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稀土金矿石的制备方法之金热还原法

时间:2014-05-09 14:42:37

作者:世邦机器

金热还原法

稀土金矿石也可用金热还原法来制取,用金直接在大气压下还原稀土氧化物为稀土金属从热力学上看是不可能的。但是若在过程中设法使稀土改变呈金-稀土合金状态,并使RE2O3和生成的反应产物Al2O3:0,溶解于低熔点的化合物熔体中,则因还原条件发生变化,还原反应有可能顺利进行。基于这一原理,在生产中曾经实践过多种金热还原制取稀土金矿石的方案,现介绍主要的两种:

(l)以冰晶石为熔剂的金热还原:以冰晶石为熔剂,在石墨坩埚中熔化金的同时加入RE2O3,在不断搅拌下进行金的热还原可以产出稀土含量大于10%的稀土金矿石,稀土回收率可达85%以上。提高还原温度可以相应提高合金中的稀土含量,但温度高于1100℃,冰晶石会发生分解,造成熔剂的大量损失,并产生有毒的HF气和黏性很大的渣,导致恶化环境,渣与合金分离困难,稀土回收率也降低。故用此法制备稀土金矿石,其稀土品位以约10%为宜,用此法生产稀土金矿石,金的过热烧损比较严重,这是其非常大的缺点。

(2)在氯化物和氯化物熔体中的金热还原:长春应用化学研究所提出了甩碱金属氯化物为稀土氧化物的络合剂,以改变原料中稀土存在的状态;金矿设备在开采金矿石上起到了很大的作用。用碱金属氯化物为熔剂,以降低体系的熔点和改善其物理化学性质;在740C850℃熔化金的过程中直接加RE2O3以制取稀土金矿石,炉渣可重复使用,稀土循环率可达80%以上。金矿石设备在金矿石的采矿上有着非常重要的作用。该方法的特点是由于采用了氟化物与氯化物的混合熔体,可使还原温度下降到740C850℃,并起到了保护介质的作用,故可减少金的烧损。此外用于还原的稀土化合物,既可以是氧化物,也可以是氢氧化物、氯氧化物或碳酸盐,因而还原工艺的适应性较强。此法还能通过调节原料的加入量来控制合金中稀士含量,稀土一次合金他的回收率可达7%以上。东北大学研究了在2NaF、AIF3-MqF2-NaCl-Sm(Gd)2O3体系中,810℃下通过金热还原法制得的含Sm(Gd)2.0%~5.45%的Al-Srn(Gd)合金,Sm(Gd)2O3回收率高达90%。

金热还原法的关键是熔剂的选择,熔剂的作用:一是降低体系的熔点同时又能改变体系的物理化学性质,如降低表面张力和黏度等;二是起到络合剂的作用,使得在体系中的RE3+和Al3+与其发生络合反应,而前者是使稀土的存在状态友生改变后者是离子被络合,降低体系的自由焓,使还原过程向所希望的方向进行。一旦稀土被还原,在大量液态金存在下立即同金形成合金,这种合金化作用要释放能量供给体系,以利于还原过程进行。

采用金热还原法的优点是工艺简单,操作方便,不需要生产厂额外的设备投资和能源消耗,适用于金加工厂大量生产稀土金矿石,此法由于避免了二次重熔造成的约10%的稀土烧损和减少了中间环节,生产成本明显降低,稀土一次合金化率可达85%以上。目前采用金热还原制取稀土金矿石的生产企业已越来越多。

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