Kỹ thuật mới để thu hồi đất hiếm từ basnezit
Basnezit (CeFCO3) là ngu
ồn lớn nhất trong số các khoáng vật
chứa đất hiếm ở trên thế giới. Đ
ến 70% các sản phẩm
hiếm được sản xuất từ basnezit.
Phương pháp thông dụng nhất để thu hồi đ
ất hiếm từ basnezit
gồm các giai đoạn sau:
- Đầu tiên dùng tuyền nổi để nâng hàm lượng đ
ất hiếm lên 66%.
- Tiếp đến là hòa tách quặng tinh đất hiếm bằng H
2
SO
4

ở nhiệt
cao, sau đó dùng axit ôxalic kết tủa đất hiếm đ
ể thu hồi nó từ dung
dịch hòa tách. Song nhược điểm chính c
ủa quá trình này là gây ô
nhiễm môi trư
ờng nghiêm trọng do sự phát tán của HF và SO
chi phí nhiều vật liệu đ
ầu, bởi vậy cần tìm kiếm một quá trình có
hiệu quả về công nghệ, kinh tế và có lợi cho môi trường đ
ể thu hồi
đất hiếm từ basnezit.
Một trong những kỹ thuật nổi bật để thu hồi đ
ất hiếm từ basnezit là
nung nó với clorua amôn ở nhiệt độ 500 đ

ờng hợp
đến 1/3 đất hiếm bị mất vào bã thải). Đ
ể giảm thiểu mất mát
hiếm do tạo thành fluorit đất hiếm, một quá trình mới được đ
ề xuất
là thêm oxyt manhê vào quá trình nung tr
ực tiếp quặng tinh
hiếm với clorua amôn đ
ể khử hoạt tính của fluorit chứa trong
basnezit và giảm thiểu sự tạo thành florua đất hiếm, khi
đó fluor
trong quặng tinh đ
ất hiếm dễ chuyển thành fluorit manhê, không tan
trong nước; kết quả là các nguyên tố đ
ất hiếm sẽ chuyển thành oxyt
đất hiếm, dễ tan trong quá trình hòa tách và làm tăng đáng k
ể thực
thu đất hiếm.
1. Các phản ứng xảy ra trong quá trình nung
Để thu hồi các nguyên tố đ
ất hiếm phải nung quặng tinh basnezit
đến nhiệt độ 500 độ C, ở nhiệt đ
ộ này, basnezit bị phân hủy theo
phản ứng:
3CeFCO
3
= Ce
2
O
3

ợc. Tuy nhiên với sự có mặt của
oxyt manhê, basnezit s
ẽ phản ứng với oxyt manhê, tránh sự tạo
thành fluorua đất hiếm theo phản ứng:
2CeFCO
3
+ MgO = Ce
2
O
3
+ MgF
2
+ 2CO
2
(3)
Fluorua manhê tạo thành không tan trong nư
ớc, kết quả là nhiều
nguyên tố đất hiếm được chuyển thành oxyt đất hiếm.
Clorua amôn đư
ợc sử dụng trong quá trình nung với basnezit ở
nhiệt độ trên 325 đ
ộ C, clorua amôn bị phân hủy thành amoniac và
khí HCl theo phản ứng:
NH
4
Cl = NH
3
+ HCl(khí) (4)
Trong quá trình nung, các sản phẩm phân hủy từ
basnezit như

và SiO
2

trong
quặng tinh basnezit không bị clorua hóa và nó hầu nh
ư không thay
đ
ổi trong quá trình nung, do vậy quá trình nung ở trên có tính chọn
riêng cao, dễ dàng tách hiệu quả đ
ất hiếm khỏi các nguyên tố
nhôm, silic và sắt trong quá trình hòa tách.
2. Cách tiến hành thí nghiệm
Mẫu thí nghiệm là quặng tinh basnezit ở mỏ đ
ất hiếm Weishan, tỉnh
Sơn Đông, Trung Quốc, cỡ hạt –
0,074 mm và có thành ph
nguyên tố như sau (tính bằng %):
REO 66,52; F 6,98; S 0,20; CaO 0,10; BaO 1,54; SiO
2

0,62;
Al
2
O
3
0,17; Fe
2
O
3
1,54 và CO

ớc khi thải bỏ; n
rửa cho nhập vào dung dịch hòa tách. Cuối cùng dùng một l
ư
axit ôxalic đã tính toán trước cho vào dung dịch và khuấy đ
ều tr
1 giờ 30 phút để kết tủa đất hiếm. Cặn tạo thành đem l
ọc, sấy và
nung ở nhiệt độ 900 độ C trong 2 giờ để nhận đư
ợc thành phẩm là
oxyt đất hiếm. Thực thu đất hiếm chính là tỷ số lượng oxyt đ
ất hiếm
thành phẩm với số lượng oxyt đất hiếm trong mẫu quặng t
inh ban
đầu.
3. Các điều kiện tối ưu đã xác định đư
ợc trong quá trình
nghiên cứu
- Lựa chất thêm vào để khử hoạt tính fluorit: Đã s
ử dụng CaO và
MgO để khử hoạt tính của fluorit vì cả 2 chất trên tương
ứng tạo
thành CaF
2
và MgF
2
đều không tan trong nước, song khi s
ử dụng
oxy canxi, lư
ợng oxyt canxi còn lại trong dung dịch có thể phản ứng
với clorua amôn để tạo thành clorua canxi tan trong nư

1,5
(1)

89,4 94,7 MgO
2,0
(2)

89,2 89,9
2,0
(1)

85,3 86,3 CaO
2,6
(2)

85,4 84,2
Ghi chú: 1 – Tính theo lý thuyết; 2 – Hơn lý thuyết.
Như vậy, dùng MgO có lợi hơn cả về thực thu và đ
ộ sạch của
hiếm.
Thực thu đến hiếm tăng với lượng thêm MgO cho đ
ến khi tỉ lệ khối
lượng MgO/basnezit = 0,15:; ở tỷ lệ thêm này, thực thu đ
ất hiếm
tăng từ 64% lên 90%; tăng MgO lớn hơn n
ữa, quá tỷ lệ tính theo lý
thuyết thì thực thu đất hiếm không tăng mà còn làm giảm đ
ộ sạch
của sản phẩm đất hiếm.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung đ

= 4REOCl + 2RE
2
O
3
+ 10Cl
2

Các s
ản phẩm REOCl và RE2O3 tạo thành không tan trong n
dẫn đến mất mát đất hiếm.