离子型稀土矿浸取剂阴离子对稀土和杂质铝浸出行为的影响

离子型稀土矿浸出过程常伴随杂质铝的浸出,这会增加后续除杂工序和成本,并造成稀土损失。为了保障稀土高效浸出的同时减少杂质铝离子的浸出,同时为离子型稀土矿绿色高效浸取剂的遴选提供方案,以不同阴离子体系(SO_(4)^(2−)、Cl^(−)、NO_(3)^(-)−和CH_(3)COO^(−))的铵盐和镁盐为浸取剂,考察了单一浸取剂浓度、液固比和流速及组合药剂对稀土和杂质铝浸出行为的影响。结果表明:随着浸取剂浓度、液固比的增加以及浸取剂流速的降低,稀土浸取率逐渐增大,不同阴离子对稀土浸出的促进效果为SO_(4)^(2−)>Cl^(−)>NO_(3)^(-)−>CH_(3)COO^(−),且镁盐的稀土浸取率高于铵盐。浸取剂中存在的乙酸根阴离子可以显著降低浸出液中的杂质铝浓度,在硫酸镁与乙酸镁组合药剂分步加药的最佳条件下,可获得稀土浸取率为97.36%、稀土离子质量浓度为706.34 mg/L、铝离子质量浓度为17.8 mg/L的浸出母液。

离子型稀土分离企业连续沉淀及连续过滤的工艺设计

针对离子型稀土分离企业自动化水平偏低的现状,文章介绍了沉淀过滤工序采用连续沉淀、连续过滤的生产工艺、设备配置及自动化控制。分析了与批次沉淀、批次过滤工艺相比较的技术经济优势。采用该工艺后,生产效率和自动化水平大大提高,工人劳动量和劳动强度明显降低,新水消耗量及废水产出量可减少约25m^(3)/t,产品直接加工成本可降低约2300元/t。

离子型稀土矿山“健康诊断”与“疾病治疗”

稀土被誉为“工业的味精”。离子型稀土矿山作为稀土矿的重要类型虽然源源不断地为人类贡献着财富,但是人们对其开发造成的污染则是人类健康的一大威胁。如何精确“诊断”,科学“治疗”,让这健康威胁转换成健康福利是摆在科学工作者面前的课题。稀土的“王国”与“发源地”稀土是国家重要的矿产资源,由镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)和钇(Y)17种元素组成.

黄色黏球菌/铜绿假单胞菌-离子型稀土矿相互作用比较研究

以稀土矿区环境中常见的黄色黏球菌和铜绿假单胞菌为对象,比较研究这两种细菌及其发酵液与离子型稀土矿相互作用过程中的溶液行为;利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和傅里叶红外光谱等手段分析作用前后细胞和矿物相的形态、结构、稀土元素分布和官能团变化。结果表明,黄色黏球菌、铜绿假单胞菌对稀土矿物作用过程具有一定差异性,在溶浸稀土矿过程中,铜绿假单胞菌直接作用体系相比发酵液间接作用体系溶浸稀土离子效果更好,而黄色黏球菌直接作用体系弱于发酵液间接作用体系。此外,稀土矿物的存在可以促进黄色黏球菌脂质和蛋白组分的分泌,抑制其多糖组分的分泌,而对铜绿假单胞菌,稀土矿物的存在对脂质和蛋白组分分泌影响较小,但促进了多糖组分的分泌。

赣南废弃离子型稀土矿区稻米重金属污染评价

江西赣州的离子型稀土资源丰富,已开发利用数十载,遗留下了300多处废弃离子型稀土矿区,其中以池浸堆浸工艺开采者居多。一些废弃矿区已有居民迁入,有必要对该区域的重金属污染问题及存在的健康风险进行评价。以废弃青山子矿区为例,测定矿区稻米样品中的重金属含量,并采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对矿区稻米的重金属污染状况进行评价,然后采用美国环保局(USEPA)推荐的风险暴露模型评价食用矿区稻米对成人及儿童造成的健康风险,结果表明,废弃矿区稻米中主要重金属Cd、Pb、As、Zn、Cu的平均质量分数分别为0.048、1.18、2.45、60.9、5.99 mg/kg,其中Cd和Cu的平均质量分数均低于相应的标准限值,Pb、As和Zn的平均质量分数均高于相应的标准限值;废弃矿区稻米基本未受重金属Hg、Cd和Cu污染,但受Pb重度污染,受As和Zn轻微污染,综合污染程度为重度污染;以废弃矿区产出的稻米为主食可能会对成人构成轻微致癌综合健康风险,对儿童构成轻微非致癌综合健康风险。

