风化淋积型稀土矿稀土赋存状态及配分研究

本文系统地研究了我国风化淋积型稀土矿中稀土赋存状态及配分变化规律。结果表明，风化壳淋积型稀土矿中稀土的赋存有水溶相，离子相，胶态相和矿物相。以离子相为主，占稀土总量的80％，胶态相和矿物相较少只20％。4种相态中的稀土配分存在差异，稀土配分均以中重稀土为主，大约占稀土总量的60％以上，其中离子相稀土配分的中重稀土含量最高。     

离子吸附型稀土矿中浸出相稀土元素含量的浸取方法研究

将风化壳离子吸附型稀土矿原矿样品加工至0.149 mm,使用35 g/L硫酸铵溶液(pH为4.0)作为浸取剂,提取浸出相稀土元素.考察了提取浸出相稀土元素时,样品粒度、浸取剂浓度及用量、浸取剂酸度、浸取方式、浸取时间等条件的影响,确定最佳试验条件,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定样品溶液中浸出相稀土的总量...     

基于浸取pH依赖性的离子吸附型稀土分类及高效浸取方法

研究了稀土及主要杂质离子被硫酸铵浸出的pH依赖性。结果证明稀土和钙镁等离子的浸取率在低酸度范围内随酸度增大有明显提高,继续提高酸度并不会进一步提高浸取率,而铝、铁、钪等易水解金属离子的浸取率随酸度增大而持续增加。据此,基于离子吸附型稀土的定义及浸取所需pH值的范围,将离子吸附型稀土进一步区分为易浸稀土和难浸稀土,其中难浸稀土是需要在弱酸性条件(pH≤4)下才能浸取的被胶体等强吸附剂吸附的稀土离子。由于在不同地区和不同矿层及不同粒级的样品中所含强吸附剂的量以及磨蚀pH(pHd)和交换pH(pHt)的不同,这两类离子吸附型稀土的比例不同。对于pHd和pHt值较高的矿样,适当提高浸取酸度可以显著提高稀土浸取率。为此,提出了分阶段浸取稀土并增加石灰水护尾工序来保证稀土浸取率和尾矿安全稳定性的原则流程。     

云南腾冲土官寨离子吸附型稀土矿床地球化学特征

运用岩石地球化学方法,对云南腾冲土官寨矿区离子吸附型稀土矿床的地球化学特征进行研究。结果显示:风化层较基岩明显富集Al_2O_3, Fe_2O_3, FeO等,贫化CaO, Na_2O, MgO, K_2O等元素,绝大多数微量及稀土元素均有不同程度的富集;垂向上从上到下稀土含量总体呈现"低-高-低"的抛物线形态, Ce元素与其他元素之间发生了明显的分异现象,个别样品中表土层稀土含量较高且含矿层较厚可能是由于风化历史时期的构造沉降作用造成的;由半风化层到全风化层, REE元素均为迁入,其中∑LREE迁入程度较∑HREE高,与不同稀土元素的水解能力和黏土矿物吸附选择性有关,而由全风化层到表土层, REE元素则发生了不同程度的降低。     

基于浸取pH依赖性的离子吸附型稀土分类及高效浸取方法

研究了稀土及主要杂质离子被硫酸铵浸出的pH依赖性。结果证明稀土和钙镁等离子的浸取率在低酸度范围内随酸度增大有明显提高,继续提高酸度并不会进一步提高浸取率,而铝、铁、钪等易水解金属离子的浸取率随酸度增大而持续增加。据此,基于离子吸附型稀土的定义及浸取所需pH值的范围,将离子吸附型稀土进一步区分为易浸稀土和难浸稀土,其中难浸稀土是需要在弱酸性条件（pH≤4）下才能浸取的被胶体等强吸附剂吸附的稀土离子。由于在不同地区和不同矿层及不同粒级的样品中所含强吸附剂的量以及磨蚀pH（pH_d）和交换pH（pH_t）的不同,这两类离子吸附型稀土的比例不同。对于pH_d和pH_t值较高的矿样,适当提高浸取酸度可以显著提高稀土浸取率。为此,提出了分阶段浸取稀土并增加石灰水护尾工序来保证稀土浸取率和尾矿安全稳定性的原则流程。     

离子型稀土矿柱浸过程氨氮平衡及尾矿氨氮形态转化研究

离子型稀土矿柱浸过程氨氮的平衡与迁移转化研究可以对浸矿剂硫酸铵用量的模拟运算提供理论参考。试验以定南某离子型矿土为对象,采用室内柱浸模拟的方式对离子型稀土原矿氨氮的分布、硫酸铵浸矿过程氨氮平衡及尾矿氨氮赋存转化的影响进行了试验。结果发现,离子型稀土原岩风化过程中,还可能伴随着离子相铵盐的生成,在浸矿过程中会伴随稀土一起被浸出,离子相铵盐含量随离子相稀土含量的升高而增加。硫酸铵柱浸过程中残留在尾矿内的氨氮量与浸出液中的氨氮量占比分别为50.76%和49.24%,浸矿剂中半数铵根主要起到保持浸矿过程中铵根浓度的作用,在浸矿后会随浸出液流出。离子型稀土尾矿水溶态和可交换态氨氮在矿土含水率的影响下会发生可逆转化,在尾矿矿土自然风干过程中,尾矿内水溶态氨氮含量占比由63.24%降至32.01%,离子型稀土尾矿水溶态与可交换态氨氮的赋存含量需要前置时间和矿土含水率等条件才能准确定义。     

