从废铁合金中回收稀土元素的探索

从废铁合金中回收稀土元素的探索资料来源：一览钢铁英才网20世纪80年代中期，随着铁水预处.理、炉外精炼技术的发展，西方国家的低合金钢硫含量降到了(10～5.0)×10-5，缺乏稀土资源的西欧和日本用钙处理取代了稀土处理。但炼钢工业的稀土消耗量仍保持在3000吨～4000吨/年。著名稀土冶金专家Luyckx教授通过对大量试验结果分析后指出，用稀土处理炼钢工艺可以彻底消除MnS的影响，减小氢的危害，控制低熔点元素(Pb、As、Sn、Bi、Sb等)的负作用，且可以在真空下进行，改善铸态组织。用稀土处理炼钢工艺，是提高钢材质量、发展新品种的有效措施之一。稀土元素具有极强的化学活性，能价态可变，是有效控制钢中弱化源、降低局域弱化的强抑制剂。在对钢铁材料要求日益提高的今天，发挥微量稀土在钢中的特殊合金化作用尤为重要。目前我国每年低合金钢和合金钢的产量超过3500万吨，随着钢铁工业产品结构的调整，稀土在钢中的应用会有更广阔的前景。在铁合金的冶炼过程中，由于中间合金配分问题、工艺问题等原因，会出现批量不合格、不可作为添加剂使用的产品，在这些产品中回收稀土元素可以使实现稀土的最大化利用。从铁合金中提取稀土氧化物的工艺流程，由氧化焙烧、分解除杂、萃取分离、沉淀灼烧等4个步骤组成，工艺生产主要设备有非标氧化焙烧窑、破碎设备、反应器、压滤机、100L萃取槽及配套设施、沉淀槽、1000型三足式离心机等。氧化焙烧工序的目的是将稀土转化为氧化物形式存在，同时铁及其他金属元素大部分以氧化物形式存在。该工序是盐酸分解工艺的关键工序，铁合金通过预处理，温度应控制在600℃～800℃，焙烧进料速度为1.5公斤～2.1公斤/秒，粒度应小于180目，使其中稀土元素完全转变成氧化价态的形式存在。生产实践数据表明，如果相关工艺条件控制不好，致使物料氧化不完全，会增大酸耗、碱耗，影响稀土收率，增加生产成本。在分解除杂过程中，先在反应器中加入适量水，分次加入计量物料和酸，操作过程应防止冒槽，控制稀土浓度和pH值，把残渣中稀土总量控制在0.6%以内。滤后的滤液进入另一个反应器进行净化处理，、之后进入萃取澄清贮槽，温度在70℃～90℃，pH值为0.5～3.5，溶液浓度80～150克/升，在18立方米反应器中分解焙烧氧化的物料，制备出含一定量杂质的氯化稀土溶液，再进行净化处理，输送至萃取贮槽。分解过程相关条件的控制直接影响盐酸单耗、稀土浸出率，以及净化试剂的消耗量。合格的氯化稀土溶液主要含有铈、钕、钐、镝、铽等元素。该溶液在P507-盐酸体系中进行钕、钐分离，水相再进行钕、铈萃取分离，得氯化钕溶液和萃余液(富铈)。钕、钐分离的反萃液再进行镝、铽分离，获得氯化镝溶液。经过酸溶净化澄清后的合格料液，进入50级100L的萃取槽，进行Nd/Sm萃取分组，在P507-磺化煤油-HCl-RECL3体系中，通过对相比级数和洗涤等条件的调节，控制有机相萃取率和水相中盐酸浓度，使中、重稀土进入有机相而镨、钕留在水相中，再用不同酸度的反萃液将中、重稀土反萃出来。经50级萃取槽出来的萃余液再进行Nd/Ce分离，对出来的反萃液进行Dy/Tb分离，对为保证镝的纯度，可考虑在镝出口前几级开富集物出口。Nd/Ce分离后的水相含有大量的Ca，须进行除钙处理。萃取槽出现三相或乳化则按常规方法处理。合格的氯化钕溶液注入到沉淀槽中进行沉淀，用草酸或碳酸氢铵作沉淀剂，得草酸钕或碳酸钕沉淀。对采用晶型碳酸稀土沉淀得到的碳酸钕在1000℃下灼烧得到氧化钕。氯化镝溶液用草酸沉淀得草酸镝，草酸镝在1000℃下灼烧得氧化镝。采用盐酸优溶工艺，可以从铁合金中回收稀土元素，使稀土回收率大于92%，经萃取分离制得的氧化钕、氧化镝其纯度大于99%，非稀土杂质含量符合国家标准要求。此外，在规模化生产过程中，该工艺可实现废水循环利用，废渣回收氧化铁红，经济、环保效益明显。