废弃池浸堆浸离子型稀土矿污染途径及其修复研究

中国是世界上稀土资源最丰富的国家,稀土工业为中国国民经济和国防建设做了重要贡献,同时也造成了巨大的环境污染。池浸、堆浸工艺是早期一代、二代浸矿工艺,本文分析离子型稀土矿池浸堆浸浸矿原理与工艺。对池浸堆浸稀土矿带来的主要污染及其污染途径进行分析,研究了废弃池浸堆浸稀土矿修复影响因素,同时提出废弃池浸堆浸稀土矿治理修复方法和主要发展方向,为后续废弃池浸堆浸稀土矿区土壤修复提供理论支持。     

云南省稀土矿分布特征、研究进展与展望

目前,云南已形成了以离子吸附型稀土矿为主,砂矿型、伴生型、沉积型稀土矿为辅的稀土矿床分布格局。95%以上离子吸附型稀土矿分布于北纬26°以南腾冲-盈江-陇川和临沧-勐海-带岩浆岩分布区,成矿母岩以燕山期和喜马拉雅期的二长花岗岩为主;砂矿型稀土矿主要分布于勐海与金平-带山间盆地;伴生型稀土矿主要产于滇中地区沉积磷块岩矿床和铁氧化物-铜-金型（IOCG）铁铜矿床。腾冲花岗岩带与临沧花岗岩带La,Y异常分布区是寻找离子吸附型稀土矿最有利区域,特别是已发现矿床（点）外围区域;滇中-滇东北地区沉积磷块岩矿床、IOCG型铁铜矿床伴生的稀土资源潜力巨大,今后开采过程中应注意对稀土元素综合利用,同时应注意矿床开采后的尾砂、废弃物是否有稀土元素富集;滇东北宣威组粘土岩分布区具有与贵州赫章-威宁地区沉积型稀土多金属矿相似的成矿条件,其稀土找矿潜力巨大,沉积型稀土多金属矿有望成为中国三稀矿产资源新的来源。在今后地质工作中应加强矿床成矿规律、选冶工艺方面的研究,完善与健全矿床评价体系。     

离子型稀土矿山浸矿土壤的氮化物迁移实验研究

赣南离子型稀土浸矿开采过程中,因大量使用(NH_4)_2SO_4作浸矿剂造成土壤氮化物累积,引发矿区土壤及水体氮化物的持续严重污染。通过模拟土柱实验,测定原矿土壤(未开采的稀土矿土壤)和一般土壤(矿山周边的普通土壤)在模拟浸矿过程中氮化物的污染含量,研究氮化物在土柱实验中的迁移特征及规律。结果表明:浸矿过程中,原矿土壤和一般土壤中氮化物主要以铵态氮形式存在,说明铵态氮是导致稀土矿区土壤污染和水环境污染的主要原因;同时由于土壤的固氮作用、淋滤过程中铵态氮向下迁移及减少的共同作用,致使试验中原矿土壤和一般土壤铵态氮含量总体随天数表现为降低、升高、再降低趋势;并且与一般土壤相比,原矿土壤中稀土离子和NH~+_4会发生交换解析作用增加原矿土壤的固氮作用,同时稀土的存在会增加土壤本身对氮化物的吸附能力。研究结论为赣南离子型稀土矿浸矿过程中氮化物的迁移规律提供基础依据。     

基于温度分异的稀土矿区地表扰动分析方法

离子型稀土矿开采扰动不仅造成矿区景观及生态环境退化,而且稀土开采产生的尾砂还导致矿区大面积土地沙化,造成矿区地表温度变异,与其他类型矿区开采扰动有显著差异。传统方法以植被指数(NDVI)作为矿区生态扰动的监测因子在稀土矿区是否适用有待验证。针对稀土矿区开采扰动特点,通过构建温度分异系数(HI)分析稀土开采扰动与矿区地表温度的响应关系,构建基于HI的稀土矿区地表扰动分析方法,并以赣州市定南县岭北稀土矿区为例,比较了NDVI与HI在稀土矿区生态扰动监测方面的区分效果,以此为基础,分析了岭北稀土矿区23a稀土开采导致的生态扰动时空演变规律。结果表明:相比NDVI,HI能体现稀土开采工艺特点,具有更佳的扰动区分能力。原地浸矿工艺一定程度上遏制了矿区裸露尾砂地的规模,使得矿区极差生态环境面积得到控制,但随着稀土开采总体规模扩大,生态评价为差和较差的矿区面积急剧扩大,矿区整体生态环境进一步恶化。     

