜直讀發(fā)射光譜儀測定稀土元素在浸出液中的質量濃度，同時用化學滴定法對測定結果進行驗證，根據經驗公式a＝(cre*v)/(m*ωre)計算出稀土浸出率為98.92％。
(9)硫酸稀土水浸液萃取分離，將步驟(8)得到硫酸稀土水浸液置入到振蕩器中添加p507萃取劑后進行混合萃取，振蕩器的轉速為256r/min，萃取時間為39min，萃取溫度為28℃，混合萃取結束后經離心分離得到負載相和萃余液，然后再對負載相進行反萃分離后收得稀土。
(10)氟化鈣分離提取，將步驟(8)得到的氟化鈣富集水浸渣進行氟化鈣分離提取工序。