伴生元素对络合浸出包头混合稀土精矿的影响研究

摘要

本研究主要从计算相关热力学数据、分子动力学模拟以及包头混合稀土精矿中各伴生元素的浸出规律实验的手段对各主要伴生元素对络合浸出包头稀土精矿的影响进行研究。
　　本研究主要通过Factsage热力学计算软件对主要含氟矿物氟碳铈矿和萤石在HCl-AlCl3络合体系浸出过程中的行为进行了研究，对其余主要伴生矿物进行了相关热力学数据的计算；采用HCl-AlCl3络合体系对不同品位包头混合稀土精矿（50矿、60矿、65矿）进行了浸出研究，通过改变HCl浓度、反应温度、AlCl3浓度、反应时间等反应条件，采用粒度、ICP、XRD、SEM检测以及硫酸亚铁铵滴定等方法，对其中伴生元素在络合剂浸出过程的规律进行了分析；对稀土精矿中含量较高的元素Ca、Ba、Fe、Si在氟碳铈矿{100}解理面的掺杂情况进行分析，具体方法为分别对各伴生元素掺杂氟碳铈矿{100}解理面后的结构进行了优化，并应用MS中的forcite计算模块对各掺杂后的结构进行与络合剂作用的分子动力学模拟。
　　研究表明：得到含氟矿物络合浸出过程中更为合理的反应方程式，氟碳铈矿和络合剂作用的反应方程式为：3CeFCO3+6HC1+AlCl3=3CeCl3+A1AF3+3CO2↑+H2O，萤石与络合剂作用的反应方程2CaF2+HCl+AlCl3=2CaCl2+AlF3+HF。并且生成的氟化铝全部溶解在浸出液中；其余主要伴生矿物基本都可以与络合剂发生反应，并且在各反应达到平衡时，各伴生元素均可以得到很好的浸出效果。
　　Ca以独立的萤石、白云石等独立矿物形式存在时，由于与络合剂之间的反应非常迅速，会以增大矿物颗粒与络合剂作用比表面积的方式促进稀土的浸出；以掺杂氟碳铈矿{100}解理面存在时，会使结构变的更为松散，从而促进氟碳铈矿的浸出。Fe以赤铁矿、磁铁矿等独立矿物存在，对稀土的浸出无太明显的影响；而以掺杂氟碳铈矿{100}解理面存在时，也会使结构变的更为松散，从而促进氟碳铈矿的浸出。Ba以氟碳钡铈矿、毒重石等独立矿物形式存在时，由于与络合剂作用速率较慢，所以会抑制稀土的浸出效果；而以掺杂氟碳铈矿{100}解理面存在时，也会使得解理面变的更为松散，从而促进稀土的浸出。Si以掺杂氟碳铈矿{100}解理面存在时，会使得原子层变得更为致密，从而抑制稀土的浸出效果。

目录

声明

引言

1.1前言

1.2稀土矿物

1.3包头混合稀土精矿的提取

1.4 Factsage软件介绍

1.5分子动力学

1.6研究目的及意义

2络合浸出过程中的热力学计算

2.1氟碳铈矿与萤石的络合浸出反应机理

2.2伴生元素浸出中的热力学计算

2.3小结

3.1实验原料与试剂

3.2实验设备

3.3实验方法及步骤

3.4络合浸出过程中各因素对各浸出的影响

3.5稀土精矿与浸出渣分析

3.6小结

4分子动力学模拟各掺杂伴生元素对络合浸出过程的影响

4.1 氟碳铈矿晶体的优化

4.2 不同掺杂形态下氟碳铈矿与络合剂的作用

4.3小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