我国现行主要稀土矿分解流程的经济技术指标分析

对我国主要稀土矿分解方式进行了阐述，着重讨论了离子吸附型稀土矿、氟碳铈矿和包头白云鄂博矿的典型前处理方式的经济技术指标，对目前最常用前处理方法的投资、生产单耗、成本进行了统计和分析。离子吸附型稀土矿赋存状态奇特，富含高价值中重稀土，但品位低、分布广，多以离子交换的方式开采，环境保护面临的突出问题是植被恢复和废水达标排放；北方矿以轻稀土为主，价值相对较低，原矿品位高，分布集中，露天开采后多以重、磁、浮选工艺选出精矿，然后用煅烧和酸浸结合的工艺进行冶炼，废水和废气以及废渣是环境保护的主题。这些不同稀土矿前处理工艺的特点、发展历史以生产消耗等情况，既可作为稀土生产的投资参考，也可作为稀土企业挖潜改造、提高生产管理水平和环境保护水平的重要依据。     

风化壳淋积型稀土矿浸取过程的模拟计算研究Ⅰ：液-固萃取模型

风化壳淋积型稀土矿物中稀土元素主要富集在以高岭土为主的粘土矿物中,目前主要通过原地浸矿工艺开采。开采过程中,浸矿液自矿体顶部注液孔流至矿体底部或集液巷道的过程中,不断交换浸出粘土中的稀土离子,其过程可视作液-固萃取,因此可通过其中的萃取平衡和物料平衡关系进行模拟计算。介绍了一种基于液-固萃取模型的风化壳淋积型稀土矿柱浸过程模拟计算方法,并探讨了离子交换反应系数、浸矿剂浓度、原矿品位等因素对于浸矿效果的影响。计算表明：铵根离子具有较强的交换浸出稀土的能力;浸出液所能达到的理论浓度峰值主要决定于浸取液中初始硫铵浓度;浸矿所需顶水理论注入量可依据矿体饱和含水率估算,并进而通过模拟计算的浸矿液/顶水比计算所需浸矿液注入量;浸矿液硫铵浓度越高,原矿稀土品位越低,则稀土离子穿透曲线浓度峰值持续时间就越长,之后浓度下降速度也越快,同时浸矿液/顶水比以及硫铵投入/稀土产出比也越小,说明浸矿剂利用效率越高。     

风化壳淋积型稀土矿开发的现状及展望

风化壳淋积型稀土矿是中重稀土的主要来源,它的开发一直受到稀土工业的极大关注。评述了风化壳淋积型稀土矿的成矿原因、矿床特征、稀土矿物在矿体垂直剖面中的组成和分布,以及矿石含水的多样性、酸碱缓冲性、吸附离子的稳定性和吸附离子的可交换性等理化性质。阐述了稀土离子在风化体系中的迁移富集规律和所形成的稀土配分特征。介绍了池浸、堆浸和原地浸出三代浸取工艺演化过程的科技进步,探讨了稀土浸出机制及浸出过程的强化,比较了几种浸取剂的浸取效果,简述了前两代工艺留下的采矿区和堆场区的植被恢复与土壤修复。结合原地浸出工艺的生产实际,提出了今后开发风化壳淋积型稀土矿的发展方向。     

离子吸附型稀土矿产地生态环境分析及治理方案

通过分析研究认为离子吸附型稀土矿产地具有稀土元素以离子相为主、稀土含量较高、矿体埋藏浅、分布面积大等特点,其原始生态环境属稀土污染环境,长期生活在此类矿床及其附近的居民存在稀土污染的风险;总结稀土元素影响生态环境的主要因素包括:元素赋存状态、含量、酸碱度(pH值)、积累性;并针对稀土矿原地浸出法开采存在的资源利用和环境保护问题,提出开采治理一体化工程方案。     

