D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2011.08.009 第33卷第9期 北京科技大学学报 Vol 33 No 9 2011年9月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Sp2011 含稀土磷矿酸解动力学及稀土浸出机理 金会心*李军旗吴复忠 贵州大学材料与治金学院，贵阳550003 *通信作者，Email jinhuixin@sina cam 摘要对织金新华含稀土磷矿酸解过程动力学及稀土浸出机理进行了研究.结果表明：∑RE0转化率动力学曲线与P,0 转化率动力学曲线变化趋势相近，即随着温度和溶液酸度的升高，稀土的转化率提高：∑E0的酸解动力学可用德罗兹多夫 方程来很好的描述，拟合曲线的相关系数在0.99以上·根据Ami血s方程对磷矿酸解过程POs的反应表观活化能计算表 明，织金新华磷矿酸解的主要反应为固态膜扩散控制过程，而稀土在磷矿中的类质同象存在形态也决定了其反应属于固态膜 扩散控制过程.织金新华磷矿酸解过程稀土的浸出机理分析表明，稀土主要以RE2(0,)3形式存在于溶液中，而磷石膏中的 稀土以RE2(SO,)3和硫酸钙晶体包裹的形式存在· 关键词磷矿：稀土：酸解；动力学：浸出 分类号1D985 Acidolysis kinetics and RE leach ing m echan is s of RE bearing phosphorite ores JN Huixin LI Jun-qi WU Fu-hong Materials and Metallurgy College Guihou University Guiyang 550003 China Coresponding author Email jnhuixin@sina com ABSTRACT The kinetics behav iors and leaching mechan iss of rare earths by acidolysis were studied for Zhijn X nhua phosphorite ores It is shown that the>REO conversion ratio increases w ith increasing temperature and sulfuric acid concentration in the reacting solution which is si ilar to the kinetics process of P2Os The acidolysis kinetics ofREO reveals that the Drozdov equation can de- scribe the dissolution progress of the ores quite well The correlation coefficient fitting experinental data is more than 0.99.The reac- tion apparent activation energy of P2Os calculated by the A rhenius equation indicates that the main reaction of Zhijin X inhua phosphor ite ores dissolved by sulfiuric acid is a solid-fim diffusion control process as well as forREO because of its special presentation in the fom of ions in the lattices of collophanite In addition studies on the leaching mechaniss ofREO dissolved by sulfiuric acid show that RE2 (SO)s is the main existence state in the solution while RE(SO)s and rare earths enw rapped by calcim sulphate crystals are the main existence state in phosphogypsum KEY WORDS phosphorites rare earths acidolysis kinetics leaching 目前，磷酸的生产技术已经比较成熟，有关磷矿 重要的地位，针对织金新华磷矿，人们从矿床的地 酸解过程的研究较多，对磷矿分解动力学也有许多 质成因、矿物结构、物相组成和稀土的赋存状态到矿 探讨1).但是，由于磷矿的酸解反应是一个复杂的 石的选矿等都进行了大量的研究工作-)，但由于 多相反应过程，并且磷矿因其成因及地质结构的不 该矿床稀土赋存状态的特殊性以及从该矿中提取稀 同，其组成和性质不同，这种不同导致磷矿具有独特 土的难度，人们对织金新华磷矿酸解过程的研究报 的个性，也决定了酸解反应过程的差异，贵州织金 道较少，尤其是对稀土在酸解过程的浸出机理方面 新华磷矿是以碳酸盐为主的一个超大型磷、稀土综 的研究目前还未见报道过，因此，本文在织金新华 合矿床，己探明矿石储量13.34亿t稀土氧化物储 磷矿酸解动力学的基础上研究了稀土的浸出机理， 量144.6万刊，在我国磷资源和稀土资源中均占有 为新华磷矿的综合开发利用提供理论依据， 收稿日期：2010-10-11第 33卷 第 9期 2011年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．33Ｎｏ．9 Ｓｅｐ．2011 含稀土磷矿酸解动力学及稀土浸出机理 金会心 * 李军旗 吴复忠 贵州大学材料与冶金学院‚贵阳 550003 * 通信作者‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｊｉｎｈｕｉｘｉｎ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 摘 要 对织金新华含稀土磷矿酸解过程动力学及稀土浸出机理进行了研究．结果表明：∑ＲＥＯ转化率动力学曲线与 Ｐ2Ｏ5 转化率动力学曲线变化趋势相近‚即随着温度和溶液酸度的升高‚稀土的转化率提高；∑ＲＥＯ的酸解动力学可用德罗兹多夫 方程来很好的描述‚拟合曲线的相关系数在 0∙99以上．根据 Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程对磷矿酸解过程 Ｐ2Ｏ5的反应表观活化能计算表 明‚织金新华磷矿酸解的主要反应为固态膜扩散控制过程‚而稀土在磷矿中的类质同象存在形态也决定了其反应属于固态膜 扩散控制过程．