某稀土试验矿块开采工艺设计研究

为合理、高效、绿色开发某离子型稀土矿,经现场勘查矿山开采地质条件,选取某试验矿块开展原地浸矿工艺试验。配置浸矿剂浓度1%～2%,固液比1:0.33,注液网度为2m×1.5m,收液方式以集液沟收液为主、导流孔收液为辅。试验结果表明,该试验矿块回收离子型稀土28.71t(REO),取得较好经济效益,为该矿区推广原地浸矿工艺提供了可靠的技术保障。     

《离子型稀土原地浸矿工艺推广》通过专家评审

《离子型稀土原地浸矿工艺推广》系国家重点科技计划项目（专题合同编号 :９９ -Ａ３０-０２-０２）。在该项目推广过程中 ,对矿块的地质情况进行了补充勘查 ,针对离子型稀土矿的矿床地质条件及矿体赋存情况 ,对矿块注液、收液系统的结构及方式进行了改革 ,提高了注、收液效果 ,增强了注、收液工艺的适应性 ,提高了工艺技术水平和经济效益。推广工作结束后 ,２００１年７月２０日 ,江西省科学技术厅组织专家对该项目进行了评审 ,评审意见如下 :１．该项目完成了科技合同计划任务 ,在复杂地质矿体原地浸矿工艺上取得了新的突破 ,技术经济指标…     

离子型稀土资源开采负外部性的能控性与能观测性分析

离子型稀土资源开采在现行技术条件下无论采用原地浸矿还是堆浸工艺均会产生负外部性,通过对原地浸矿、堆浸工艺条件下离子型稀土资源开采负外部性表现形式以及基于现代控制理论对离子型稀土资源开采负外部性的能控性和能观测性的简要分析,得出以下初步结论:①离子型稀土资源采用原地浸矿工艺开采的负外部性的能控性会难于采用堆浸工艺; ②离子型稀土资源采用堆浸工艺开采的负外部性的能观测性会比采用原地浸矿工艺容易。此外,建议进一步优化原地浸矿、堆浸工艺,再从离子型稀土资源开发全过程及其负外部性的能控性和能观测性角度系统比较这两种工艺,明确各种浸取工艺的适用条件。      

裸脚式稀土矿山原地浸矿渗流过程及边坡变形

原地浸矿回收稀土资源时,因注液不当等原因,容易引发滑坡等地质灾害。选择陡坡开采矿块,现场实验研究裸脚式稀土矿山的原地浸矿渗流过程及其引起的边坡变形规律,得到如下结论。实验矿块的浸润面接近临界水位时,仍有26.5%的矿层处于非饱和状态,因而影响了离子交换效率和资源回收率,是造成"复灌"回收龙南类型离子型稀土资源的一个主要原因。实验矿块矿层饱和体积比为65.0%时,原地浸矿的渗流场进入平衡期,在平衡期之前,注液强度增加6天后裂缝宽度才有明显变化;进入平衡期之后,裂缝宽度变化滞后注液强度增加3天,滞后注液强度减小2天。对于坡度均一的陡坡,如果原地浸矿前期注液强度过大,易引发推移式滑坡,剪出口出现在半山腰以上,后期注液强度过大,易引发牵引式滑坡,剪出口出现在山脚下;对于上陡下缓的陡坡,原地浸矿易引发推移式滑坡。     

基于未确知测度模型的稀土原地浸矿地下水污染风险评价

通过识别原地浸矿地下水污染风险因子,建立了基于未确知测度理论的原地浸矿地下水污染风险评价模型,运用信息熵理论确定评价指标的权重,采用置信度识别准则来评价地下水污染的风险等级,选取了pH值、溶解性固体（COD）、硫酸盐、氯化物、高锰酸钾指数、硝酸盐、氨氮、氟化物、六价铬、收液巷道母液监控收液系统、水平孔监控收液系统、垂直孔监控收液系统、气象系统日降雨量和月累计雨量等14项三级指标作为未确知测度模型的判别指标,对国内某稀土原地浸矿前、浸矿中、浸矿后以及私采矿区分别进行了地下水污染风险评价,评价结果与该矿山的实际情况较吻合.研究结果表明,模型指标选择合理,未确知测度模型运用合理,该模型具有一定的实际运用价值,为稀土原地浸矿地下水污染风险提供了较好的评价方法.      

