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。     

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。     

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。     

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。     

福建龙岩高泥质风化壳淋积型稀土矿柱浸工艺研究

以福建龙岩高泥质风化壳淋积型稀土矿为研究对象,采用恒水头渗透试验方法测定矿土渗透系数为0.3418 cm·h~(-1);同时,采用柱浸方式模拟堆浸生产过程,探究浸取剂浓度、注液强度、配矿比与注液方式等因素对稀土浸出的影响,为高效浸取高泥质风化壳淋积型稀土提供生产指导。结果表明:采用前期4%的高浓度(NH_4)_2SO_4,后期2%的低浓度(NH_4)_2SO_4进行组合表层注液,控制注液强度为40 L·(h·m~2)~(-1),适当添加粗颗粒砂石进行配矿浸取等方式,都能提高泥质矿土的渗透性,提高稀土浸出率。     

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...     

赣南陂头一带风化壳淋积型稀土矿成矿地质特征

对陂头一带风化壳淋积型稀土矿点进行野外调查和室内综合研究表明:变质基底层、岩浆多期活动和岩浆期后脆性断裂构造活动是风化壳淋积型稀土矿的形成主因。变质基底构造层中泥质板岩、炭质板岩和变凝灰质砂岩中RE2O3含量高,在岩浆侵位过程中带入了大量的稀土元素,在含矿母岩顶部可见大量的未熔完全的基性捕掳体。受后期热液交代蚀变,导致含矿母岩中长石矿物粘土化强烈,对水具有胀缩性,易碎岩成矿。岩浆期后"X"型脆性共轭剪切断裂为雨水渗漏贯通提供了良好的通道。含矿母岩在各个地质历史阶段受古气候多次变化的影响加速了含矿母岩的风化程度。表土层的保湿渗水呈酸特性促进了稀土矿的形成。区内变质基底炭泥质板岩和变凝灰质砂岩、岩浆期后脆性断裂、含基性捕掳体的红褐色黑云母二长花岗岩是风化壳淋积型稀土矿的地质宏观找矿标志。     

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。     

晶型碳酸稀土的形成及其影响因素

用碳酸氢铵沉淀法从风化淋积型稀土矿硫酸铵渗浸液中回收稀土、得到了晶型碳酸稀土。研究了时间、温度、浓度等各种影响因素,对晶型碳酸稀土进行了化学分析以及X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、差热、热量分析,取得了较为理想的结果。     

离子吸附型稀土高效提取和分离技术进展

离子吸附型稀土资源(或称风化壳淋积型稀土资源)由于中重稀土含量高而得到国内外的广泛重视。对该类资源的开采和分离加工技术以及相关的环境保护问题进行了述评和讨论,包括矿山提取技术、萃取分离技术、沉淀结晶分离技术、材料前躯体制备技术和环境水处理技术。针对矿山开采中的主要问题,提出了该类稀土实现资源与环境保护性开采的环境工程模式及其对应的技术内涵;根据稀土市场和环境保护要求,讨论了离子吸附型稀土开发过程中今后需要开展的研究工作。     

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。     

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。     

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。     

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...     

浅谈腾冲地块与稀土矿有关的岩浆岩成矿专属性

目前,腾冲地块已初显国家级稀土矿战略后备基地雏形,但整体研究程度仍偏低,稀土矿床的成矿规律、成矿模式等方面的研究趋于空白。在前人研究的基础上,结合近年稀土矿勘查工作成果,通过研究腾冲地块不同时代、不同岩性的岩浆岩与稀土矿产出关系,取得以下认识:腾冲地块稀土矿床(点)成矿母岩时代有三叠纪(印支期)、白垩纪(燕山期)、古近纪和第四纪(喜马拉雅期),以古近纪(喜马拉雅期)为主;岩石类型有二长花岗岩、花岗斑岩、钾长花岗岩、英云闪长岩等,以二长花岗岩为主;成矿母岩都具有高硅(68%～78%)、富铝(12%～15%)、富碱(W_B(K_2O+Na_2O)值7.5%～10.6%,多数大于8%)、富钾(钾大于钠)特征,且稀土元素丰度较高;以轻稀土矿为主,仅有个别重稀土矿。腾冲地块发育有轻稀土矿与重稀土矿成矿母岩,具有得天独厚的稀土成矿条件,仍具有较大的找矿潜力。在今后地质工作中,应提高重视加强对稀土矿找矿勘查工作,尤其是古近纪岩体分布区、重稀土矿成矿母岩分布区,如陇川—盈江、新岐、古永地区。同时,对已发现的锡矿、铁矿等矿床,综合评价其花岗岩风化壳型稀土矿。     

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。     

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。     

老挝Boloven高原玄武岩风化壳中稀土元素富集与主量元素关系

老挝南部Champasak省东北部Boloven高原玄武岩喷发于晚中生代．新生代，在长期热带季风型气候和热带季雨林植被条件下，高原玄武岩上已经发育砖红壤型风化壳。在一条风化壳剖面上采集了11件样品并在室内细碎到200目，使用X射线荧光光谱仪分析了11个样品中的主量元素含量，使用ICP-Ms分析了11件样品REE含量。结果表明，玄武岩风化壳中主量元素Na2O和MgO淋失量最大，K2O和CaO淋失量次之，并在淋失一定程度后淋失速度减慢；样品LR157和LR158中TiO2，P2O5分别为6．07％，1．45％和8．43％，0．82％，为整个剖面中的最高值；CaO的含量是松散风化产物中的最高值。风化玄武岩（LR140，LR141）的∑REE较低，为57．8×10^-6和87．9×10^-6；随着玄武岩风化程度和成壤作用的加强，∑REE逐渐富集，并在风化壳表土下（LR157，LR158）达到最高值1003×10^-6和775×10^-6。风化壳中LREE／HREE值为3．59～14．9，稀土元素分布型式属轻稀土富集型。随着风化程度加深，ce由弱负异常逐渐变为强正异常，而Eu由弱正异常逐渐变小并呈现出强负异常，整个剖面中ce正负异常和Eu正负异常的变化幅度较大。REE在剖面中的分布与含TiO2，P2O5的矿物有明显的相关关系，并且在TiO2，P2O5含量最高的样品LR157和LR158中最为富集。REE富集和Ce正异常出现在pH值为5．23～6．12的酸性和Fe^2＋／Fe^3＋为0．007～0．13的氧化环境下，证明在酸性氧化环境也能出现REE富集。