特性

來源

以其產(chǎn)地瑞典Vastermanland省Riddarhyttan地區(qū)Bastnas礦命名；

成份

Ce2O3含37.27%，La2O3含37.62%，CO2含17.31%，F(xiàn)7.1%，其中氟可被羥基類質(zhì)同像置換。此外，機械混入物有Al2O3，F(xiàn)e2O3，SiO2；晶系：六方晶系，P-62c；

形態(tài)

單晶體呈六方柱狀，集合體呈細粒狀，塊狀或腎狀；

顏色

氟鈣鈰礦

透明度

透明-半透明；

光澤

玻璃光澤或油脂光澤；

特征

以其黃褐色，油脂光澤和(0001)裂理為鑒定特征；

其他

產(chǎn)于某些熱液礦床中，也見于花崗巖和花崗偉晶巖中；表生成因的氟鈣鈰礦成隱晶質(zhì)分散集合體見于堿性巖風化殼的粘土中。

礦物特點

氟鈣鈰礦

1)含鈰族稀土(鑭、鈰、釹)的礦物：氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦、氟碳鈰鈣礦、氟碳鋇鈰礦和獨居石。

2)富釤及釓的礦物：硅鈹釔礦、鈮釔礦、黑稀金礦。

3)含釔族稀土(釔、鏑、鉺、銩等)的礦物：磷釔礦、氟碳鈣釔礦、釔易解石、褐釔鈮礦、黑稀金礦。稀散元素在自然界里主要以分散狀態(tài)賦存在有關的金屬礦物中，如閃鋅礦一般都富含鎘、鍺、鎵、銦等，個別還含有鉈、硒與碲；黃銅礦、黝銅礦和硫砷銅礦經(jīng)常富含鉈、硒及碲，個別的還富含銦與鍺；方鉛礦也常富含銦、鉈、硒及碲；輝鉬礦和斑銅礦富含錸，個別的還富含硒；黃鐵礦常富含鉈、鎵、硒、碲等。目前，雖然已發(fā)現(xiàn)有近200種稀散元素礦物，但由于稀少而未富集成具有工業(yè)開采的獨立礦床，迄今只發(fā)現(xiàn)有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦，但礦床規(guī)模都不大。

礦物分解

氟鈣鈰礦

方法一：萃取段和洗滌段理論級數(shù)各20級，反萃段10級。第20級進料。出口水相中含有85.9%La2O3，2.4%CeO2，11.7%Pr6O11。出口有機相反萃，蒸發(fā)濃縮再經(jīng)進一步萃取分離。萃取段洗滌段各20級，10級反萃。出口有機相含有56.2%Sm2O3，43.7%其它稀土，0.12%Nd2O3；出口水相得到99.4%Nd2O3，0.6%Pr6O11。

方法二：萃取段和洗滌段理論級數(shù)為48級，反萃10級，第20級進料，出口水相得到97.2%La2O3，2.7%CeO2，<0.1Pr6O11。出口有機相中含有24.6%Pr6O11，66.8%Nd2O3，<0.01CeO2，8.5%其它稀土。有機相經(jīng)反萃、蒸發(fā)濃縮再進行萃取分離。萃取段和洗滌段理論級數(shù)為48級，22級進料，水相出口得到26.9%Pr6O11，73.1%Nd2O3，出口有機相產(chǎn)品中含有56.2%Sm2O3，43.6%其它稀土，0.19%Nd2O3。萃取體系有機相均采用75%TBP-Exxon石油裂解物。

處理工藝

氟鈣鈰礦

處理氟鈣鈰礦的方法可以分為火法和濕法兩種，濕法處理氟鈣鈰礦的關鍵在于如何解決好氟在冶煉流程中的干擾，防止生成稀土氟化物。同時，還應該注重工藝的簡便性，化學試劑消耗量，以及環(huán)境污染等問題。特別是現(xiàn)在稀土市場低迷，稀土氧化物價格久抑不揚的情況下，降低成本，獲得高品質(zhì)產(chǎn)品以及產(chǎn)品結構的合理性等問題已成為處理冶煉氟鈣鈰礦的應解決的主要問題。

由于氟鈣鈰礦中輕稀土含量高，放射性元素含量低，美國及法國已用來取代含放射性元素鈾、釷高的獨居石作為生產(chǎn)鈰及輕稀土的原料，以減少對環(huán)境的放射性污染。也正是這個原因，使得氟鈣鈰礦冶煉工藝成為業(yè)界一個研究焦點。幾十年來，氟鈣鈰礦的冶煉處理工藝已經(jīng)發(fā)展到十數(shù)種，濕法工藝包括酸法、堿法、酸堿聯(lián)合法。火法工藝包括礦熱爐法，直接電解法，制備稀土硅鐵化合物以及加碳氯化法等。也有用氟鈣鈰礦直接制備拋光粉、燃料電池的交換膜等不同的直接應用方法。

