离子型稀土矿削减氨氮污染问题的对策

离子型稀土矿是我国较为特殊的一类矿床类型,其形成与所处的地理纬度和气候息息相关。由于开采技术门槛不高,在当时国家政策的引导下,曾形成一波开采热潮。开采工艺经历了"池浸"、"堆浸"、"原地浸矿"工艺,浸矿体系也从钠盐浸矿逐渐转变为铵盐浸矿,伴随着四十多年稀土资源的开发利用,氨氮污染问题变得越来越突出。根据离子型稀土矿氨氮形成的特点,通过源头改变浸矿体系、建立防控体系、末端处置以及生态修复等手段,不断削减氨氮污染,为赣南离子型稀土矿的环境问题提供几点治理思路。     

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.     

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。      

南京土壤所稀土尾矿浸出化学物质随径流和泥沙的迁移研究取得进展

正在我国南方红壤区,稀土采矿活动导致严重的水土流失,不仅降低土壤质量,还导致矿堆浸出化学污染物(如重金属元素、放射性元素等)随径流和泥沙发生迁移,威胁生态安全和人类健康。然而,矿堆区浸出污染物沿水流路径的分布特征和迁移机制尚不明确。中国科学院南京土壤研究所在赣南一稀土尾矿区开展实     

稀土矿开发过程污染物对土壤生物有效性研究进展

针对稀土矿采用原地浸矿工艺开采稀土过程中大量含有稀土、硫铵以及其他污染物的浸矿残留液进入周边农田土壤环境的现状,总结了国内外不同污染物对土壤生物有效性的研究进展及评价方法,为研究稀土及浸矿剂硫铵对土壤蚯蚓等生物有效性的课题提供理论基础.旨在通过探讨稀土元素及浸矿剂硫铵对土壤生物产生的影响,为稀土矿开发活动破坏周边农田土壤环境的生态评价提供实验依据及参考信息.      

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,经过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。配置浸矿剂的浓度为1%～2%,固液比为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。     

鄂西北地区矿山生态修复植被适应性研究

工业生产消耗了大量矿产资源,而资源的开采过程中占用了大量的森林以及居民用地,为此提出鄂西北地区矿山生态修复植被适应性研究。依据矿区遥感图像信息表示的实际地物,对地物信息进行提取,采用机器学习法完成植被覆盖数据的自动"学习",对不同区域植被覆盖样本进行获取,更新矿区生态修复情况数据。根据矿区实际情况制定出有针对性的生态修复措施,种植植被前需对选用种类进行调查,选择合适的种植品种,以保证矿区生态环境得到改善。     

南方离子吸附型稀土尾矿不同土层氮污染现状的垂向特征

江西赣州地区分布着全球稀有的离子吸附型稀土矿,其开采工艺主要为原地浸矿,提取过程中主要使用硫酸铵,长期的原位浸提对当地的土壤环境造成的污染风险亟待评估.本研究以定南县原地浸矿工艺的典型离子吸附型稀土尾矿为研究对象,开展了矿区不同土层氮污染现状研究,设置了不同高程的采矿区(山顶、山腰、山脚)及附近未受浸矿干扰的山体对应深...     

离子型稀土矿山无铵绿色开采对典型生物的影响

离子型稀土无铵绿色开采工艺采用硫酸镁替代硫酸铵作为浸矿剂,以氧化镁作为沉淀剂,从根本上避免了氨氮对环境的影响,是一种绿色开采工艺。为研究新型绿色无铵开采工艺对环境的影响,本文进行了植物盆栽实验、斑马鱼急性和慢性毒性实验,研究硫酸镁浸矿剂浓度对植物和鱼类的影响。试验结果表明,硫酸镁浸矿剂浓度对植被和水生生物的环境影响为可接受范围,验证了无铵绿色工艺的环境可行性。     

离子型稀土矿区土壤中铵态氮迁移规律研究

离子型稀土开采以硫酸铵为浸矿剂进行原地浸矿,由于防渗等技术措施不够完善,造成矿区及周边区域土壤和水体中氮化物污染严重。以赣州龙南足洞矿区为研究对象,采用土柱模拟实验,研究了浸矿剂的p H值、浓度以及浸液速度对土壤中铵态氮迁移规律的影响。结果表明,交换态铵为土壤铵态氮污染的主要形态;中性条件能够促进铵态氮的迁移;浸矿剂浓度对土壤的最大吸附量有一定影响,但对铵态氮的迁移速率影响不大;淋滤速度越大,土壤对铵态氮吸附饱和时间越短,迁移速率越快。研究结论为离子型稀土矿区土壤和水体中氮化物污染控制奠定一定理论基础。     

离子型稀土尾矿硫酸镁高效淋洗脱除氨氮技术研究

针对赣南地区离子型稀土尾矿残存氨氮带来的长期拖尾问题,通过室内柱浸模拟矿区环境,采用淋洗药剂集中淋洗的方法脱铵,开展了淋洗药剂筛选、淋洗工艺优化、淋洗效果验证及尾矿残留淋洗药剂的脱除等方面的研究。结果表明,硫酸镁是适合赣南地区离子型稀土尾矿氨氮淋洗的药剂;当硫酸镁溶液的浓度为2.5%(质量分数)、pH值为5、注液强度为0.3 mL/min时,淋洗效果较好,淋洗液固比为2.9时,尾矿氨氮淋出率为96.97%。将硫酸镁淋洗尾矿在pH值为5.7的雨水中浸泡60天后,浸泡液氨氮浓度低于15 mg/L的直接排放标准。集中淋洗后的尾矿加注顶水可将尾矿中残留的镁离子淋洗下来循环利用,不会对离子型稀土尾矿矿区造成二次污染。     

