论文摘要
包头白云鄂博矿床是以铁、铌、稀土为主的大型多金属矿床,矿石性质非常复杂。包钢选矿厂尾矿包括强磁尾矿和浮选稀土尾矿。据流程查定,其年排放量高达600万吨,每年仅从强磁尾矿中流失的稀土氧化物达23.8万吨。但是,目前该共生矿的稀土回收率仅10%左右,钍和铀的回收率更低,大部分稀土和钍被选入包钢选矿厂的尾矿,而且,尾矿中钪、钍、铀的品位比原矿品位略高,其价值相当可观。为提高包钢资源的综合利用率,对尾矿进行回收钪、钍、铀的实验研究是非常必要的。本文首先研究了尾矿在低温下的碳热氯化反应,考察不同的反应温度和时间对钪、钍、铀的氯化率的影响。结果表明：在反应时间固定为2 h、反应温度从400℃上升到600℃的条件下,钪、钍、铀的氯化率均随温度的上升而提高,且在500℃到600℃时氯化率迅速提高；在反应温度固定为500℃、反应时间为1h、2h和4h的条件下,钪、钍、铀的氯化率均不高,不过在反应温度为600℃时,它们各自的氯化率已经达到了较高的水平,且在氯化时间为2h时反应基本达到平衡。其次研究了以SiCl4为脱氟剂,对包钢选矿厂尾矿进行二次碳热氯化反应。考察了反应温度对尾矿碳热氯化反应的影响。结果表明：在反应温度为700℃～800℃、反应时间为2h时,钪与钍的氯化效果较好,其氯化率均达到了80%以上。本文还进一步研究了尾矿以碳酸钠作为分解剂的焙烧氯化反应,此反应是先通过高温焙烧,使稀土矿中独居石（REPO4）和氟碳铈矿（RECO3F）分解生成稀土氧化物,然后再进行碳热氯化反应。此操作工艺考察了经过500℃焙烧后不同氯化温度对尾矿中钪、钍、铀氯化率的影响。结果表明：钪、钍、铀的氯化率均随氯化温度的上升而提高,在800℃时其氯化率均为75%左右,证明此工艺具有一定的应用价值。氯化产物的酸不溶物的X射线衍射结果表明：450～500℃时,酸不溶物为尾矿没有完全反应的SiO2、Fe2O3及独居石和少量稀土氟化物；700-800℃时为没有反应的SiO2及少量独居石。最后,本论文用磷酸三丁酯（TBP）从氯化和焙烧氯化的水洗液萃取分离钪；氯化和焙烧氯化的矿物先水溶,再调pH值沉淀铀、钍,然后用硝酸浸取钍、铀,最后用不同浓度的TBP萃取铀、钍。结果表明：钪的萃取率能达到85%以上,有很高的利用价值；钍和铀的萃取率为40%和55%。证明对尾矿中低含量的钪、钍、铀来说,采用先氯化后萃取分离的工艺是可行的。