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。     

高钙黑钨精矿中钙对钨浸取的影响及湿法处理新方法的研究

本文对我国华南地区高钙黑钨精矿中钨矿物杂质的赋存状态及特征进行了考察。大部分钨矿物连生于黑钨矿中,细颗粒白钨矿在黑钨矿内形成连晶体。用苛性碱浸取时,钨的侵出随率黑钨精矿中钨含量的增加而明显下降。实验表明,不同的钨化合物浸取的影响和行为不同,以磷酸盐和氟化物存在的钙对钨浸出率无影响;以硅酸盐,碳酸盐和硫酸盐存在的钙会降低钨浸出率。以钨酸钙形态存在的白钨矿在一般苛性碱浸取条件下是难溶解的,会影响钨的总浸出率。从热力学分析,Eh-pH图和相对溶解度等方面对结果进行了讨论。     

城市生活垃圾焚烧飞灰重金属的浸出特性

对用流化床焚烧炉混烧垃圾和煤的布袋飞灰进行了重金属的TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)浸出特性实验，探讨了液固比、初始pH值及浸出时间对飞灰中重金属Pb、Cr、Cd、Ni、Cu、Zn的浸出影响。结果表明，重金属的浸出量都随着液固比的增加而增加，其中Cr、Cu一般呈上升趋势，Cd、Ni、Zn在液固比大于20时曲线变化较平缓，Pb的浸出规律比较特殊，有一个明显的波峰和波谷。重金属在浸取液的pH≤2.90时的浸出浓度远远大于pH≥4.03时的浸出浓度。Pb、Cr、Zn随着浸出时间的增加，浸出浓度下降，而Cd、Ni上升，Cu是先上升后下降。在液固比、初始pH值及浸出时间这三个影响因素中，pH值对重金属的浸出影响较大，重金属在酸性环境下较易浸出。     

HCl-AlCl_3溶液络合浸出稀土氧化物和氟化钙的研究

CaO-NaCl-CaCl2焙烧包头混合型稀土精矿的产物经脱磷处理后,矿物中的物相主要为稀土氧化物和氟化钙。以较低浓度AlCl3作为助浸剂用HCl溶液浸出矿物,利用低浓度的Al3+与氟形成氟铝配合物,有效地帮助难溶物相氟化钙浸出,同时避免浸出过程中氟离子与稀土形成氟化稀土沉淀而造成损失。结果表明:盐酸浓度为3 mol.L-1,Al3+浓度为0.25 mol.L-1,温度为60℃,液固比为10∶1,浸出时间为60min,搅拌速度为200 r.min-1时,稀土氧化物的浸出率为70.8%,氟化钙的浸出率为55.8%。五级逆流浸出后,RE2O3的浸出率为99.6%,CaF2的浸出率达到98.5%。     

贵州西部峨眉山玄武岩风化壳稀土元素迁移富集规律研究

通过野外地质调查、样品采集和ICP-MS分析等方法,运用地质学和地球化学理论,对贵州西部峨眉山玄武岩风化壳稀土元素迁移富集规律进行研究。研究结果表明:峨眉山玄武岩风化壳剖面垂向上,各稀土元素氧化物含量变化曲线呈"D"字型,浸出率呈上陡下缓"单齿"状曲线。在全风化-半风化层中,各稀土元素整体富集,而亚黏土层中,仅Yb,Lu,Ce三个元素富集。全风化-半风化层中,稀土元素氧化物总量变化范围847～1146×10~(-6),平均品位为973×10~(-6),浸出率变化范围15.2～45.2×10~(-2),平均浸出率为26.3×10-2。各稀土元素氧化物浸出率一般20%～70%,轻、中、重稀土氧化物总量平均浸出率分别为25.5%,33.0%及24.3%。Ce,Nd,La,Y四个元素氧化物总量及其浸出量分别平均占比稀土元素氧化物总量的76.3%和71.1%,因而,贵州西部峨眉山玄武岩风化壳型稀土资源,主要为富Ce-Nd-La-Y型。此研究结果对扩大我国稀土矿源具有重要的意义。     

