风化壳淋积型稀土矿评述

对我国特有的风化淋积型稀土矿的科学研究和工业利用进行了评述,阐述了该矿成矿过程,探讨了稀土元素在风化体系中的迁移富集规律,证实稀土配分的铈亏效应、富铕效应、分馏效应和钆断效应,论述了风化壳淋积型稀土矿浸取水动力学、浸取动力学及浸取传质过程。提出了该矿稀土回收中存在的一些问题,建议进一步完善稀土元素地球化学和无机化学的科学体系,开发新浸取剂,特别是组合浸取剂的协同使用,深入研究原地浸出过程中的扩散和传质机理,强化浸取过程和建立相应的数学模型,有效地提高稀土浸出率,从而完善风化壳淋积型稀土矿的原地浸出理论和技术。     

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。     

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。     

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。     

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。     

非降雨条件下风化壳淋积型稀土矿体稳定性分析及浸取剂筛选

为了研究原地浸矿中影响风化壳淋积型稀土矿边坡稳定性的主要因素和筛选浸取剂,通过正交实验、剪切实验、数值模拟和价值工程理论相结合的方法,对浸矿过程中影响矿山边坡稳定的因素进行敏感性分析,探讨对风化壳稀土矿最有价值的浸取剂.研究结果表明:非降雨条件下风化壳矿体由非饱和向饱和状态转变的过程中,影响边坡稳定性主要因素的敏感程度...     

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...     

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。     

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...     

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。     

硫酸浸取锂云母后Rb~+和Cs~+的富集与分离

将质量比为1:2.5的锂云母矿和40%的硫酸在120℃下回流反应8h,用两倍反应液体积的水浸取过夜,得到浸取液,再通过自制的磷钨酸铵/二氧化硅(AWP/SiO2)无机离子交换剂对Rb+和Cs+进行富集。由静态吸附实验可知,AWP/SiO2对Rb+和Cs+有很好的选择性,而对其它离子基本不吸附,动态吸附过程考察了离子交换剂的使用量和负载量对Rb+和Cs+的吸附效果的影响;最后分别用不同浓度的(NH4)2SO4洗脱Rb+和Cs+,洗脱率分别为105.04%和90.63%;实验结果表明:AWP/SiO2这种无机离子交换材料能够很好地富集Rb+和Cs+,并且采用合适的洗脱剂很容易将Rb+和Cs+分离。     

高硅铝比高峰土超声强化酸浸反应动力学研究

用XRD谱图对比了煤系高岭土与高硅铝比高岭土煅烧酸浸前后的结晶分布特征，发现两者的煅烧活化过程完全相同，只有其中的高岭石经煅烧成为偏高岭石后才能进行酸反应，后者含有大量的硅铝化合物伴生矿使得最大浸取率很低，超声场的加入使颗粒细化，表面更新加快，导致浸出速率明显提高，但并未改变伴生矿结构与反应途径。故仍保持原有的最大浸取率，动力学分析表明，用液固缩芯反应模型能很好地模拟实验数据。与无超声下酸浸动力学相比，在较低的温度下，因超声空化效应造成颗粒细化与表面更新，加快了反应速率，使灰层扩散成为控制步骤。     

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。     

表面活性剂对风化壳淋积型稀土矿渗透性的影响

风化壳淋积型稀土矿属黏质土,具有颗粒细腻、渗水速度慢等特点,导致其原地浸出开采困难,提高浸取剂溶液在矿体的渗流扩散是原地浸出高效回收稀土资源的关键。本文分别考察了(NH₄)₂SO₄,NH₄Cl,MgSO₄浸取体系下,CTAB,DTAB,SDS,油酸钠,油酸五种表面活性剂对于高岭土、蒙脱土、伊利石及风化壳淋积型稀土矿渗透性的影响,通过黏附功及黏附功降低因子分析表面张力与接触角对渗流的综合影响效果,揭示表面活性剂强化浸取剂溶液渗透性的作用机制。实验结果表明,三种浸取体系下,对于黏土矿物和风化壳淋积型稀土矿,5种表面活性剂均可强化溶液渗流速度,缩短形成稳定流场所需时间。表面活性剂渗透强化效应为：CTAB>DTAB>SDS>油酸钠>油酸。黏附功及黏附功降低因子结果表明黏附功、黏附功降低因子越小,渗透系数越大,渗流强化效应越明显。     

NH4Cl和HCl溶液浸取电石渣制备多晶型CaCO3

以电石渣为原料,分别以NH4Cl溶液和HCl溶液为浸取剂提取电石渣中的钙,以NH4HCO3为碳化剂制备CaCO3。研究了两种浸取工艺对电石渣中Ca^2+离子提取率的影响,并对两种体系浸取得到的Ca^2+离子提取率、二次残渣量和滤液中的杂质情况,以及制得的CaCO3的产率和性状进行了比较。结果表明,在浸取时间为30 min,浸取剂浓度为2.5 mol·L^-1,pH为8的条件下,以NH4Cl溶液浸取电石渣,加入量按Cl^-/Ca^2+物质的量比为2.0,得到Ca^2+离子提取率为92.87%;以HCl溶液浸取电石渣,加入量按Cl-/Ca^2+物质的量比为2.2,得到Ca^2+离子提取率为98.65%。Ca^2+离子滤液中的主要杂质通过调节pH均可以得到有效控制。NH4Cl溶液浸取电石渣Ca^2+离子提取率略低,二次残渣量高(22.39%),制得CaCO3的产率为1.065 g·g^-1电石渣;HCl溶液浸取电石渣Ca^2+离子提取率高,二次残渣量小(8.87%),制得CaCO3的产率为1.203 g·g^-1电石渣。两种浸取液碳化后制得的CaCO3产品纯度都在99%以上,白度在92.2-97.1%之间,通过控制碳化条件均可制得方解石型、球霰石型和文石型三种晶型的CaCO3。     

低压离子色谱法测定稀土硫酸介质中氟的含量

用低压离子色谱 (LPIC)法测定了稀土硫酸介质中氟的含量。针对稀土硫酸溶液测氟样品的复杂基体 ,提出了用KOH沉淀 掩蔽剂 (HY C6H8O7·H2 O)的样品预处理方法 ,消除了诸多阴、阳离子的干扰 ;选择适宜的LPIC分析条件 ,消除了SO2 -4 等阴离子干扰。对稀土硫酸浸取液中的氟作了测定和加标回收实验 ,氟的回收达 95 %以上     

SDY型沸石的浸取处理及其对催化性能的影响

分别用Ｎａ２Ｈ２ＥＤＴＡ、Ｈ４ＥＤＴＡ和Ｈｃｌ对ＳＤＹ型沸石的非骨架铝进行了浸取处理，并应用化学分析、ＸＲＤ、高真空苯吸附、低温Ｎ２吸附、ＮＨ３－ＴＰＤ和正庚烷裂解脉冲微型反应等物理和化学实验技术对浸取前后样品的结构、酸性和催化性能进行了研究。发现Ｎａ２Ｈ２ＥＤＴＡ能选择地浸取沉积于沸石微孔和二次孔中的非骨架铝碎片，且不损伤沸石骨架，浸取出部分非骨架铝后的样品，其正庚烷裂解和抗氮性能均有所提高。