南方离子型稀土原地溶浸土壤氮化物分布特征

由于南方离子型稀土在开采中使用大量铵盐作为浸矿剂,导致矿区土壤中氮化物含量严重超标,附近水体严重污染。通过建立土柱实验模型,测定不同时间、不同深度稀土采区表层土壤中铵态氮、硝态氮和总氮的含量,研究了稀土采区土壤中氮化物的时间分布特征。实验结果表明,在不同淋洗水量条件下,稀土采区土壤中铵态氮和总氮含量降低明显,而硝态氮含量变化不明显,但在深层土壤中则反之。该发现为有效控制南方尤其是赣南离子型稀土矿土壤及水体氮化物污染奠定理论与技术基础。     

离子吸附型稀土开采工艺与理论研究现状

对离子吸附型稀土的浸矿工艺与理论进行了综述,阐述了堆浸、池浸、原地浸矿三种提取工艺和发展历史,分析了现有工艺存在的问题,结合最新研究成果,报道了离子型稀土浸出新工艺和新技术。在浸矿理论方面,重点论述了浸矿过程中渗流力学、岩土力学、传热传质学的最新成果,最后提出了离子型稀土必须走科学化、智能化、安全、环保的精准开采道路,发展成为具有科技支撑、理论支持的开采提取新模式。     

镁钙铵系浸取剂对离子吸附型稀土矿区土壤生态影响初探

离子吸附型稀土矿富含宝贵的中重稀土战略资源,工业开采过程产生的氨氮污染问题长期备受关注。分别以硫酸镁、氯化钙和硫酸铵柱浸模拟离子吸附型稀土矿浸取尾矿,以中黄13大豆为供试作物,开展了室外盆栽试验,探究其对离子吸附型稀土矿区土壤的生态影响。结果表明,与采用铵浸尾矿种植相比,采用镁浸或钙浸尾矿种植的豆苗株高相当或更高,叶片的叶绿素含量更高或相当,根系生长正常,主根明显,侧根茂盛,且地径明显更粗,这可能与镁、钙等能直接参与叶绿素合成、加速糖分运输、改善土壤板结等有关。与采用硫酸铵浸取剂浸矿相比,采用硫酸镁、氯化钙浸取剂浸矿对离子吸附型稀土矿区土壤的生态影响更小,这也为离子吸附型稀土矿绿色开采和浸矿场地污染防治指明了发展方向。     

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。     

废弃钙矿生态边坡植物配置研究：以衢州上方镇为例

废弃矿区生态治理已成为我国生态环境建设中面临的一个严峻问题。浙江省衢州市上方镇钙矿产业发达,生产过程中形成的裸露废弃矿山和矿口窑址造成了巨大的生态风险和地质风险。在基于实地植被与环境调查的基础上,通过非度量多维排序分析将15处矿区进行分类,通过相关分析挖掘关键环境限制因子。在量化分析的基础上,将矿区边坡分为6种生境类型,并针对性地选择边坡植被重建所需的21种植物物种和6种组合方案。研究为矿区边坡生态修复和植被重建提供一种基于生态学理论和量化分析,可操作性强的植物配置技术。     

提高离子型稀土矿浸出液中稀土浓度的研究

本研究采用提高浸出剂浓度,双日浸矿,峰值截取,高低峰液分开,逆流浸矿等技术。这种工艺具有既可提高溶液浓度,又可保证获得较高的稀土浸出率,从而达到提高稀土产量,保证质量,降低生产成本,减少稀土资源浪费的目的。     

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。     

微波加热低品位稀土精矿酸浸实验研究

针对稀土精矿高温酸浸焙烧钍难回收、成本高而低温酸浸焙烧又效率低的问题,采用"微波加热低温酸浸"新工艺,研究了低品位稀土精矿硫酸焙烧浸出的过程。实验首先考察了微波加热稀土精矿硫酸焙烧的升温特性,重点探讨了微波加热的焙烧温度、酸矿比、焙烧时间对酸浸矿稀土浸出率的影响,同时考察了不同焙烧温度下水浸渣中钍的残留率。实验结果表明:稀土精矿微波酸浸焙烧的升温速率随着酸矿比和微波功率的增加而加快;而且随着温度的升高、酸矿比和焙烧时间的增加,微波加热酸浸稀土精矿的浸出率提高,其浸出的最佳条件为:焙烧温度220℃,酸矿比1.5,焙烧时间8 min;此条件下的稀土浸出率为92.55%,且水浸渣中的钍未生成焦磷酸钍,可用于下一步提取。与现行的稀土精矿硫酸高温焙烧生产工艺和常规的低温酸浸焙烧工艺相比,微波焙烧低温酸浸工艺更具优势,在保证稀土较高浸出率和后续工艺能回收钍的基础上,将焙烧时间缩短为常规低温酸浸工艺浸出时间的1/15,从而提高了浸出效率。