风化壳淋积型稀土矿浸取技术发展现状

对风化壳淋积型稀土矿的浸取技术进行了综述。根据该矿的浸出机理,分析了三种传统浸出工艺的利弊,结合最新研究成果,总结出4种新型浸出方式并指出了浸出工艺的发展趋势。在沉淀稀土工艺方面,重点论述了碳酸氢铵沉淀工艺及镁/钙盐体系下风化壳淋积型稀土沉淀的最新成果,最后提出了风化壳淋积型稀土矿浸取工艺的发展方向。     

风化壳淋积稀土矿浸取动力学基础理论研究

风化壳淋积型稀土开采先后经历了池浸、堆浸和原地浸矿,目前采用原地浸矿法.研究风化壳淋积型稀土浸取动力学有助于从本质上提高浸矿效率和资源回收率,为高效、科学开采风化壳淋积型稀土矿提供理论依据,进一步完善风化壳淋积型稀土的原地浸出理论和技术.为此对风化壳淋积型稀土矿浸取动力学基础理论进行研究,并针对现有浸矿工艺,指出了影响浸取效率的因素,提出了提高风化壳淋积型稀土浸取速度的方法与措施.      

风化壳淋积型稀土矿浸出渗流和传质过程研究现状及展望

风化壳淋积型稀土矿富含中重稀土,主要分布在中国的南方七省,目前主要用硫酸铵作为浸取剂的化学浸出法回收稀土。浸取剂在矿体中的渗流、传质过程直接影响着稀土浸出效率,强化其渗流、传质过程可以提高稀土浸出的有效渗流速度,加快稀土离子交换速率,降低浸取剂用量,缩短生产周期,实现稀土绿色高效回收。本文分析了风化壳淋积型稀土矿渗流、传质过程的研究现状,总结了风化壳淋积型稀土矿渗流、传质过程的强化方法。结果表明,继续探索浸取液在风化壳淋积型稀土矿矿体中的有效渗流扩散规律和找寻促进稀土传质的高效传质规律,并以此为指导筛选浸取剂和助浸剂、改进注液方式、增加外力场将是强化风化壳淋积型稀土矿渗流、传质过程的主要研究方向。     

混合铵盐浸出风化壳淋积型稀土矿中稀土的研究

采用氯化铵和硝酸铵配成的混合铵盐作浸出剂,用柱浸模拟风化壳淋积型稀土矿的浸出过程,考察混合铵盐浸出剂的配比、浓度、液固比、pH和流速等对稀土浸出率的影响。结果表明,这种类型的浸出剂对该稀土矿有较高的稀土浸出率,且能较好地抑制黏土矿物的膨胀,最优工艺条件为:NH4Cl和NH4NO3的质量比8∶2、浸出剂质量浓度10g/L、浸出液pH=4.0、液固比2∶1、流速0.5mL/min,在此条件下稀土浸出率为96.29%,黏土矿物的线膨胀率为2.738%。     

羧酸盐复合浸取剂对中重稀土浸出强化研究

以缅甸稀土矿与福建稀土矿为研究对象,采用柱浸工艺方法,研究风化壳淋积型稀土矿的矿石性质,分析乙酸铵添加浓度对风化壳淋积型稀土矿轻、中重稀土浸出的影响。结果表明,缅甸和福建稀土矿分别属于中钇型中重稀土选择型稀土矿和富铕轻稀土选择型稀土矿,并且均存在铈负异常和铕负异常现象。乙酸铵最佳添加浓度为0.04mol/L,稀土浸出可达到浸出平衡,浸出率提升到95%,同时乙酸铵主要通过增强钇元素的浸出,使缅甸稀土矿轻/中重稀土比值从1.04下降到0.98,福建稀土矿轻/中重稀土比值从1.65下降到1.47,表明乙酸铵能够明显提高中重稀土的浸出。     