市場用途

氟鈣鈰礦

由于氟鈣鈰礦中含有大量的鈰和氟，因此可以直接制備拋光粉，從而縮短流程，降低拋光粉的成本。Nonmaker主張首先球磨氟鈣鈰礦至一定粒度范圍后，再進行焙燒，制取拋光粉，而Robert則認為，首先將氟鈣鈰礦氧化焙燒后，再進行濕球磨比較容易磨碎到指定粒度范圍，制備出性能更優(yōu)越的拋光粉。美國專利3298807在處理氟鈣鈰礦直接制備拋光粉的研究中比較發(fā)現(xiàn)在通入HF水蒸汽條件下焙燒氟鈣鈰礦，并添加硫酸銨濕球磨時，容易磨細（50%的氟鈣鈰礦，稀土收率>95%。由于市場要求稀土硅鐵合金含稀土高，雜質(zhì)（如磷等）少，該工藝表現(xiàn)出良好的應用前景，值得推廣。

直接電解

混合稀土金屬

馬鵬起等開發(fā)了直接從氟鈣鈰精礦直接電解制備混合稀土金屬，采用REF3、LiF為電解質(zhì)，將體系溫度提高到900~1100℃，穩(wěn)定電流1800~2200A，電壓7~12V左右，然后加入原料，電解過程不斷進行攪拌，每隔3~6小時出一次混合金屬。每天補充0.5~1.0公斤新鮮的氟化鋰電解質(zhì)。稀土回收率90%，單位電耗12kwh/kg。工藝巧妙地利用了氟鈣鈰礦中的氟，過程不產(chǎn)生有害氣體，操作簡單，便于掌握。直接從精礦中電解制備混合稀土金屬，而不必制備成氧化物，減少了工藝，降低了成本，工藝值得推廣應用。直接制備催化劑

氟鈣鈰礦首先經(jīng)除氟后，與鋁鹽混合制成鋁溶膠，然后加入一定比例的鎂鹽（如：醋酸鎂等）經(jīng)噴霧干燥后，在732℃發(fā)生反應，然后再于一定溫度下煅燒反應生成具有一定晶型的化合物，這種化合物對SOx具有催化活性。主要是利用氟碳鈰礦中含量最豐富的鈰資源。直接制備氧化物陶瓷

燃料電池或其它電化學反應器中的氧選擇性膜用電子或離子導電陶瓷一般結構為：AxByO2-δ，其中A為Ti、Zr、Hf、Ce或Th，B為Sm等，一般加工工藝是將鋯沉積在Y、Mg、Ca等金屬表面，而研究發(fā)現(xiàn)Ce沉積在Y、Sm、Gd表面在1000℃以下時比鋯沉積陶瓷更具有導電性。然而純稀土氧化物的價格高。因此采用氟鈣鈰礦代替純氧化鈰可以降低成本，同時還獲得如Sm、Gd和Y等原材料，不必再另行摻雜，研究發(fā)現(xiàn)陶瓷性能也不錯，是一個有益的探索。具體加工工藝沒有詳細報道。

氟鈣鈰礦

20世紀90年代以前，中國主要以包頭礦為原料生產(chǎn)稀土硅鐵合金，用作球墨鑄鐵的球化劑，鋼鐵中的脫硫劑、脫氧劑、脫氫劑等。因為氟鈣鈰礦中含磷少，制備的硅鐵合金不粉化，而且工藝中省去脫磷工序。因此，自從發(fā)現(xiàn)大量氟鈣鈰礦礦藏后，氟鈣鈰礦開始取代包頭稀土礦作為生產(chǎn)稀土硅鐵合金的主要原料。已經(jīng)做了大量的工作，并取得了工業(yè)應用。涂贛峰等人采用碳熱還原氟鈣鈰礦精礦制備稀土硅化物來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電硅熱法稀土硅鐵合金，節(jié)約能源30%，提高資源利用率30%，成品抗粉化性能優(yōu)異，雜質(zhì)含量低。

綜上所述，對于氟鈣鈰礦的處理工藝雖然已經(jīng)做了大量的工作，但目前還不能徹底解決氟鈣鈰礦的大規(guī)模低成本開發(fā)應用問題。氟鈣鈰礦要在稀土工業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用，必須充分利用氟鈣鈰礦各方面的優(yōu)勢（如：含磷低，放射性元素釷、鈾少，易分解等），避開其劣勢方面（如：含釹少，只有10~11%，而包頭礦和獨居石礦則>16.5%），開發(fā)出符合其自身特點的新工藝和新方法，生產(chǎn)出優(yōu)勢產(chǎn)品。如生產(chǎn)稀土硅鐵合金（或稱稀土硅化物）產(chǎn)品，利用氧化焙燒-稀硫酸浸出-萃取法等短工藝流程提取二氧化鈰和氧化釹作為主要產(chǎn)品。只有這樣才能發(fā)揮氟鈣鈰礦的優(yōu)勢，與混合型稀土精礦抗衡。選擇一個好的流程必須從成本、操作性、環(huán)境保護等方面著重考慮。

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