风化壳淋积型稀土矿多级逆流浸取实验研究

风化壳淋积型稀土矿的开采主要通过浸矿剂离子与吸附在黏土矿物表面的稀土离子发生离子交换浸出反应实现。以(NH₄)₂SO₄为浸矿剂,采用多级逆流浸取的方式研究了风化壳淋积型稀土矿的浸矿过程,通过在逐级浸取过程中浸出液组分的变化分析了矿土中稀土离子(RE³⁺)和主要杂质铝离子(Al³⁺)的浸出行为,并基于浸矿剂的消耗规律探讨了浸矿剂离子与RE³⁺和Al³⁺的离子交换反应机制以及原矿土的净吸附量。结果表明,在浸矿液逐级浸取新鲜矿土的过程中,浸出液中的RE³⁺和Al³⁺浓度逐渐增加,铵根离子(NH₄⁺)逐渐消耗,交换进入浸出液中的RE³⁺和Al³⁺逐级减少;同时,浸出液中的硫酸根离子(SO₄^2-)逐级损耗,说明新鲜矿土除因发生离子交换反应消耗NH₄<...     

风化壳淋积型稀土矿浸取过程的模拟计算研究Ⅱ：存在“返混”的液-固萃取模型

风化壳淋积型稀土矿物中稀土元素的浸取可视作一种液-固萃取过程,可通过其中的萃取平衡和物料平衡关系进行浸取行为的模拟计算。前文介绍了一种基于一定假设的风化壳淋积型稀土矿柱浸过程液-固萃取模型计算方法。本文基于土壤水动力学中关于土体水份的形态分类原则,对前文假设进行了适当修正,进而建立了考虑“返混”的风化壳淋积型稀土矿液-固萃取模型计算方法。修正的模型将土体中存在的水份分为滞留水和流动水两类。通过模拟计算探讨了不同滞留水比例,以及考虑滞留水时离子交换反应系数、浸矿剂浓度、原矿稀土品位、矿土饱和含水率等因素对于浸矿效果的影响。计算结果显示：较大的滞留水比例、较高的原矿稀土品位、较小的离子交换反应系数和较低的浸矿剂浓度均会使所需注入的浸矿液体积增加,但所需顶水体积变化不大,始终与矿土饱和持水量相近;而矿土饱和含水率的不同对于浸矿剂硫铵的消耗需求影响不大,但线性改变顶水量需求;先浓后淡注液方式使浸矿剂的浸取效率降低,并增加所需浸矿液注入量,未显现更为优异的工艺效果;滞留水所占比例越大,浸出液中稀土峰值浓度越低,但浸矿液中的初始硫铵浓度应仍为浸出液中稀土浓度峰值的主要决定因素。     

山东微山稀土精矿的工艺矿物学研究EI北大核心CSCD

针对微山稀土矿不同品位的稀土精矿,采用化学分析、配分分析、X射线衍射分析、扫描电镜能谱分析、偏光显微镜等分析方法对微山稀土矿的化学成分、稀土元素分布、矿物组成、矿物嵌布特征等进行了研究,结果表明:不同品位的微山稀土精矿中稀土矿物主要由氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、碳铈钠石、碳酸锶铈矿组成,主要杂质矿物是方解石、重晶石、天青石和菱锶矿,这是区别于其他氟碳铈矿的典型特征;轻稀土元素占稀土总量的98.5%以上,典型富铈低钇型轻稀土,矿中的钙、锶、钡等杂质较多;40%品位的稀土精矿是微山稀土企业主流产品,稀土矿物的解离度较高,单体矿物均在66%以上,稀土矿物与碳酸盐矿物、重晶石、天青石、硫化矿物、磷灰石连生。通过对微山稀土矿特性研究,为稀土矿的加工提供矿物学依据。     