中国稀土矿稀土配分特征

稀土矿床分为矿物型和风化型两种:我国著名的矿物型稀土矿有白云鄂博铁稀土铌矿、四川攀西冕宁稀土矿和山东微山稀土矿;风化型稀土矿有信丰型稀土矿、龙南型稀土矿和寻乌型稀土矿。对矿物型稀土矿的矿物组成和稀土配分研究发现,它们主要的稀土矿物为氟碳铈矿和独居石,强烈地选择轻稀土配分,轻稀土配分La+Ce+Pr+Nd大于95%。风化型稀土矿中的稀土主要以水合或羟基水合离子吸附于黏土矿物上,稀土配分主要选择中重稀土配分,约占90%,该类型中稀土Sm+Eu+Gd+Tb+Dy配分和约为15%,重稀土配分Ho+Er+Tm+Yb+Lu+Y约为29%,少量选择重稀土配分型,约占8%,其该类型重稀土配分约为75%。从原岩到风化壳矿石,再从风化壳矿石到风化壳淋积型稀土矿的提取产品,稀土配分存在富铕效应和铈亏效应。该结果不仅有利于制定稀土矿的选矿和混合稀土的分离工艺,而且为揭示稀土矿稀土迁移富集成矿规律起到积极的作用。     

柠檬酸盐配位浸出风化壳淋积型稀土矿回收稀土的研究

选用柠檬酸盐作为风化壳淋积型稀土矿的浸取剂,并将柠檬酸盐对稀土的浸出效果与硫酸盐和氯化盐等浸取剂进行了对比,考察了柠檬酸铵作为浸取剂时的最佳浸取工艺。实验结果表明,柠檬酸铵作为风化壳淋积型稀土矿浸取剂时,柠檬酸根离子与稀土离子的配位作用,能促进矿石稀土离子交换,提高稀土回收率,降低浸矿剂铵盐的用量,减小氨氮废水的污染。采用柱浸回收稀土的最佳工艺条件为:柠檬酸铵浓度3 g/L,液固比2∶1,浸取剂pH 6.0~8.0,淋洗流速0.5 min/m L,稀土浸出率可达90.01%。     

风化壳淋积型稀土矿浸取分形动力学研究

风化壳淋积型稀土矿粒径分布特征是影响浸取性能的主要因素之一。以五种重组江西风化壳淋积型稀土矿为研究对象,通过柱浸实验和分形理论相结合的研究手段,探究稀土矿的粒径分布特征与分形维数的关系,以及其对浸取动力学性能的影响规律。结果表明,随着分形维数增大,小粒径颗粒质量含量随之增大,而大粒径颗粒质量含量随之减少,尤其是小于0.150 mm和大于1.400 mm粒径颗粒质量占比变化幅度较大,其余粒径颗粒变化幅度较小。随着分形维数增加,浸出的稀土浓度峰值逐渐增大,浸矿中稀土浓度峰值出现的时间变晚,稀土浸取率达到平衡所需要的时间变长。基于分形理论,构建了风化壳淋积型稀土矿浸取分形动力学模型,并证实了新模型具有较高的准确性,能够较好的定量描述浸矿中不同分形维数的稀土矿样的浸取动力学特性。     

非离子型表面活性剂对风化壳淋积型稀土矿浸出过程的影响

为了缓解风化壳淋积型稀土矿浸取过程存在的浸取周期长、浸出剂用量大和稀土拖尾等问题，以非离子型表面活性剂为助浸剂，氯化镁为浸出剂，对稀土浸出过程进行研究，研究复配浸出剂溶液性质，分析浸矿前后矿物粒径分布，探讨表面活性剂的促渗机理。研究结果显示，加入表面活性剂后，稀土浸出率提高，渗透速度加快，溶液的表面张力和接触角均减小，黏度增大，矿物颗粒的中值粒径明显减小，矿物表面Zeta电位增大，其中加入吐温40后稀土浸出率提高至86.38%,表面张力减小19.00%,接触角减小53.19%,溶液黏度减小4.29%,溶液性质变化最大。加入表面活性剂后可使溶液更容易润湿矿物，进入孔隙的阻力变小，扩散层厚度减小，黏土矿物的膨胀受到抑制，使得溶液浸出稀土的效果更好，其中吐温40对溶液浸出稀土的渗流效果影响最大，助渗效果最好。     

从某地铝土矿中直接提取稀土的可行性研究

对我国某地新发现的含有少量稀土元素的铝土矿，探讨了用离子交换法，采用盐溶液渗滤浸出及搅拌浸出提取稀土的可能性。根据试验结果，参考对Al2O3的X光衍射分析结论，配合以选择性酸浸法提取稀土的试验，认为该铝土矿中以吸附相存在的风化壳淋积型稀土矿比例很小，大部分为未风化的稀土独立矿物。     

