离子吸附型稀土矿再吸附试验研究

针对离子型稀土矿原地浸矿中的再吸附问题,进行了实验室条件试验,探讨了离子型稀土矿再吸附存在的条件,提出避免离子型稀土矿浸出再吸附的措施。结果表明稀土母液与稀土矿相互接触越充分,再吸附效果就越好;母液稀土离子浓度升高或母液液固比增大,会使稀土矿再吸附量增大;母液中阳离子离子交换能力大于稀土离子,会抑制稀土矿再吸附,交换能力小于稀土离子,会促进稀土矿再吸附;pH值升高再吸附量先增大后减小。同时,为避免浸出过程再吸附,应该选择合适的浸取剂浓度与液固比。     

离子吸附型稀土浸矿过程渗透系数与孔隙率关系研究

为研究离子吸附型稀土矿在浸出过程中矿体的渗透系数和孔隙率的关系,对稀土试样进行室内渗透和测定孔隙率试验,进而分析矿体的内部孔隙和渗透的变化规律。在同种试验条件下重塑相同物理性质的渗透试样和测定孔隙率的试样进行试验。结果表明,纯水浸矿时,矿样的渗透率和孔隙率都出现先增大后平稳的变化规律。(NH_4)_2SO_4溶液浸矿后的矿样的渗透系数在有效浸矿时间内逐渐增大,同时孔隙率也出现同样的变化规律。最后对矿样的孔隙率和渗透系数变化进行拟合曲线得出,矿样的渗透系数与其孔隙率有极强的相关性,渗透系数随孔隙率的增大而增大。且(NH_4)_2SO_4溶液浸矿对矿样内部微观结构改变起到进一步加深作用,具体表现在矿样的孔隙率和渗透系数相对单纯水作用下进一步增大。     

浸矿对离子型稀土矿强度影响的试验研究

为研究浸矿对离子型稀土矿物理力学性质的影响,分别对浸矿前后的稀土矿样做直接剪切试验,根据库仑定律求出稀土矿的抗剪强度指标,结合颗粒筛分试验,分析浸矿对离子型稀土矿颗粒粒径和强度的影响规律,结果表明：浸矿发生的离子交换反应改变了离子型稀土矿颗粒的成分、粒径和级配,进而改变了稀土矿区的强度等力学性质;浸矿使稀土矿黏聚力降低50%左右,内摩擦角约增加15%,级配变差。本文的研究将为稀土开采中的边坡稳定和浸矿后尾矿的治理和综合利用提供一定的理论指导。     

浸矿液对离子型稀土矿孔隙影响机制研究

为了研究浸矿液对离子型稀土矿孔隙的影响机制,通过柱浸试验,借助CT扫描图像处理技术及扫描电镜手段,分析了颗粒重配比下稀土矿渗透性,浸出前后矿体孔隙率变化以及颗粒表面微观形貌变化情况,试验结果显示:离子型稀土矿浸出液渗流速率随浸出时间不断下降直至稳定,浸出前后矿体孔隙率呈时空差异性变化,浸出后矿体高度下降了8. 66 mm,孔隙率减小了4. 47%,矿物颗粒表面孔裂隙增大增多并呈贯通趋势。提出并探讨了浸矿液对离子型稀土矿孔隙4种影响机制:颗粒迁移、扩散双电层作用、化学反应作用和压力溶解。分析表明,4种机制的作用结果不同,其中颗粒迁移、扩散双电层作用和压力溶解导致矿体孔隙率减小,而化学反应作用导致矿体孔隙率变大; 4种机制的作用效果室内试验和现场实际不一样,室内试验:颗粒迁移化学反应作用扩散双电层作用压力溶解,现场实际:化学反应作用扩散双电层作用颗粒迁移压力溶解。浸出后矿体孔隙率增大或减小最终取决于矿体自身条件和物理化学综合作用结果。     

