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.      

田菁胶助浸低品位风化壳淋积型稀土矿研究

针对低品位风化壳淋积型稀土矿渗透性存在的问题,采用田菁胶作助浸剂,利用其促渗性能来提高风化壳淋积型稀土矿浸取效率,通过试验考查了田菁胶浓度、浸取剂浓度、浸取流速、浸取固液比对稀土浸取效果的影响.结果表明,田菁胶助浸使稀土的浸取率由87.05 %提高至94.17 %,同时还减少32.56 %浸取剂用量,有效地提高了风化壳淋积型稀土矿的浸取效率.      

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。     

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的基础研究

文章评述了40年来风化壳淋积型稀土矿的基础研究,包括矿床的成因及特征、稀土矿物的组成及性质,稀土与黏土矿物的关系、稀土在黏土矿物中的吸附及迁移理论,论述了风化壳淋积型稀土矿的稀土元素配分的特征及四大效应,并探讨了稀土浸出机理和风化壳淋积型稀土矿稀土浸取的三代工艺,提出了风化壳淋积型稀土矿基础研究和浸出工艺的发展方向及亟待解决的问题.      

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。     

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。     

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。     

离子吸附型稀土矿分形特性及土-水特征曲线预测研究

离子吸附型稀土矿石(土)的土-水特征与矿体渗透性能关联紧密,对于稀土资源浸取率有重要影响,利用分形维数预测土-水特征曲线具有工程价值。为了探究不同粒径范围离子吸附型稀土矿石(土)的分形特性,选取龙南足洞矿区稀土矿样进行筛分,采用粒度分析仪测量(<0.075 mm, 0.075 mm～0.25 mm, 0.25 mm～0.5 mm)三种单粒级土样的级配分布。结果表明,离子吸附型稀土矿石(土)的粒径分布具有良好的分形特性。根据粒径分布(PSD)分形模型计算分形维数,粒径范围不同的土样分形维数不同,粒径区域越小,分形维数越大。应用压力板仪测得基质吸力与含水率的关系,推求土-水特征曲线(SWCC)及其特征值,随着粒径增加,孔径相应增大,基质吸力减小,饱和含水率和进气值随之减小,持水能力减弱。分形维数越大,饱和含水率和进气值越高,持水能力越强。基于孔隙-固体分形(PSF)模型并采用PSD分形维数进行计算,得到离子吸附型稀土矿石(土)SWCC预测公式,预测结果和实测结果吻合度较好,为获取离子吸附型稀土矿石(土)土-水特征曲线提供了一种可行方法。     

风化壳淋积型稀土矿原地浸出微观渗流机制

为了揭示风化壳淋积型稀土矿原地浸出微观渗流机制,通过扫描电镜实验和图像处理技术,定量分析浸矿后四种稀土矿样的上、中、下部的微观孔隙结构特征(孔隙尺度、孔隙分布、孔隙形状)的变化规律,探讨宏观渗透系数与其的关系。研究结果表明,矿石颗粒的孔隙率由大、超大孔隙比例和与总孔隙数共同决定,随矿样深度增加而减小;下部矿样的孔隙尺度均匀程度最高,而中部矿样的最低;随着矿样深度增加,孔隙分布越来越分散,平均孔隙形状系数逐渐增大,孔隙形状特征变得越来越复杂;浸矿中-0.075 mm粒径矿石颗粒迁移导致微观孔隙结构特征和有效颗粒粒径改变,这是影响稀土矿石渗透性能变化的主要因素。研究成果有望为实现高效回收中重稀土资源提供理论依据。     

硫酸铵浸取风化壳淋积型稀土矿渗透性研究

如何提高浸取液在矿体中的渗透扩散是风化壳淋积型稀土矿原地浸出高效回收稀土资源的关键。为了更好地了解硫酸铵浸取风化壳淋积型稀土矿渗透规律,进而指导实际开采,探讨了硫酸铵溶液浓度、液柱高度在不同黏土纯矿物中对渗流过程的影响,表征浸取液界面性质,计算浸取液与矿物表面的黏附功,从而揭示硫酸铵浸取渗透机理。研究发现,在蒙脱土、高岭土和伊利石中,渗透速度均随硫酸铵溶液浓度的增大而降低,随液柱高度的增大而增大。黏附功计算结果表明,硫酸铵溶液浓度越高,浸取液在黏土矿物表面的黏附功越大,在黏土矿物中的渗透速度越慢。三种典型黏土矿物中,硫酸铵溶液在高岭土表面的黏附功最大,渗透速度最慢,在蒙脱土表面的黏附功最小,渗透速度最快。     

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.      