赣南信丰风化壳淋积型稀土矿的吸附特性

风化壳淋积型稀土矿体吸附特性对于提高原地浸矿稀土浸取率具有重要意义。通过筛分获得不同粒径的风化壳淋积型稀土矿样,测试各粒径矿样的离子相稀土品位、比表面积、表面形貌以及矿物成分等,分析稀土离子在矿体中的吸附特性。研究结果表明:赣南信丰类型的稀土矿体中矿物成分有高岭石、钾长石、石英、电气石、白云母等,这5种主要矿物成分的总质量比重达到90.13%,不同矿物成分的粒度有明显的差异,小粒径矿样中高岭石和白云母的含量增加,矿样的稀土离子吸附量与高岭石等黏土矿物的含量成正相关;基于稀土离子在矿体颗粒表面凹坑的单位面积吸附量与孔径和粒径成对数正态分布,建立了稀土离子吸附量与矿体颗粒表面凹坑孔径之间关系的分析模型,运用该模型计算得到赣南信丰类型的有效吸附孔径为2.0~20.0 nm。     

稀土废渣中污染物特性及环境风险分析

探究了离子型稀土矿开采产生的除杂渣、酸溶渣、熔盐渣3种典型稀土废渣的腐蚀性、组成、物相结构及赋存状态。基于典型稀土废渣的赋存状态及其堆存自然环境,研究了浸泡时间、浸泡液pH值和浸泡温度等因素对其所含铜、锌、铅、镉、镍、总铬、铍、钡、砷、硒等重金属离子及镝,铒,钆,钬,钕,镨,钐,镱稀土元素的浸出含量的影响,分析和评估了除杂渣、酸溶渣、熔盐渣3种典型稀土废渣的有毒重金属离子浸出毒性和环境风险,为稀土废渣的回收利用和安全处置提供了数据支撑。     

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。     

稀土元素在煤燃烧过程中形态演变规律模拟研究EI北大核心CSCD

针对目前煤和粉煤灰中稀土元素赋存状态关系不明确的问题,研究煤系稀土元素赋存状态在燃烧过程中的转化行为具有重要意义。选取煤系稀土赋存的模型矿物,通过滴管炉进行模拟燃烧,采用热重分析、XRD分析、SEM-EDS和逐级化学提取探究不同赋存形态稀土的演变规律,结果表明:以独居石为代表的磷酸盐稀土资源在燃烧过程中化学性质并未改变,仅粒度减小;以氟碳铈矿为代表的碳酸盐稀土资源在燃烧过程(350~580℃)发生分解和氧化反应,转化为铈的氧化物和氟化物,其中的稀土元素更易在温和条件下浸出;以离子型稀土矿为代表的黏土矿物中稀土资源根据燃烧温度可以两种状态,800℃时,石英和长石等存在其中,高岭石等发生脱氢反应,产物呈碎屑状、无规则状,逐级化学提取中稀土元素浸出率提高,1200℃,石英存在,铝硅酸盐矿物主要转化为莫来石,颗粒呈现球状和片状,不利于稀土元素浸出;以改性褐煤(通过离子吸附负载铈)为代表的有机质中稀土资源,燃烧后离子态的铈变成了铈的氧化物。     

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。     

镁盐浸出离子吸附型稀土矿的环境影响评价及展望

离子吸附型稀土矿富含中重稀土元素,是世界罕见的稀土战略资源。针对工业普遍采用的硫酸铵浸出离子吸附型稀土矿引发的氨氮污染问题,前期研究工作提出采用镁盐代替硫酸铵作为新型浸取剂。本文就镁在土壤中的形态、作用及其有效性指标进行了综合论述,对镁盐浸出离子吸附型稀土矿的环境影响进行了分析,并提出了镁盐绿色浸取的发展方向。     

硅灰石矿物发光原料中Fe2+的去除与CaSiO3∶Eu3+的光谱特性

提出了用草酸．邻菲哕啉去除硅灰石中Fe^2 的方法，研究了浸取剂的浓度、浸取时间和温度等条件对Fe^2 的去除率的影响，在最佳的浸取条件下，Fe^2 的去除率达到98．35％。在去除猝灭剂后的硅灰石矿物中，掺加适量的稀土激活剂Eu^3 ，通过高温固相法制成荧光发光材料，发光强度明显提高，接近于化学试剂合成的发光材料。     

微量稀土对工业纯铝中杂质相的变质行为

采用SE,EDAX,TEM他稀土对工业纯铝中富Fe(Si)杂质相的变质作用及机制,结果表明：富铈混合稀土（RE）是一种有效变质剂,可使铝中杂质相由粗大长针（条）状或骨骼变细小的团球状或短棒状,且分布均均匀,提高了材料的力学性能（尤其是塑性）,其变质机制主要是因稀土在固／液界面前前沿的富集,导致了稀土进入杂质相形成（AlFeSiRE)的复杂化合物,或吸附在杂质相表面阻碍其长大,但过量稀土易导致第二相数量增多,降低材料塑性,其加入量应小于 0．07％（质量分数）。