浸矿过程中离子吸附型稀土矿力学特性实验研究

为研究离子吸附型稀土矿在整个浸矿过程中矿样力学特性的演变规律,利用不固结不排水三轴实验,并结合核磁共振测试技术,得到了不同浸矿时间下稀土试样的应力-应变曲线和试样核磁共振反演图像,建立了稀土试样的应力-应变本构模型。结果表明,伴随着离子置换反应自上而下的过程,稀土试样内部也存在固体微细颗粒自上而下运移过程,该过程会弱化矿体强度。相同围压条件下,在有效浸矿时间内,浸矿试样的偏应力随着浸矿时间的增加而逐渐减小,但在有效浸矿时间过后,其偏应力随着浸矿时间的增加而有所增大,但不会超过其初始偏应力值。在三轴压缩过程中,对试样施加的围压增大的同时,其相应的偏应力也有所增大。实验结果与邓肯-张模型计算出的数据基本一致,拟合精度良好,可采用邓肯-张模型描述和预测不同浸矿时间的稀土矿样的应力-应变的曲线走势。     

离子型稀土矿渗流溶浸行为研究

离子型稀土矿性质复杂,当前所采用的原地溶浸工艺适应性不强、影响因素较多,为揭示离子型稀土矿原地溶浸过程影响机制,探寻溶浸过程优化调控方法,本文以江西龙南足洞风化离子型稀土矿为研究对象,采用室内柱式溶浸法模拟原地溶浸工艺过程,开展离子型稀土矿溶浸过程影响规律研究,考察浸出过程各工艺因素对离子型稀土矿浸出效率的影响以及稀土原矿浸出前后的物质变化。研究结果表明,调控离子型稀土矿浸出过程原矿含水量4%、矿层高度43 mm,浸出剂浓度4%、浸出剂溶液p H值5.0、浸取过程固液比1.0∶0.8、浸取剂流速5 ml·min-1为最佳浸出条件参数,在原矿REO总量为0.078%的情况下,可获得浸出率为92.87%的稀土母液,母液中稀土平均浓度为1.73g·L-1,效果良好。稀土离子在浸出过程中与浸出剂的电解质NH+4发生了离子交换反应,稀土离子被交换浸出,而阳离子电解质NH+4则保留在浸渣中,整个浸出过程未生成其他新的物质,没有改变离子型稀土矿原有的晶型结构,不会影响稀土离子的渗流溶浸,有利于离子型稀土矿的绿色高效提取。     

离子吸附型稀土矿离子交换过程的经验模型

离子型稀土矿的浸矿工艺中,离子交换过程对稀土浸取率有重要的影响。本研究以硫酸铵作为浸矿剂,选取寻乌和信丰矿样进行了杯浸试验。试验表明,液相稀土离子浓度随加入铵离子浓度的增加而增加;浸矿平衡后固相稀土离子浓度与浸矿前固相稀土离子浓度之比和加入铵离子浓度呈负指数关系。结合试验数据,建立了离子型稀土矿离子交换过程的经验模型,讨论了经验模型中参数λ_1和λ_2的物理意义和取值方法;与Kerr模型进行比较,对于寻乌矿样,Kerr模型的误差范围为6%～7%,经验模型的误差范围为2%～5%,对于信丰矿样,Kerr模型的误差范围为13%～24%,经验模型的误差范围为3%～6%,经验模型的计算精度优于Kerr模型。     

化学置换过程离子吸附型稀土矿强度弱化机理研究

为研究稀土浸矿过程化学置换作用对矿体渗透性和强度弱化的作用机理,对稀土矿进行室内模拟浸矿试验、渗透系数测定试验和三轴压缩试验。结果表明,化学置换诱发渗透系数改变且其反应的剧烈程度直接影响渗透系数变化幅度;结合渗透系数、强度与时间关系曲线分析化学置换和渗透诱发强度弱化过程,根据强度参量变化的幅度可分为强烈阶段(浸矿时长0~8 h)与平稳阶段(浸矿时长8 h~16 h)。综合实验结果分析得到,化学置换反应和渗流作用均诱发矿体内部孔隙结构改变从而诱发矿体强度参数逐步弱化,对比化学反应强烈阶段和平稳阶段渗透系数与强度指标的变化幅度得到,造成矿体强度弱化的主要诱因是强烈的化学置换作用。     