风化壳淋积型稀土矿原地浸矿负压收液研究

为了探求风化壳淋积型稀土矿原地浸取工艺中负压收液的可能性及其效果,通过浸矿剂渗透规律及负压收液机理的研究,对负压收液影响因素及边界范围、负压收液试验方法、负压值与收液率的关系、负压收液工艺及其抽取方式进行了探究.优化了收液方式和条件,得出了收液率与负压值基本上呈线性关系,最佳的抽液方式为停机时间10 min,开机时间50 min,三孔联抽,负压值维持在2.66×104Pa以上.随后进行了万吨级矿块工业试验,以进一步验证优化条件,获得了理想的试验结果及技术经济指标,其中REO浸取率达77.5%.     

离子型稀土矿不同采选工艺比较:基于成本的视角

离子型稀土矿采选先后经历了池浸、堆浸和原地浸矿3种工艺.目前,国家要求离子型稀土矿开发应采用原地浸矿等适合资源和环境保护要求的生产工艺,禁止采用池浸、堆浸工艺.基于离子型稀土矿床的特征、地质条件、各种工艺基本原理及优缺点,通过对不同工艺的会计成本比较和环境治理成本分析,认为从稀土矿采选会计成本的角度,3种工艺的成本相差不大;如果考虑环境治理成本,则对于地质条件复杂的矿山,采用原地浸矿工艺总成本可能最高.最后,提出了现阶段我国离子型稀土矿开采应因地制宜、有针对性地选择采选工艺及其他相关建议.      

离子型稀土矿山无铵绿色开采对植物和土壤微生物的影响

南方离子型稀土矿多年来采用以硫酸铵作为浸矿剂的原地浸出工艺开采,氨氮污染问题凸显;近年来开发出以硫酸镁替代硫酸铵作为浸矿剂的绿色无铵开采新工艺。为研究新型无铵开采工艺对环境的影响,本文分别选取全覆式离子型稀土矿块和裸脚式矿块设置测试样方和对照样方,测定典型植被芒萁的叶绿素含量和覆盖度以及土壤微生物的数量。研究表明,受注液影响的样方和周边未受影响的对照点的植物生长情况、叶绿素含量、土壤微生物数量基本相同,没有太大差异,说明无铵绿色开采工艺对不同类型的离子型稀土矿山植被和土壤微生物的影响在可以接受范围内,验证新开采工艺在不同类型稀土矿山的环境可行性。     

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。     

离子型稀土原地浸矿工艺对环境影响的研究

针对原地浸矿新工艺及池浸工艺生产稀土的不同环境影响,进行了龙南、寻乌两试验矿块的水、土壤环境质量监测,指出原地浸矿新工艺对水、土壤环境质量影响甚小。经测算,原地浸矿新工艺的环境代价为每吨氧化稀土产品可创效益3300－3800元,从环境经济效益角度,提出原地浸矿工艺的可推广性。     

南方离子型稀土一维水平入渗规律试验研究

离子型稀土原地浸矿工艺中浸矿液入渗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离子型稀土一维水平入渗试验,溶浸液选取3 %硫酸铵溶液,研究了4种不同粒径稀土的累积入渗长度、湿润锋运移速率、入渗率等变化规律.结果表明:随着入渗时间的递增,累计入渗长度呈先快速增加、后缓慢发展的趋势;湿润锋运移速率和入渗率先达到最大值、后快速减小再趋于稳定,湿润锋运移速率与时间之间的关系符合幂函数关系v=λ·t-0.5;土样饱和渗透系数为0.001 3~0.002 5 cm/min,其数值随着最大粒径增大而递增,研究结果有利于实现原地浸矿的科学化.      

离子型稀土矿无铵绿色浸矿剂探索研究

本文对南方离子型稀土矿开展了新型无铵绿色环保浸矿剂探索试验,研究了浸矿剂浓度、液固比和pH值对硫酸铵、硫酸镁和SAK(一种含K和Al的复盐) 3种浸矿剂浸矿的影响,并综合比较了该3种浸矿剂的浸矿效果。结果表明,RE和Fe、Si、Al、Ca杂质元素浸出率随着浸矿剂浓度和液固比增加呈现先增后趋于平缓趋势,随着pH值增大而呈现递减趋势;在浸矿剂浓度2%、液固比0.6∶1、硫酸铵和硫酸镁pH值5.0、SAK pH值3.0的条件下,进行稀土矿中金属浸出试验,Al浸出率大小顺序为硫酸铵>硫酸镁>SAK;Fe、Si和Ca则为SAK>硫酸铵>硫酸镁;相比硫酸镁,硫酸铵和SAK浸矿速度较大,洗水用量较少。从无氨氮绿色环保、浸矿效果方面考虑,确定SAK为新型浸矿剂,最优浸矿工艺参数为浸矿剂浓度2%,液固比0.6∶1,pH值3.0,此条件下稀土浸出率为96.93%,Al浸出率为13.78%。     