稀土矿开采过程中重金属铅活化过程分析

采用Tessier连续提取法确定矿样中Pb的存在形态和组成。通过土柱实验对稀土矿的开采过程进行模拟,研究稀土矿开采过程中NH_4~+活化重金属Pb的过程。结果表明:Fe-Mn氧化物结合态和可交换态是矿样中Pb最主要的存在形态,约占Pb总量68.75%和23.13%。土柱实验中可交换态的Pb减少0.7358 mg,占浸矿前含量的84.98%。浸出液中的Pb占浸矿前可交换态Pb的5.67%。土柱中碳酸盐结合态Pb和Fe-Mn氧化物结合态Pb含量增加,分别增加0.3224和0.091 mg,占未浸矿前可交换态Pb的37.24%和10.5%。因此,离子型稀土矿开采过程中优先活化可交换态Pb,被活化的可交换态Pb一部分随稀土母液流出矿体,另一部分在形态上转化为其他态。     

赣南离子吸附型稀土矿床成矿特征概述

赣南是我国离子型稀土资源的主产区之一,其成矿母岩分布广,成矿条件优越,稀土配分类型多样。本文从成矿背景和矿床分布规律,成矿母岩和矿体赋存特征,以及矿石中稀土的赋存状态和配分类型等方面较为详细地总结了赣南稀土矿床成矿地质特征。     

滇西平河花岗岩体风化壳稀土氧化物配分特征及其地质意义

中国稀土资源丰富,稀土资源储量居世界首位,但以轻稀土为主。位于保山地块西缘的平河复式岩体,目前发现有类似江西足洞型稀土矿的矿床(点)。该岩体新鲜基岩稀土氧化物总量不高,为76.15×10~(-6)～327.36×10~(-6),但中重稀土总体含量较高,多数占比达40%～50%;岩体风化壳中富含La, Ce, Dy, Y元素,尤其是富集中重稀土元素。风化壳样品稀土氧化物配分特征显示中细粒二长花岗岩呈中钇中高铕型;中粗粒二长花岗岩为中钇中铕型;中粗粒似斑状二长花岗岩为中高钇中低铕中重稀土型;辉绿岩则为中钇富铕中重稀土型。中粗粒似斑状二长花岗岩、中粗粒二长花岗岩、中细粒二长花岗岩与辉绿岩风化壳样品发育类似江西"LZX"型稀土矿床稀土氧化物配分曲线模式,少数与江西足洞型稀土矿相似,显示在平河岩体风化壳分布区,有寻找足洞型重稀土矿、"LZX"型中重稀土矿的可能。在下一步地质工作中,应着重评价平河岩体风化壳型中重稀土矿,同时评价中重稀土矿资源可利用状况。     

赣南清溪离子吸附型稀土矿元素迁移富集特征研究

离子吸附型稀土矿床是中国特有的稀土资源。对这一类型矿床及周边的地质环境,风化壳中稀土进行研究具有较高的产学研价值。本文通过对中国赣南典型稀土矿区花岗岩风化壳进行元素地球化学分析,并结合相关地球化学参数与图解,结果表明：研究区成矿花岗岩风化壳形成于强化学风化条件,发育成熟度高,处于晚期去Si阶段;稀土元素地球化学参数显示,风化壳整体的稀土配分特征主要继承于成矿母岩;稀土元素主要以离子交换态在风化剖面中迁移,并受pH值、微生物活动、氧化还原条件等多种因素控制。     

离子型稀土矿粒度、粘土矿物、盐基离子迁移及重金属释放研究及展望

离子型稀土矿自发现以来,由于其稀土配分元素以中重稀土为主、提取工艺简单而在世界上占据重要地位.系统总结了近年来离子型稀土矿粒度分布特征、粘土矿物类型及转化、盐基离子迁移及重金属在表生地球化学作用、原地浸矿及模拟浸矿等不同条件下的释放规律等.结果表明:化学蚀变指数(CIA)、酸雨淋溶、地形地貌及母岩岩性控制了稀土矿粒径的...     