Mineral properties and leaching characteristics of volcanic weathered crust elution-deposited rare earth ore

Weathered crust elution-deposited rare earth ore is an important resource of rare earths, including grantic weathered crust elution-deposited rare earth ore and volcanic weathered crust elution-deposited rare earth ore. The development condition of the weathered crust, weathering degree and mineral composition of these ores will be different because of the differences between their parent rocks and weathered crust causes of mineralogy path. Therefore, mineral properties and leaching characteristics of volcanic weathered crust elution-deposited rare earth ore from Chongzuo(CZ), Guangxi province were investigated. It was found that the CZ rare earth ore was a typical mid-yttrium and rich-europium ore, with the overall rare earth(REE) grade in ion-exchangeable phase of 0.15%. Partide size classification showed that finer particle had a higher REE grade. Column leaching tests showed that the leaching efficiency of REE was above 94% with leaching agent concentration of 0.20 mol/L, liquid-solid ratio of 4:3, flow rate of 0.60 mL/min, and initial pH value around 5.67. Compared to ammonium sulfate leaching, magnesium sulfate leaching was advantaged by nearly zero ammonia nitrogen emission while their REE leaching was almost equivalent.     

风化壳淋积型稀土矿矿石性质及稀土在各粒级上的分布

研究了风化壳淋积型稀土矿矿石性质及稀土在各粒级上的含量。采用热重分析、EDTA容量法、紫外分光光度法、原子吸收分光光度法、甲醛容量法等测试手段,对矿石的多水性、吸附稀土离子的稳定性、原矿的缓冲性、吸附离子的可交换性这四大物理化学性质进行了验证,对稀土在各粒级上的含量进行了测定,为进一步合理利用该矿石资源提供理论指导。     

风化壳淋积型稀土矿浸取过程中基础理论研究现状

对风化壳淋积型稀土矿浸取过程中的浸取水动力学、原地浸出渗流规律、浸取稀土动力学、浸取铝动力学、浸取传质浸取过程选择性等基础理论现状进行了概括和分析.指出了目前浸取过程中存在的一些问题和面临的挑战,特别指出应在浸铝浸取动力学过程研究、浸取过程强化研究、堆浸、原地浸出基础理论研究方面有待进一步加强.      

风化壳淋积型稀土矿浸出液沉淀浮选溶液化学分析

通过对风化壳淋积型稀土矿浸出液沉淀浮选进行溶液化学研究,探讨了体系pH、沉淀剂及浮选剂对沉淀浮选的影响.结果表明,风化壳淋积型稀土矿浸出液杂质可通过优先沉淀浮选以氢氧化物或焦磷酸盐或聚磷酸沉淀形式全部有效除去,最后将优先沉淀浮选除杂后浸出液中和提高pH值,再用沉淀浮选方法有效提取稀土.     

聚乙二醇对风化壳淋积型稀土矿浸出的影响

针对氯化铵作为浸取剂浸取风化壳淋积型稀土时,稀土浸取速率较低和浸出周期长等问题,使用聚乙二醇(PEG)为添加剂,通过柱浸试验模拟工业生产中的原地浸出工艺,探究不同聚合度的聚乙二醇对稀土矿渗透性和稀土浸出的影响。结果表明,聚乙二醇400、聚乙二醇1000和聚乙二醇4000溶液在稀土浸出过程中表现出较好的渗透效果。采用质量分数2.00%的聚乙二醇400、聚乙二醇1000、聚乙二醇4000分别与0.20mol/L的氯化铵复配,复配浸取剂溶液在稀土矿样中的渗透速率随着水力梯度的增大呈线性增大,符合达西定律。PEG400+NH_4Cl、PEG1000+NH_4Cl、PEG4000+NH_4Cl以及NH_4Cl溶液的稀土浸出率分别为82.61%、89.12%、70.67%和88.06%,且当聚乙二醇1000作为助浸剂时,渗流速率最大,渗透效果最佳。添加了聚乙二醇1000的复配浸取剂溶液,在浸取风化壳淋积型稀土矿中稀土的反应过程符合内扩散动力学模型。研究结果对提升复配浸取剂溶液在稀土矿体中的渗流速率有重要意义。     

