織金磷礦酸解過程稀土行為研究.pdf

1、貴州織金含稀土磷礦是一個特大型中低品位沉積礦床。磷礦石儲量約16億噸以上，稀土氧化物儲量144.60萬噸，其中重稀土氧化釔占31.62％，僅次于內(nèi)蒙古，REO品位為0.05％-0.13％。由于礦床屬于難選的沉積型伴生礦產(chǎn)，一直沒有得到很好的開發(fā)利用。本文針對織金磷礦酸解過程中稀土的行為進行了研究，為該礦的后續(xù)開發(fā)利用提供理論支持，其主要研究內(nèi)容如下：
　　通過織金磷礦酸解過程稀土的熱力學行為研究表明，H2SO4與REO反應的△rG

2、T0小于零，說明REO與H2SO4的反應都能夠自發(fā)進行。RE-P-S-H2O系的Eh-pH圖表明，REO在酸性溶液中根據(jù)溶液電位和pH值不同，最后可以轉化成RE3+、REH2PO42+、RESO4+和RE2(SO4)3的形式穩(wěn)定存在于水溶液中。
　　試驗研究表明，織金磷礦酸解的最佳工藝條件為：溫度80℃，液固比3.5∶1，酸過量系數(shù)1.05，反應時間3.5h。在該條件下，P2O5的浸出率96.5％以上，ΣREO在磷酸中分布比例在3

3、1％左右，ΣREO在石膏中分布比例在65％左右。稀土的分布比例受溶液酸度的影響較大，織金磷礦酸解過程稀土的動力學行為研究表明，稀土元素的反應過程符合流-固單顆粒反應模型中的未反應核收縮模型，可以用磷礦酸解動力學模型中1-2/3η-(1-η)t/3=Κt方程很好的描述。根據(jù)Arrhenius equation可以計算得到反應的表觀活化能Ea=5.8209KJ/mol，說明了磷礦酸浸過程中稀土的反應是內(nèi)擴散控制過程。
　　磷礦酸解的反

4、應機理主要有兩個階段，第一階段是全部硫酸先和磷礦作用，生成游離磷酸和半水硫酸鈣；第二階段是由第一階段生成的磷酸繼續(xù)分解剩余的磷礦而生成磷酸二氫鈣。通過對磷礦酸解過程稀土的反應機理表明：磷礦顆粒中的稀土元素在H+的作用下，首先生成RE3+，然后生成物通過擴散層進入反應主體系。另外由于稀土與硫酸鈣晶體的吸附和共晶作用，顆粒內(nèi)部未反應的稀土來不及通過擴散層，便被包裹進了硫酸鈣晶體中，這是造成稀土在磷石膏中的分布比例大于磷酸中分布比例的主要原因