不同溶浸作用对离子型稀土持水特性的影响研究

土-水特征曲线是研究离子型稀土持水特性的重要工具。通过室内模拟浸矿试验与Geo-Experts压力板仪测试系统,得到不同溶浸作用下稀土矿体基质吸力与含水率关系。分别利用Van Genuchten模型、Fredlund&Xing三参数模型和Fredlund&Xing四参数模型,研究不同溶浸作用下离子型稀土的土-水特征曲线,分析了不同模型参数的变化规律,得到了不同溶浸方式对土体持水特性的影响规律。对于不同种类溶浸液,持水能力由强到弱依次是纯水、3%硫酸镁溶液、3%硫酸铵溶液;随着溶浸液浓度增大,稀土矿体持水能力逐渐降低,且浓度从0到2%之间下降最明显。土-水特征曲线“滞回效应”显著程度从高到低依次为纯水、3%硫酸镁溶液、3%硫酸铵溶液,随溶浸液浓度增大,“滞回效应”呈现减弱趋势。     

离子型稀土矿稀土储量估算方法对比分析

准确估算离子型稀土矿的稀土储量和品位分布是浸矿剂用量设计和收液工程设计的前提。采用地质储量估算中常用的块段法和克里格法分别估算离子型稀土矿的稀土储量,由于离子型稀土矿探矿工艺易受孤石影响的缺陷,导致块段法的估算结果偏小,而克里格法能较好的估算出矿块的稀土储量和稀土品位分布。因此,建议采用克里格法估算离子型稀土矿的稀土储量和品位分布。     

GA-BP神经网络模型在稀土矿边坡位移监测中的应用

离子型稀土原地浸矿工艺改变土体力学特性,导致山体滑坡风险提高.针对现有研究在预测稀土矿边坡位移时存在精度不高和误差较大等问题,利用遗传算法对BP神经网络初始权值和阈值进行优化,构建一种新的稀土矿边坡位移预测模型.以江西龙南某离子型稀土矿为研究对象,在矿山布置了位移计实时监测稀土矿开采全过程的位移变化.首先利用125组位...     

离子型稀土矿浸出过程主要物质浸出规律研究

采用柱浸法研究硫酸铵浸取离子型稀土矿过程中水、稀土、硫酸铵及其他杂质离子的浸出规律. 研究表明,离子型稀土矿矿土对水有较强的吸附能力,浸矿后,矿土的含水率由17.74 %增加到33.7 %.浸出过程中,稀土浸出率可达99.98 %,杂质中Al3+浸出量比较大,SiO₃2-浸出量较小,而Fe3+几乎不浸出,各离子的浸出先后顺序为:SiO₃2-、RE3+、Al3+、Fe3+,杂质Al3+的浸出略滞后于稀土的浸出. Al3+、Fe3+浓度达到峰值时,pH值最低,随着浸矿剂和顶水的加入,浸出液的pH值开始上升,直至达到硫酸铵溶液的pH值和顶水的pH值.      

一种离子型稀土矿的浸矿方法与系统

正一种离子型稀土矿的浸矿方法,其特征在于,以无氨电解质作为浸矿剂,对矿物进行渗滤浸出,使浸矿剂中的阳离子与被吸附在载体矿物表面上的"离子相"稀土发生交换,形成可溶性的稀土化合物而进入到溶液中。将离子型稀土矿装入浸矿交换柱     

超声波强化浸取离子型稀土矿中稀土

利用超声波的空化作用可有效强化南方离子型稀土矿中稀土的浸出,从而提高稀土浸出率并缩短矿物中稀土总量的分析时间。在20 g/L的硫酸铵浸矿液中超声浸矿30 min,可使离子型稀土的浸出率达99%以上,而传统搅拌法需4 h,甚至浸取过夜。超声法与搅拌法对干扰杂质铁、铝的浸出率相近,加入乙酰丙酮及磺基水杨酸等掩蔽剂后不影响EDTA滴定稀土时的终点判断,且测定结果与电感耦合等离子体发射光谱法测定结果一致性好。     