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。     

HD325树脂从低浓度稀土矿浸出液中回收稀土的研究

随着我国稀土矿资源的过度开采和利用,风化壳淋积型稀土矿的品位呈逐渐下降趋势,造成稀土提取过程浸出液体积大,回收稀土浓度低及后续处理负荷大等一系列问题。风化壳离子型稀土资源的稀缺性迫切需要研究开发新型提取工艺,以提高稀土的综合利用率。本文介绍了富集技术,特别是利用HD325离子交换树脂对风化壳淋积型稀土矿的低浓度浸出液进行了回收稀土的工艺技术研究。探讨了HD325树脂吸附稀土络阴离子的动力学,揭示了吸附和解吸的化学反应过程。研究结果表明:HD325离子交换树脂对稀土络阴离子吸附过程的速度控制步骤是液膜扩散与颗粒内扩散共同控制的作用,该类型树脂在酸性介质中能充分吸附硫酸铵浸出液中的低浓度稀土,且盐酸能够较完全解吸树脂中的稀土离子,从而达到回收低浓度稀土的目的。     

碳酰胺助浸风化壳淋积型稀土矿工艺研究

研究了以碳酰胺为助浸剂的风化壳淋积型稀土矿浸取稀土工艺。通过柱浸方式模拟原地浸出过程,在单因素试验基础上,采用响应曲面法建立二次多项数学模型,以稀土浸取率为响应值,探究助浸剂碳酰胺浓度、浸取温度和浸取剂溶液pH对稀土浸取率的影响,分析各因素间的交互作用。结果表明,影响稀土浸取率从强到弱的因素依次是浸取剂溶液pH、碳酰胺浓度、浸取温度。在浸取剂乙酸铵浓度0.10 mol/L条件下,最佳工艺参数为碳酰胺浓度0.59 mol/L、浸取温度25.03 ℃、浸取剂pH=5.51,该条件下稀土浸取率响应值为97.50%。实际试验稀土浸取率为96.36%。两者误差较小,表明采用响应曲面模型得到的工艺参数是基本可靠的。     

用风化壳淋积型稀土矿控速淋浸浸出液制备晶形碳酸稀土

控速淋浸工艺是应用于我国南方风化壳积型稀土矿浸出的一种新型工艺，其突出特点是浸出液稀土浓度高，杂质含量低，本文对不同组分，不同浓度的该工艺现场浸出进行了碳酸氢铵除杂试验，碳酸稀土沉淀条件试验以及晶形碳酸稀土的制备试验，取得了良好结果，对控速淋浸－碳铵沉淀工艺和矿山现行的池浸－草酸沉淀工艺的比较可知，前前比后者产品成本费可下降７０％。     

风化壳淋积型稀土矿Green-Ampt入渗模型的改进与验证

风化壳淋积型稀土原地浸矿工艺中浸矿液入渗情况直接影响稀土资源的高效开采与利用。基于自制试验装置进行稀土一维垂直入渗试验,溶浸液分别选取清水以及3%硫酸铵溶液,研究了4种不同粒径稀土的累积入渗深度、湿润锋运移速率、入渗率等随时间变化规律。结合工程实际,针对传统Green-Ampt模型假设过于简化而影响计算精度的问题,将入渗稀土层分为饱和层、过渡层和干土层,在分层假设基础上对Green-Ampt模型进行了改进,并结合室内试验结果对改进后的模型进行了验证。结果表明,湿润锋运移速率Green-Ampt改进模型计算值和试验实测值吻合较好,计算精度显著提高,可以有效地模拟风化壳淋积型稀土浸矿液一维垂直入渗过程。     

某风化壳淋积型稀土矿的渗透性研究

风化壳淋积型稀土矿的渗透性对实际矿山的开采工艺具有重要的影响,实际开采中发现,广东某稀土矿山稀土矿的渗透性较差,为了更好的认识浸取剂在该矿浸取过程中的渗流规律,以指导高效开采,通过硫酸铵柱浸的方式来模拟实际生产中的浸出工艺,探讨了矿石初始含水率、装矿高度及压差对该矿渗透过程的影响。研究发现,随着矿石初始含水率的增大,渗透速度越快,形成稳定流场的时间越短;随着装矿高度的增加,渗透速度越来越慢,形成稳定流场的时间越来越长;压差越大,渗透速度越快,形成稳定流场的时间越短。     

中国南岭淋积型稀土溶浸采矿正压系统的地质分类与开采技术

淋积型稀土矿床赋存种类多种多样,开采的技术方法也应有所不同。针对原地浸矿开采南岭淋积型稀土矿存在的问题,建立了一个注、收液数值模型,并据此将南岭淋积型稀土矿划分出5种地质类型,并提出相应的开采技术。