复合铵盐浸出风化壳淋积型稀土矿的研究

采用复合铵盐作浸出剂浸出风化壳淋积型稀土矿中的稀土。考察浸出剂的配比、浓度、液固比、流速、pH等因素对稀土浸出率的影响。结果表明,NH4Cl、NH4NO3、(NH4)2SO4质量比为4∶5∶6的复合铵盐浸出剂为最佳组合;液固比越大、流速越慢,浸出率越高;当浸出剂浓度为10g/L、pH=3.5时浸出效果最好。     

滇东南建水稀土矿稀土数值特征及研究意义

为查明建水稀土矿的稀土数值特征,在长岭岗岩体风化壳的黏土层、全风化层、半风化层、弱风化层中采集了82件样品,进行全相稀土氧化物、离子相稀土氧化物质量分数分析,包括全相稀土氧化物的质量分数、离子相稀土氧化物的质量分数、全相与离子相稀土氧化物质量分数的相关系数、全相稀土氧化物在各个风化层位中的变化系数、离子相稀土氧化物在各个风化层位中的变化系数、结晶相稀土氧化物的质量分数。经资料整理,黏土层、全风化层、半风化层、弱风化层中的稀土数值有明显差异。造成稀土数值差异的主要原因为:成矿母岩的风化程度,稀土矿物离解程度,离子相稀土氧化物的迁移富集程度。加强稀土数值的研究,有助于深化风化壳离子吸附型稀土矿的成矿机理认识。     

离子型稀土矿抑杂浸出中抑铝剂的研究

研究了在抑杂浸出过程中添加抑铝剂对稀土浸出的影响，筛选出了适宜的抑铝剂．所筛选出的抑铝剂能适应于我国南方不同类型离子型稀土矿，抑铝剂的添加几乎不影响稀土的浸出率．通过抑杂浸出得到的浸出液中铝离子含量小于2mg／L，去除率达到98％以上，铁离子含量小于0．3mg／L，该浸出液无需净化直接用碳酸氢铵沉淀得到的碳酸沉淀稀土符合生产质量要求．稀土产品质量达到国内现行标准，有效地简化了生产流程，并能减少5％-15％的稀土损失．     

Anti-swelling mechanism of DMDACC on weathered crust elution-deposited rare earth ore

In order to inhibit the swelling of the clay minerals in the in-situ leaching process of weathered crust elution-deposited rare earth ores (WCE-DREO), diallyl dimethyl ammonium chloride (DMDACC) was introduced as an anti-swelling agent and combined with (NH₄)₂SO₄ as a novel composite leaching agent. It can be found that the novel composite leaching agent exhibits a good anti-swelling performance and leaching capacity of rare earth, and has great potential on the actual exploitation of WCE-DREO. The anti-swelling mechanism of DMDACC was studied by characterization analysis. The results show that DMDACC with positive charges can be adsorbed on the clay particles by the electrostatic attraction and hydrogen bonds, and neutralize the negative charge of the clay particles. The double electrical layers are suppressed and the repulsion force between clay sheets decreases. It causes the clay particles prone to aggregate. Moreover, DMDACC can enter the interlayer and expel out the water molecules in interlayer. The interlayer spacing is decreased and the hydration swelling of the clay particles is weakened. It can provide a theoretical basis for the development of novel anti-swelling agents.     

不同孔隙比下风化壳淋积型稀土矿强度特性

风化壳淋积型稀土开采过程中,孔隙比为影响浸矿效果和矿体稳定性的关键因素.为探索不同孔隙比下风化壳淋积型稀土矿强度特性变化,选取6组重配比的稀土矿样,对不同孔隙比矿样进行了直接剪切实验,探讨孔隙演化对矿体抗剪强度的作用规律,揭示孔隙比对黏聚力和内摩擦角的影响机制.研究表明:不同孔隙比非饱和稀土矿对应着不同的剪切强度,基于试验数据发现剪应力与剪位移呈"类抛物线"变化,并建立了孔隙比与抗剪强度指标的关系模型.机制分析认为,随着孔隙比的增大,结合水膜效应逐渐弱化,粒间接触点数目也随之减少,使矿体抗剪强度减小.