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。     

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。     

离子型稀土矿放射性核素迁移及处理研究进展

离子型稀土矿伴生一定量的铀、钍等天然放射性核素。采用原地浸矿工艺提取稀土时,部分放射性核素与稀土元素一同浸出,并随着稀土的冶炼过程富集在多种工序产生的废渣中,使得铀、钍、镭的放射性活度浓度大于1000 Bq·kg^-1,属于低放射性废渣。随着渣量的不断增加,该类低放射性废渣的安全处置已成为困扰行业发展的难题。本文阐述了中国对放射性辐射环境管理、放射性废物存储及处理要求的发展过程,总结了放射性核素铀、钍、镭在离子型稀土矿冶炼过程中的迁移富集规律,综述了溶剂萃取法、吸附法处理含放射性废水以及废渣资源化、减量化处理等方面的研究进展,分析了离子型稀土矿放射性核素处理存在的问题,最后提出了在放射性核素的源头减量化、废渣资源化、残渣安全化处置等方面的一些技术发展建议。     

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。     

某离子型稀土矿不同功能区土壤退化特征

以赣南某废弃离子型稀土矿为研究对象,根据生产功能将其分为采矿区、浸矿区和对照区,探讨不同功能区土壤的退化特征.与对照区相比,采矿区和浸矿区土壤的田间持水量和总孔隙度显著降低且土壤容重显著增加.采矿区与浸矿区土壤有机质、碱解氮和有效磷含量均显著低于对照区,处于极度缺乏水平.浸矿区土壤的铵态氮显著高于对照区和采矿区,浸矿剂...     

复合挡土结构在稀土矿山滑坡防治中的应用研究

风化壳离子吸附型稀土矿床,是中国赣南地区所特有的一种矿床,在开采工艺上主要采用国家推广的第三代原地浸矿法。以江西省龙南县乡标稀土矿山滑坡为例,在对研究区滑坡进行野外实地调查,并结合该稀土矿开采工艺流程、滑坡区地质环境条件,分析总结了滑坡形成机制,主要表现在两方面:岩土性质、结构、坡型、坡度和高差等内因的影响;降雨、地表径流、地下水和浸矿时的注液加压等外部因素的影响。最后进行了"树根桩+锚杆"组合的复合挡土结构设计,以防治离子型稀土矿山滑坡的发生,最大限度地保证了采场工作人员的生命安全,减少了经济损失,提高了开采效益。     

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。     

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。     

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。     

江西龙南乡标稀土矿石干筛法和水洗筛分法颗粒粒度分析

颗粒粒度分布是土壤最重要的物理性质之一,对土壤水分运动和溶质迁移,以及水土流失有重要影响,同样对离子型稀土矿石的渗透性能和水力学特性有着重要影响。通过江西龙南乡标稀土矿石干筛法和水洗筛分法颗粒粒度分析结果比较研究发现,干筛法粒度分析结果反映的是团粒的颗粒粒度分布特征,而水洗筛分法粒度分析结果可基本反映单颗粒粒度分布特征。因此,在研究离子型稀土矿石或原地浸矿边坡土体颗粒粒度分布时,应考虑不同水动力条件下团聚体的稳定性,合理选择粒度分析方法。     

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。     

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<...     

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。     

响应曲面法优化MgO沉淀离子型稀土矿浸出液工艺

为了对离子型稀土矿的浸出液进行探究,使用MgO作为稀土沉淀剂,在单因素试验的基础上采用响应曲面分析法及Box-Behnken的设计原理,在三因素三水平上建立了MgO沉淀离子型稀土矿浸出液的二次多项数学模型,并以反应生成的沉淀物中RE(OH)_3含量和RE沉淀率作响应值,探究了镁与稀土的摩尔比、 MgO料浆加料速度和其中的MgO的质量占比对MgO沉淀离子型稀土矿浸出液的影响。结果表明, MgO沉淀离子型稀土矿浸出液的优化反应条件为:镁与稀土的摩尔比为3,加料速度为2 r·min~(-1), MgO质量占比为0.5%。该条件下,模型预测的沉淀物中RE(OH)_3含量为86.84%, RE沉淀率为97.43%,实验实际值为沉淀物中RE(OH)_3含量为85.9%, RE沉淀率为97.51%,两者误差较小,方案可信。     

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。     

电感耦合等离子体质谱法测定离子型稀土矿中16种离子吸附型稀土元素的含量

采用电感耦合等离子体质谱法测定离子型稀土矿中钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥等16种离子吸附型稀土元素的含量。采用40g·L-1硫酸铵溶液对离子型稀土矿样品进行了间歇式搅拌浸出,对浸出液进行两次高温蒸干处理去除盐分。钪、钇、镧、铈以103 Rh为内标,其他元素以187 Re为内标。16种稀土元素在一定的质量分数范围内与其光谱强度呈线性关系,方法的检出限(3σ)在0.01~0.08μg·g-1之间。方法应用于离子型稀土矿样品的分析,测定值与国家标准方法测定结果相符,测定值的相对标准偏差(n=11)在0.80%~2.9%之间。     

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。     

离子型稀土矿山废弃地生态修复研究进展

稀土矿的长期开采对稀土矿山生态环境造成很大的破坏,由此带来的环境问题与遗留稀土矿山废弃地生态修复引起人们的足够重视。本文针对南方离子型稀土矿山废弃地成因做了简要分析,同时介绍了稀土矿山废弃地带来的环境问题,综述了国内外近20年来稀土矿山废弃地生态修复技术研究现状,其中包括工程措施、土壤改良、植物修复、微生物修复及多种方法联合修复,对上述几种修复方法做了简要的对比分析,并从提高稀土矿山废弃地生态修复技术的角度提出此领域需加强研究的方向的建议。     

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。