织金新华磷矿酸解过程稀土的浸出机理分析表明‚稀土主要以 ＲＥ2（ＳＯ4）3形式存在于溶液中‚而磷石膏中的 稀土以 ＲＥ2（ＳＯ4）3和硫酸钙晶体包裹的形式存在． 关键词 磷矿；稀土；酸解；动力学；浸出 分类号 ＴＤ985 ＡｃｉｄｏｌｙｓｉｓｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄＲＥｌｅａｃｈｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆＲＥ-ｂｅａｒｉｎｇｐｈｏｓｐｈｏｒｉｔｅｏｒｅｓ ＪＩＮＨｕｉ-ｘｉｎ * ‚ＬＩＪｕｎ-ｑｉ‚ＷＵＦｕ-ｚｈｏｎｇ ＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＣｏｌｌｅｇｅ‚ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｇｕｉｙａｎｇ550003‚Ｃｈｉｎａ * Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｊｉｎｈｕｉｘｉｎ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＴｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｂｅｈａｖｉｏｒｓａｎｄｌｅａｃｈｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｒａｒｅｅａｒｔｈｓｂｙａｃｉｄｏｌｙｓｉｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｆｏｒＺｈｉｊｉｎＸｉｎｈｕａｐｈｏｓｐｈｏｒｉｔｅ ｏｒｅｓ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅ∑ＲＥＯｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ‚ｗｈｉｃｈｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｐｒｏｃｅｓｓｏｆＰ2Ｏ5．Ｔｈｅａｃｉｄｏｌｙｓｉｓｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆ∑ＲＥＯｒｅｖｅａｌｓｔｈａｔｔｈｅＤｒｏｚｄｏｖｅｑｕａｔｉｏｎｃａｎｄｅ- ｓｃｒｉｂｅｔｈｅｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｏｒｅｓｑｕｉｔｅｗｅｌｌ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｉｔｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ0∙99．Ｔｈｅｒｅａｃ- ｔｉｏｎａｐｐａｒｅｎｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｏｆＰ2Ｏ5ｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅＡｒｒｈｅｎｉｕｓｅｑｕａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＺｈｉｊｉｎＸｉｎｈｕａｐｈｏｓｐｈｏｒ- ｉｔｅｏｒｅｓｄｉｓｓｏｌｖｅｄｂｙｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｉｓａｓｏｌｉｄ-ｆｉｌｍｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｃｅｓｓ‚ａｓｗｅｌｌａｓｆｏｒ∑ＲＥＯｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｓｐｅｃｉａｌｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｉｎ ｔｈｅｆｏｒｍｏｆｉｏｎｓｉｎｔｈｅｌａｔｔｉｃｅｓｏｆｃｏｌｌｏｐｈａｎｉｔｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ‚ｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆ∑ＲＥＯｄｉｓｓｏｌｖｅｄｂｙｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄ ｓｈｏｗｔｈａｔＲＥ2（ＳＯ4）3 ｉｓｔｈｅｍａｉｎｅｘｉｓｔｅｎｃｅｓｔａｔｅｉｎｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎ‚ｗｈｉｌｅＲＥ2 （ＳＯ4）3 ａｎｄｒａｒｅｅａｒｔｈｓｅｎｗｒａｐｐｅｄｂｙｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｐｈａｔｅ ｃｒｙｓｔａｌｓａｒｅｔｈｅｍａｉｎｅｘｉｓｔｅｎｃｅｓｔａｔｅｉｎｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｔｅ；ｒａｒｅｅａｒｔｈｓ；ａｃｉｄｏｌｙｓｉｓ；ｋｉｎｅｔｉｃｓ；ｌｅａｃｈｉｎｇ 收稿日期：2010--10--11 目前‚磷酸的生产技术已经比较成熟‚有关磷矿 酸解过程的研究较多‚对磷矿分解动力学也有许多 探讨 ［1--3］．但是‚由于磷矿的酸解反应是一个复杂的 多相反应过程‚并且磷矿因其成因及地质结构的不 同‚其组成和性质不同‚这种不同导致磷矿具有独特 的个性‚也决定了酸解反应过程的差异．贵州织金 新华磷矿是以碳酸盐为主的一个超大型磷、稀土综 合矿床‚已探明矿石储量 13∙34亿 ｔ‚稀土氧化物储 量 144∙6万 ｔ ［4］‚在我国磷资源和稀土资源中均占有 重要的地位．针对织金新华磷矿‚人们从矿床的地 质成因、矿物结构、物相组成和稀土的赋存状态到矿 石的选矿等都进行了大量的研究工作 ［5--7］‚但由于 该矿床稀土赋存状态的特殊性以及从该矿中提取稀 土的难度‚人们对织金新华磷矿酸解过程的研究报 道较少‚尤其是对稀土在酸解过程的浸出机理方面 的研究目前还未见报道过．因此‚本文在织金新华 磷矿酸解动力学的基础上研究了稀土的浸出机理‚ 为新华磷矿的综合开发利用提供理论依据． DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2011．09．009