原地浸矿工艺浸出液浓度控制技术研究

针对目前离子型稀土矿山生产过程中普遍存在的浸出液浓度低、基建成本及动力费用高等问题,通过开展浸矿剂浓度对浸出液浓度的影响、注液强度对浸出液浓度的影响、渗透率对浸出液浓度的影响、整合各项影响因素、参数,有效控制浸出液浓度等一系列研究,指导离子型稀土低耗高效开采。     

不同品位离子吸附型稀土矿(NH_4)_2SO_4/MgSO_4 浸矿实验

为高效、绿色地提取离子吸附型稀土矿,从矿山实际浸矿角度出发,探讨了稀土矿的品位以及黏土层的存在对(NH_4)_2SO_4和MgSO_4浸出过程的影响,并对其耗量进行了优化。研究表明,不同品位稀土矿稀土浸出率达到最大时所需浸矿剂体积随稀土矿品位的提高而降低。通过控制(NH_4)_2SO_4和MgSO_4的消耗量可以在保证稀土浸出率最大的同时使其用量最低。在模拟实际浸矿过程中,黏土层的厚度越大,稀土的浸出率越低,与(NH_4)_2SO_4体系相比,黏土层存在对MgSO_4体系的抑制作用更加突出。     

离子型稀土浸矿过程中渗透性变化规律的试验研究

离子型稀土矿体的渗透性对浸矿工艺和浸矿引起边坡稳定变化具有重要影响,为此,采用室内柱浸试验研究渗流过程离子型稀土渗透性变化规律,通过对比原矿和筛分样的渗透系数变化,探讨了浸矿过程渗透系数的变化机理.研究结果表明:在清水渗流过程中,微颗粒迁移引起渗流稳定时间增长.渗流变化幅度增大,随着水力梯度的增大,流场稳定时间减小.流量变化幅度增加;浸矿过程中,离子吸附和离子交换使渗透系数减小,微颗粒迁移引起渗透系数增加,两种相反的作用同时存在,当水力梯度小于某一临界值时,引起渗透系数变化的主要原因是离子吸附和离子交换,当水力梯度大于某一临界值时,引起渗透系数变化的主要原因是微颗粒迁移,水力梯度增大,微颗粒迁移对渗透系数的变化影响增大;由于原矿级配良好,粒径大小相差悬殊,导致原矿比筛分样流场稳定时间更长.      

离子型稀土矿中稀土与非稀土元素浸出关系的研究

根据离子型稀土矿的成因和提取原理,详细地研究了在不同的浸矿剂浓度下稀土与非稀土元素的浸出关系,着重探讨了非稀土杂质对产品质量、原材料消耗、稀土收率的影响,提出了消除某些非稀土影响的方法。     

渗流作用下稀土矿孔隙结构与强度弱化关系研究

为研究纯水入渗过程中重塑稀土试样微观孔隙结构和强度的变化规律,进行了室内模拟浸矿、核磁共振和三轴压缩试验。结果表明：随着纯水渗流浸矿时间的推移,试样内部微观结构的变化呈现中等孔径孔隙向大孔径孔隙变化的趋势;2个主要强度指标值即黏聚力和内摩擦角随纯水入渗时间推移呈现大幅减小的变化规律。综合分析结果表明,渗流作用使矿体内部孔隙结构发生改变从而诱发矿体强度逐步弱化;孔隙结构的变化是造成矿体强度弱化的主要诱因。     

两种采矿方法下离子型稀土矿山生态环境成本量化对比研究

矿山生态环境成本定量核算对稀土行业可持续发展具有重要影响,土壤生态环境成本和水环境成本是离子型稀土矿山生产过程中的最主要环境成本。本文以离子型稀土矿山土壤生态环境和水环境成本为研究对象,建立了生态环境成本核算框架,对两种不同采矿方法(堆池浸工艺和原地浸矿工艺)下的离子型稀土矿山的环境成本进行了量化核算。研究表明,原地浸矿工艺环境成本(25430元/吨稀土)略低于池浸工艺(26683元/吨稀土),二者相差不大。建议离子稀土矿山实际生产中,应根据当地实际地质环境条件,考虑堆浸与原地浸矿两种工艺的共生共赢。