云南临沧花岗岩带中段离子吸附型稀土矿成矿主控因素与成矿模式

云南临沧一带离子吸附型稀土矿的发现将滇西离子吸附型稀土矿的分布范围向北推移了100 km,矿体主体分布海拔推高至1800 m以上。研究区离子吸附型稀土矿赋矿岩性为黑云二长花岗岩,该岩体为分异程度较高的同碰撞成因过铝质钙碱性岩,成岩年龄为(213±2) Ma,侵位于晚三叠世。矿体主要分布于全风化层中,在平面上呈沿地形变化的面状,在剖面上呈扁豆状,蚀变主要表现为高岭土化、黏土化,离子相态率平均为53%,轻稀土平均占比为74%,为轻稀土离子吸附型稀土矿。通过对基岩性质、地形地貌、风化蚀变、气候和植被条件与稀土元素富集关系的研究,确定了临沧花岗岩风化离子吸附型稀土矿的主控因素,建立了该类矿种的找矿标志和成矿模式,发展了花岗岩风化离子吸附型稀土矿的成矿理论,以期为相似地区同类矿种的找矿工作提供参考。     

浸矿过程离子型稀土矿孔隙结构演化规律研究

离子型稀土在浸出过程中,内部微观的孔隙结构会发生不同程度的变化。采用室内模拟浸矿实验对比分析了纯H_2O和不同浓度的(NH_4)_2SO_4溶液浸出过程中稀土内部孔隙结构的变化规律。实验结果表明:稀土矿体试样浸矿过程孔隙结构随浸矿时间发生变化,主要体现为孔隙率增加,孔隙半径增大。用纯H_2O浸矿时,试样的孔隙率随浸矿时间略有起伏,但总体呈现增大趋势。在有效浸矿时间内,相比纯H_2O,(NH_4)_2SO_4溶液浸出过程矿体试样孔隙率和孔隙半径明显增加,且随着浸矿液浓度增大,变化愈发明显。由此,稀土浸矿过程化学置换反应和溶液渗流过程均可诱发矿体孔隙结构发生变化,在浸出过程中,化学置换反应的影响明显高于溶液渗流。     

离子吸附型稀土浸矿机制研究现状

离子吸附型稀土是世界、尤其是中国的宝贵资源。为实现该类稀土资源的绿色高效开采,人们对离子吸附型稀土的浸取机制进行了系统而深入的研究,为确定其成矿机制和提取工艺做出了突出贡献。1969～1989年,基于离子型稀土的浸取特征,证明了各种电解质溶液均可浸出稀土,并用简单的离子交换反应和水化理论来说明稀土离子的浸取规律和能力大小,为浸矿剂的选择和提取工艺的提出做出了重大贡献;从1989～2009年,研究重点转移到稀土的吸附、解吸和动力学迁移机制等方面,着力解决堆浸和原地浸矿中的基础问题;从2009～2019年,进一步用双电层理论来重新说明稀土离子浸出的机制,着力于解决环保问题并进一步提高浸取效率,为发展新的浸取体系和工艺指明了方向;本文按照上述三个主要阶段的具体研究成果和贡献进行述评,重点对第三阶段的新进展开展讨论,在此基础上,对离子吸附型稀土浸矿机制的研究方向与趋势进行了展望。     

电场作用下离子型稀土矿浸矿溶浸液渗流特性研究

根据多孔介质中电动渗流效应,在离子型稀土矿浸出过程中,提出了利用电场强化浸矿溶浸液渗流能力的方法,通过机制分析和电动渗流试验,探讨了电场作用对溶浸液的渗流特性的影响。结果表明:电场作用可以有效地强化矿床孔隙中浸矿溶浸液渗流能力,强化效果与电场强度、矿床渗透率和溶浸液流体性质等因素有关;相同流体压力梯度下,电场作用下矿床中溶浸液电动渗流随电场强度增大而增加变快;矿床渗透率越高,电场作用对溶浸液渗流特性的影响越明显;浸矿溶浸液浓度越高,孔隙中溶浸液的电动渗流效应越明显。