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。     

离子型稀土矿硫酸镁溶液原地浸矿渗流演化实验研究

对于离子型稀土矿体的原地浸矿,渗流是稀土离子浸出率和浸矿周期的重要控制因素,成为提升浸出效率的关键。本研究以赣州龙南足洞稀土矿块为柱浸实验对象,以硫酸镁溶液作为浸矿液,利用核磁共振、EDTA容量法和数据拟合分析等手段,研究了不同浓度硫酸镁溶液浸矿对离子型稀土矿体孔隙结构、稀土离子浓度及溶液浸出速率的影响,并探讨了原地浸矿过程孔隙结构的演化机理。结果表明：清水浸矿过程对矿体孔隙结构的影响较小,并有少部分大孔隙矿体向小孔隙矿体转变;而硫酸镁溶液浸矿过程对矿体孔隙结构的影响较大,矿体孔隙率先由大孔隙向小孔隙转变,再由小孔隙向大孔隙转变,并且表现出阻碍浸矿液渗流的特点,浓度越大,阻碍作用越显著。最后分别拟合了各硫酸镁浸矿组的浸出稀土离子浓度与平均浸出速率的关系。     

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。     

接触膜脱氨法处理离子型稀土矿山氨氮废水的工程实践

采用接触膜脱氨法处理某离子型稀土矿原地浸矿开采方式所产生的氨氮废水,详细介绍了该方法的原理、工艺、特点及主要设备参数。采用接触膜脱氨法处理某离子型稀土矿山实际生产废水,出水氨氮浓度在15mg/L以下,氨氮脱除率稳定在98%以上,实现了氨氮废水达标排放。该方法具有脱除效率高,操作简单方便,占地面积小,运行稳定,可流动作业的优点。     

南方离子型稀土矿开采的环境损伤及防治

阐述了离子型稀土矿池浸、堆浸和原地浸矿3种开采技术,并分别从环境破坏、资源利用率、提取效率等方面对比了3种开采工艺,同时,首次提出了环境损伤的概念,研究归纳了离子型稀土在开采中产生的环境损伤,并将其分为地质环境损伤、大气环境损伤、水体环境损伤、土壤环境损伤4类.从过程分析的角度探究了3种开采工艺环境损伤产生的原因,并从工艺技术、生态修复、安全管理等多个方向提出防治环境损伤的措施.建议今后进一步研究原地浸矿的基础理论、工艺短流程、渗流场演化和矿体强度弱化规律、重金属离子和氨氮污染的转化及二次迁移规律等,优化原地浸矿工艺.研究开发高效新开采工艺、新浸矿剂、土壤改良剂,以促进离子型稀土行业的可持续发展.     

离子型稀土原地浸矿新工艺研究及成果推广应用取得重大进展

离子型稀土原地浸矿新工艺研究是国家“八五”重点科技攻关项目。该项目自立项以来，赣州有色冶金研究所做了大量基础研究工作。根据我国南方离子型稀土矿的地质特点，矿体赋存类型、矿石类型，以地质特点进行了稀土矿分类。针对不同地质类型稀土矿采用不同的原地浸矿工艺。在基础数据测试和工艺条件试验所获参数的基础上成功地完成了两个万吨级规模的工业试验，获得了较好的技术经济指标，稀土浸取回收率大于70％，超过了国家攻关考核指标。工艺完善成熟。攻关试验的全部现场工作已圆满结束，现正在做鉴定验收的准备工作。1993年在龙南的第…     

离子型稀土矿原地浸矿中反吸附问题的探讨

针对离子型稀土矿原地浸矿中的反吸附问题，开展了室内与现场试验，探讨了反存在反吸附现象的机理与原因，提出了范范原地浸矿出现反吸附问题的措施。     

离子型稀土原地浸矿采场滑坡特征及防控试验研究

通过对不同赋存类型的离子型稀土矿山开展现场调查,论述了原地浸矿采场滑坡的基本特征和致灾机理,结合某滑坡易发稀土矿区开采技术条件,实施了滑坡防控工业对比试验。研究表明,离子型稀土矿采场滑坡的主要破坏类型为浅层小型圆弧强风化残积层滑坡,通过调整注液参数、增加收液工程、预留保安矿体、抗滑桩人工加固等防控技术措施,采场滑坡现象得到了有效控制,所用防控措施具有投入少、产出大、施工简单、效果明显等优点,可为南方离子型稀土矿山的采场防控和安全开采提供参考,解决稀土矿山面临的安全环保等现实问题,具有良好的经济和环境效益。