[发明专利]一种对稀土酸法工艺废渣中稀土、钍和铁的回收方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种对稀土酸法工艺废渣中稀土、钍和铁的回收方法，属于湿法冶金和工业环境保护技术领域。

背景技术：

众所周知，白云鄂博稀土矿是氟碳铈矿与独居石的一种混合矿，由其生产的稀土精矿中钍（以ThO₂计）含量为0.15~0.25%。20世纪80年代初，随着稀土精矿品位的提高，为了抑制钍等杂质进入水浸液，简化工艺，降低成本，北京有色金属研究总院研究了浓硫酸强化焙烧工艺，将精矿焙烧温度提高到400℃以上，使得钍以难溶的焦磷酸钍的形式存在于废渣中，从而形成放射性废渣。此工艺中，为了除去精矿分解后水浸液中的P，还在焙烧段按Fe：P为3:1，人为的加入了大量铁精粉，进一步加大了放射性废渣量。

目前，90%以上的白云鄂博稀土精矿采用浓硫酸强化焙烧工艺进行分解。经此工艺每分解一吨含REO为50%的稀土精矿，可产生约0.6 t以上的干废渣，干废渣中ThO₂含量（质量百分数）为0.25%~0.42%，REO含量为3.0%左右，全铁含量为8~12%。以年处理12万吨混合稀土精矿计算，则产生7.2万吨废渣，渣运输费和库存费合计为300元/吨，以此计算，每年需要支付2160万元库存费，并且造成了2160t的REO和180t以上的ThO₂ 资源闲置浪费。此渣已经经过了几十年库存堆放，不仅给生产企业带来了巨大的压力，也给周边环境带来了放射性污染。

2005年，徐光宪院士发表了“白云鄂博矿钍资源开发利用迫在眉睫”一文，文章指出钍资源作为核燃料的利用率比天然铀高200倍，截止到2005年，白云鄂博矿过去45年的开采已损耗了2.5万吨钍，还造成了环境的放射性污染。并提出每年伴随着稀土提取相应的有二氧化钍也应该被提取出来，作为国家能源储备。

由于废渣中放射性元素钍含量高，废渣的放射性比活度超过国家放射性废物排放标准，又因为钍的使用受到限制，所以，此废渣一直被作为放射性废渣保存在渣库中。张国成等通过对混合精矿和浓硫酸焙烧的失重曲线与差热曲线分析，得出在200~300℃，磷酸脱水转变成焦磷酸，焦磷酸与硫酸钍作用生成难溶的焦磷酸钍，所以还没有发现相关文献记载对此渣中的钍资源回收利用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可以将稀土酸法工艺废渣中钍溶出的对稀土酸法工艺废渣中稀土、钍和铁的回收方法，以解决由酸法工艺放射性废渣造成的放射性危害、资源浪费，以及节省为废渣花费的巨额搬运、储存费用。本方法在钍被溶出的同时，也将废渣中有价的稀土和铁一起溶出。在回收放射性资源钍，将放射性固体废物变为非放射性固体废物的同时，实现废渣的经济价值；本发明的另一个目的是克服本领域技术人员认为的稀土酸法工艺废渣中钍以难溶的焦磷酸钍的形式存在的偏见。

本发明的方法是：以稀土酸法工艺产生的废渣为原料，按酸渣比（酸渣比指的是酸溶液和干废渣质量比）为0.2:1~1.0:1将稀土酸法工艺废渣与酸度为1mol/L~4mol/L的HCl、H₂SO₄、HNO₃中的一种或一种以上的混合酸溶液进行混合，在60℃至沸腾的温度条件下搅拌浸出，浸出终点以二次废渣中ThO₂质量百分含量小于0.05%，放射性比活度＜7.4×10⁴Bq/Kg为准，过滤洗涤滤饼后得到浸出液和二次废渣；浸出液经伯胺萃取，硝酸反萃成硝酸钍溶液；萃钍余液用碱调节pH至4.5~5.5，沉淀出Fe(OH)₃副产品；滤液为稀土料液产品。

所述萃钍余液用碱调节pH值中的碱可以是MgO、Ca(OH)₂、NaOH或NH₃﹒H₂O。

由于浸出过程不消耗酸，而且酸法工艺废渣中本来就夹带部分酸，所以总体来看，浸出前后浸出液中酸量不但没有减少，还略有增加，因此，此浸出液能够循环浸出使用。得到的二次废渣中REO质量百分含量在3.0%左右，ThO₂质量百分含量≤0.05%，放射性比活度＜7.4×10⁴Bq/Kg。此废渣不必再建库存放，可直接作为稀土选矿原料，或经长时间建坝存放后作为工业原材料使用。