本研究针对白云鄂博矿中稀土矿物粒度细、共生关系复杂导致的稀土回收率低、分选困难和尾矿堆存问题,提出选择性富集的方法,以提高稀土品位和降低分选难度。鉴于白云鄂博尾矿成分复杂,以分析纯试剂配制CaO-SiO₂-(Al₂O₃)-CeO₂-La₂O₃(CSACL)渣系,采用旋转柱体法测定不同碱度及组分(P₂O₅、CaF₂、Al₂O₃及Mg O)含量下渣系黏度与熔化性温度,结合FTIR、Raman、XPS、XRD及SEM分析手段,研究成分变化对CSACL熔渣结构及结晶行为的影响。基于CSACL结晶行为的研究结果,以选铁尾矿为对象调控其渣系成分,实现单一富稀土相的析出。 CSACL渣系在1550°C的黏度测定结果表明,当二元碱度由0.5、0.86、1.0增加到1.2时,黏度由1.30 Pa·s、0.60 Pa·s、0.51 Pa·s、降至0.36 Pa·s,熔化性温度同步降低;P₂O₅含量由3%、5%、8%增至10%时,黏度由0.60 Pa·s、0.69 Pa·s、0.81 Pa·s增加到0.89Pa·s;CaF₂含量由3%、5%、8%增至10%时,黏度由0.35 Pa·s、0.19 Pa·s、0.12 Pa·s降至0.1 Pa·s,熔化性温度由1410°C、1405°C、1389°C降至1371°C。熔体结构分析表明,碱度增加,破坏了[SiO₄]四面体中的桥氧;P通过形成P-O-Si键与[SiO₄]四面体共聚,使熔体结构复杂;CaF₂在熔体中主要以Ca-F和F^-存在。结晶行为方面,Ce、P和F进入Ca La₄(SiO₄)₃O型稀土相晶格,碱度超过1.0时同时促进稀土相与Ca₂Al₂SiO₇的析出;P₂O₅含量的增加促进Ca La₄(SiO₄)₃O型稀土相析出,但会降低相中稀土含量;CaF₂含量增至8%以上,渣中同时存在稀土相、Ca₂Al₂SiO₇和Ca₄Si₂O₇F₂,渣中结晶相种类最多。 当Al₂O₃含量由0%、5%、10%增至15%时,CSACL-5%P₂O₅-5%CaF₂的渣系黏度呈现先增后降的非线性变化。结晶行为方面,Al₂O₃抑制Ca₃(Si₃O₉)和Ca₂SiO₂F₂析出,转而促进Ca₂Al₂SiO₇形成,且在5%Al₂O₃含量下渣中仅有Ca La₄(SiO₄)₃O型稀土相。进一步引入Mg O时(0~9%),1550°C的黏度由0.17 Pa·s降至0.01 Pa·s。熔体结构分析表明,Mg O破坏了[SiO₄]四面体桥氧,Q⁰(Si)含量由27.1%增至37%。结晶过程中Mg与Ca、Al、Si和O结合形成镁黄长石相及钙镁橄榄石相,细化Ca La₄(SiO₄)₃O型稀土相尺寸但未进入其晶格。 此外,通过调整选铁尾矿碱度至1.2,实现铈磷灰石单一富稀土相析出,选铁尾矿的熔化性温度由1150°C降至1050°C,为尾矿中稀土相的高效富集提供了可行路径。该研究系统揭示了熔渣组分对稀土熔渣基本物化特性-结构-析晶行为的影响。