稀土金礦石的制備方法之金熱還原法

金熱還原法

稀土金礦石也可用金熱還原法來制取，用金直接在大氣壓下還原稀土氧化物為稀土金屬從熱力學上看是不可能的。但是若在過程中設法使稀土改變呈金-稀土合金狀態，并使RE2O3和生成的反應產物Al2O3：0，溶解于低熔點的化合物熔體中，則因還原條件發生變化，還原反應有可能順利進行。基于這一原理，在生產中曾經實踐過多種金熱還原制取稀土金礦石的方案，現介紹主要的兩種：

（l）以冰晶石為熔劑的金熱還原：以冰晶石為熔劑，在石墨坩堝中熔化金的同時加入RE2O3，在不斷攪拌下進行金的熱還原可以產出稀土含量大于10%的稀土金礦石，稀土回收率可達85%以上。提高還原溫度可以相應提高合金中的稀土含量，但溫度高于1100℃，冰晶石會發生分解，造成熔劑的大量損失，并產生有毒的HF氣和黏性很大的渣，導致惡化環境，渣與合金分離困難，稀土回收率也降低。故用此法制備稀土金礦石，其稀土品位以約10%為宜，用此法生產稀土金礦石，金的過熱燒損比較嚴重，這是其非常大的缺點。

（2）在氯化物和氯化物熔體中的金熱還原：長春應用化學研究所提出了甩堿金屬氯化物為稀土氧化物的絡合劑，以改變原料中稀土存在的狀態；金礦設備在開采金礦石上起到了很大的作用。用堿金屬氯化物為熔劑，以降低體系的熔點和改善其物理化學性質；在740C850℃熔化金的過程中直接加RE2O3以制取稀土金礦石，爐渣可重復使用，稀土循環率可達80%以上。金礦石設備在金礦石的采礦上有著非常重要的作用。該方法的特點是由于采用了氟化物與氯化物的混合熔體，可使還原溫度下降到740C850℃，并起到了保護介質的作用，故可減少金的燒損。此外用于還原的稀土化合物，既可以是氧化物，也可以是氫氧化物、氯氧化物或碳酸鹽，因而還原工藝的適應性較強。此法還能通過調節原料的加入量來控制合金中稀士含量，稀土一次合金他的回收率可達7%以上。東北大學研究了在2NaF、AIF3-MqF2-NaCl-Sm（Gd）2O3體系中，810℃下通過金熱還原法制得的含Sm（Gd）2.0%～5.45%的Al-Srn（Gd）合金，Sm（Gd）2O3回收率高達90%。

金熱還原法的關鍵是熔劑的選擇，熔劑的作用：一是降低體系的熔點同時又能改變體系的物理化學性質，如降低表面張力和黏度等；二是起到絡合劑的作用，使得在體系中的RE3+和Al3+與其發生絡合反應，而前者是使稀土的存在狀態友生改變后者是離子被絡合，降低體系的自由焓，使還原過程向所希望的方向進行。一旦稀土被還原，在大量液態金存在下立即同金形成合金，這種合金化作用要釋放能量供給體系，以利于還原過程進行。

采用金熱還原法的優點是工藝簡單，操作方便，不需要生產廠額外的設備投資和能源消耗，適用于金加工廠大量生產稀土金礦石，此法由于避免了二次重熔造成的約10%的稀土燒損和減少了中間環節，生產成本明顯降低，稀土一次合金化率可達85%以上。目前采用金熱還原制取稀土金礦石的生產企業已越來越多。

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