La2O3-SiO2-FeO渣系性质及氯化冶金的研究

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随着稀土在各个领域应用非常广泛,稀土的消耗量逐年增加,导致稀土的废料也逐年增多。国家对这一有利用价值的资源非常重视,通过各种方式开展大量研究,拓宽稀土废料资源再利用的渠道,从理念、试验到推广实施的发展流程,为稀土产业发展提供更多更稳定的供应源。  论文是在“火法—湿法联合回收稀土废料”工艺技术研究基础上提出的。实验分为三部分:(1)对La2O3-SiO2-FeO渣系在不同稀土含量(45%、50%、55%)的基础渣系的黏度和在基础渣系中配加次要组元(Al2O3、MnO、B2O3)后的黏度进行了研究;(2)熔渣成分为50%La2O3-25%SiO2-25%FeO的渣系中稀土相的强制析出的研究;(3)50%La2O3-25%SiO2-25%FeO渣系的氯气加碳氯化的研究,研究过程温度、时间等工艺条件对稀土氯化率的影响,得到较佳的工艺条件。  熔渣黏度实验结果表明:在三种La2O3质量分数(45%、50%、55%)下:当La2O3含量一定时,随着SiO2含量降低以及FeO含量升高,熔渣的黏度及熔化性温度降低;FeO含量固定时,La2O3含量升高,黏度下降,熔化性温度升高。  熔渣成分为50%La2O3-25%SiO2-25%FeO的基础渣系,以单一组元2%~6%Al2O3、4%~8%MnO、2%~4%B2O3加入到基础渣系中对其黏度的实验结果表明,三种次要组元的加入均降低了基础渣系的熔化性温度和黏度,随着加入量的增加,熔化性温度的影响更明显,黏度的降低幅度不大。三种次要组元中,B2O3对基础渣系的熔化性温度影响幅度最大;Al2O3和MnO同时加入到基础渣系中时,可使熔化性温度降低50℃~110℃之间;Al2O3和B2O3的同时加入可使熔化性温度降低190℃左右。同时加入两种次要组元时,随温度的变化,熔渣黏度变化很小。  通过对La2O3-SiO2-FeO渣系黏度得出,50%La2O3-25%SiO2-25%FeO的渣系有较低的熔化性温度和黏度,熔渣流动性良好。研究熔渣在不同冷却制度下的结晶规律。实验温度范围为1442℃~1362℃,选取5个温度点,每个温度点间隔20℃。随着温度的降低,结晶有一定的规律,针状晶不断地析出,而且枝状晶和针状晶的粒度明显地增加。最后演变成柱状晶。熔渣中的La2O3主要以二硅酸镧物相富集,该二硅酸镧物相为La2(Si2O7)。  根据前面的研究,将基础渣系中的稀土富集到二硅酸镧物相中,以氯气与熔渣进行反应,研究其反应规律和效率。熔渣中稀土相充分长大后,与氯气的接触面积增大,反应率更高。850℃、900℃和950℃下的氯化率随着时间的延长,逐渐升高。实验结果表明,温度在850℃,反应时间90min条件下氯化率最高值达到61.8%。
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