白云鄂博矿富含铁、稀土、铌等有价资源,但由于矿物颗粒细小且共生,不利于后续选矿与冶金处理。未被高效利用的冶金渣堆积于尾矿坝,严重影响区域生态环境。随着白云鄂博矿的不断开发,高效利用低品位稀土冶金渣受到广泛关注。为了提高稀土资源利用率,本研究以P₂O₅为添加剂,采用火法工艺进行矿相重构,使得弥散于渣中的稀土以氟磷灰石相富集并长大,为后续的分离利用打下良好基础。Nb₂O₅和Ti O₂作为低品位稀土渣中重要组分,影响着熔渣中稀土结晶的形貌以及富集效果。为研究Nb₂O₅和Ti O₂对矿相重构的影响,本研究利用管式炉进行了缓冷结晶实验。XRD以及SEM-EDS结果表明:Nb₂O₅有效促进了含铈氟磷灰石相的析出。随着渣中Nb₂O₅含量的增加(0~12wt.%),含铈氟磷灰石相总体体积分数与析晶数量明显增加。但由于结晶过程中大量结晶竞争生长,单个结晶的体积略微减小。含铈氟磷灰石相在渣中呈孤岛状生长,表明Ca₂Nb₂O₇相的析晶温度远低于稀土结晶。Ti O₂含量影响含铈氟磷灰石相结晶过程。当渣中Ti O₂含量不高于12wt.%时促进含铈氟磷灰石相的析出,结晶体积分数和数量均明显增加,渣中铌、钛元素弥散分布于Ca Si O₃基底相中。当渣中Ti O₂含量达到15~18wt.%时,Ca Ti Si O₅榍石相与含铈氟磷灰石相交错分布,抑制了含铈氟磷灰石相的析出。EDS结果表明:含铈氟磷灰石相中Ca²⁺与Ce³⁺、P⁵⁺与Si⁴⁺相互替代,发生类质同象,含铈氟磷灰石Ca_5-xCe_x[P_1-xSi_xO₄]₃F(x=0.24~0.44)由氟磷灰石Ca₅[PO₄]₃F演变而来。为探究含铈氟磷灰石相的非等温结晶动力学,采用激光共聚焦扫描显微镜对不同冷却速率(10~40°C/min)条件下不同组分的含稀土渣系进行了原位观察:含铈氟磷灰石相的初晶温度随着Nb₂O₅、Ti O₂含量增大而上升,随着冷却速度增大而降低。对于同组分渣系,冷却速率影响结晶结晶生长速率以及单晶形貌。利用Jeziorny法研究含铈氟磷灰石相的非等温结晶过程,Avrami指数n在1.5~2之间且随冷却速率增大而增大,表明含铈氟磷灰石相受冷速影响呈一维生长,受扩散控制。该研究结果为高效利用白云鄂博低品位稀土矿渣提供了基础数据。