一、稀土矿原料的预处理（焙烧 / 煅烧）

1. 去除挥发性杂质与水分

• 应用场景：针对含水分、碳酸盐、有机物的稀土矿（如氟碳铈矿、风化后的独居石）。

• 作用原理：回转炉内通入空气或惰性气体，控制温度在200-600℃，通过加热使矿物中的物理水、结晶水蒸发，碳酸盐（如 CaCO₃、MgCO₃）分解为氧化物和 CO₂气体，有机物燃烧分解为 CO₂和 H₂O，从而减少后续浸出工序的杂质干扰。

• 关键效果：原料含水率降至 0.5% 以下，碳酸盐去除率＞90%，避免后续浸出时消耗过多酸 / 碱，同时防止杂质离子（如 Ca²⁺、Mg²⁺）进入稀土溶液。

2. 硫化物氧化除硫

• 应用场景：针对伴生硫化物（如黄铁矿 FeS₂、闪锌矿 ZnS）的稀土矿（如某些独居石 - 硫化矿共生矿）。

• 作用原理：在600-800℃ 氧化性气氛下，回转炉内的硫化物与氧气反应生成易溶于水或酸的硫酸盐（如 Fe₂(SO₄)₃、ZnSO₄），后续通过水洗或酸洗即可去除硫元素。

• 工艺要求：需严格控制温度（低于 850℃，避免硫酸盐分解回转为氧化物）和氧气浓度（过量空气，确保硫化物完全氧化），防止生成 SO₂尾气超标，通常需配套尾气脱硫装置。

二、稀土精矿的分解（关键冶炼环节）

1. 氟碳铈矿的焙烧分解

• 应用场景：氟碳铈矿（主要成分 CeFCO₃）是轻稀土（Ce、La、Pr、Nd）的主要来源，其分解是提取轻稀土的关键。

• 作用原理：在回转炉内通入空气，控制温度在500-700℃，氟碳铈矿发生氧化分解反应：
  2CeFCO₃ + O₂ → 2CeO₂ + 2CO₂↑ + F₂↑（或生成 CeF₃，具体取决于温度）。
  分解后生成的 CeO₂（或 CeF₃）可通过盐酸 / 硫酸浸出，实现稀土与氟的分离。

• 技术优势：回转炉的旋转使物料与空气充分接触，分解均匀性＞95%，且可连续进料（单炉日处理量可达 50-200 吨），适合大规模工业化生产。

2. 独居石的硫酸焙烧分解

• 应用场景：独居石（主要成分 REPO₄，含 U、Th 等放射性元素）是重稀土（Tb、Dy、Ho、Er）的重要原料，需通过硫酸焙烧打破稀土 - 磷键。

• 作用原理：将独居石精矿与浓硫酸按比例混合（固液比 1:1.2-1.5），送入回转炉在200-300℃ 下焙烧，生成稀土硫酸盐（RE₂(SO₄)₃）和磷酸（H₃PO₄），反应式为：
  2REPO₄ + 3H₂SO₄ → RE₂(SO₄)₃ + 2H₃PO₄。
  焙烧产物（焙砂）经水浸后，稀土进入溶液，磷和放射性元素（U、Th）通过沉淀分离。

• 工艺难点：需控制硫酸用量（过量 10%-20% 确保完全反应）和温度（低于 350℃，防止硫酸分解挥发），同时回转炉内衬需采用耐硫酸腐蚀材料（如高铝砖、刚玉砖），避免设备损坏。

三、稀土化合物的煅烧（制备稀土氧化物）

1. 常见稀土盐的煅烧反应

2. 关键控制要点

• 气氛控制：对于易氧化的稀土（如 Eu、Tb），需在惰性气氛（N₂、Ar）下煅烧，防止生成低价氧化物；普通稀土（如 La、Ce）可在空气中煅烧。

• 粒度控制：通过调整回转炉转速（1-5 r/min）和进料速度，控制物料在炉内的停留时间（1-3 小时），确保颗粒均匀煅烧，避免结块（氧化物粒度通常控制在 1-10μm）。

• 纯度保证：煅烧前需确保原料纯度＞99.99%，炉内残留杂质（如 Fe、Si）需＜10ppm，避免影响后续高端应用（如半导体用稀土氧化物纯度需＞99.999%）。

四、罡正窑炉在稀土应用中的核心优势