不同风化带离子型稀土矿浸出前后孔隙结构与渗透性变化特征

离子型稀土矿是典型的风化壳淋积型稀土矿,这类稀土矿浸出前后渗透性变化是反映稀土矿浸出率的重要指标之一,孔隙结构是控制其渗透系数的关键因素。以往对浸出前后稀土矿孔隙结构和渗透性研究主要集中于风化程度和丰度相对较高的全风化带稀土矿,对其他风化带稀土矿的研究较少。随着稀土资源日渐枯竭,其他风化带稀土矿的开发已受到产业部门的高度重视。研究以江西足洞矿区未开采段残积土、全风化带和强风化带内的原状稀土矿试样为研究对象,通过模拟原地浸矿试验,测试其浸出前后渗透系数,采用X射线计算机层析扫描技术获取浸出前后试样结构,采用三维成像技术构建其三维孔隙结构、提取孔隙结构参数,进而定量分析不同风化程度稀土矿浸出前后孔隙结构参数和渗透系数变化规律。结果显示:(1)浸出后,稀土矿渗透系数和孔隙结构参数中的孔隙度、连通性及平均配位数变化率随风化程度降低呈现减小趋势。其中,强风化带稀土矿的渗透系数和孔隙结构参数变化率最小,反映在丰度相近时,强风化带稀土矿较残积土稀土矿的浸出率更高;(2)浸出前后颗粒级配和矿物成分变化特征显示,不同风化带稀土矿浸出前后孔隙结构和渗透性变化率差异的内在机理是长石及云母颗粒分解作用、离子交换作用强度和团粒分散程度的差异以及由此导致的矿物成分和颗粒级配变化程度的差异。研究结果可为类似离子型稀土矿的充分开发利用提供参考。

低品位离子型稀土矿微生物菌种的选育及浸出实验

离子型稀土矿的稀土元素配分齐全且储量丰富,是我国重要的稀土来源。在发展绿色矿山和“双碳”背景下,生物冶金是处理低品位矿的重要工艺,而浸矿微生物的选育是工艺开发的基础。通过在南方某稀土矿区周边取样并培养获得了三组微生物,按照取样位置编号为H−1、H−2以及H−3,并对其进行高通量测序及浸矿实验研究。高通量测序结果表明,取得的微生物样品中假单胞菌、放线菌、不动杆菌、外愈杆菌以及微球菌占比较高,COG功能预测其具备浸出稀土元素的能力。利用这三组微生物对离子型稀土矿开展浸出实验发现,各组别微生物对于镧均具有浸出效果,其中H−1对镧的浸出率可达到61.42%,而相较于空白对照组,铈、钇均并无明显生物浸出作用;H−1及H−3对钕有一定的浸出作用,其中H−1对钕的浸出率可达到64.81%。证明了三组微生物在离子型稀土矿生物浸出中应用的可行性,为离子型稀土矿生物原位开采技术的开发提供了菌种基础和保障。

离子型稀土矿浸矿场地增值利用技术模式与示范--以脐橙种植为例

离子型稀土矿是重要的金属矿产资源,在国际市场上具有不可或缺的地位。离子型稀土矿山开采的历史遗留问题导致水土流失和土壤功能退化严重。浸矿场地的生态问题限制了离子型稀土的进一步开采以及赣州市经济发展,这一背景要求尽快探索出一条可持续的离子型稀土矿山浸矿场地生态修复之路。课题以脐橙种植联合微生物修复为技术思路,通过3年的集成研究与示范,浸矿场地植被覆盖度达到95%,增值效益为5015800元/(km^(2)·a),形成了集生态功能恢复和土地增值利用为一体的离子型稀土矿废弃地生态修复模式。该模式在实现生态功能恢复的同时,产生的经济效益既可以提高农民收入,又可以为生态修复提供资金保障,实现可持续性的生态修复,为实现赣南地区经济建设目标和环境保护目标提供了技术支撑。

南方离子型稀土矿区地下水氨氮污染现状及其治理技术

我国是主要的稀土出产国,约占全球年产量的90%以上。当前,我国离子型稀土矿采用硫酸铵介导的原地浸矿工艺,造成矿区及周边地下水氨氮污染,严重的超标高达200倍以上。本文分析了离子型稀土矿区地下水氨氮污染来源与现状,阐述了地下水氨氮污染治理技术,以期为我国稀土矿区地下水氨氮污染治理开发绿色、安全的新技术提供参考。

离子型稀土浸出过程杂质形成与去除研究进展

离子型稀土矿是重要的中重稀土的来源。在原地浸矿过程中,铝、铁等杂质离子的存在显著影响后续稀土萃取分离效果。因此,开展离子型稀土原地浸矿过程中杂质组分相关研究具有重要的理论及实践意义。首先介绍了国内外关于离子型稀土浸出过程中杂质组分形成机制方面的研究现状,并总结了杂质组分对后续工艺和产品质量的影响。依据杂质组分形成机制分别介绍了浸矿过程除杂和母液除杂方面的研究进展,重点阐述了不同除杂方法的理论基础和优缺点。根据现有研究基础和国家政策提出未来离子型稀土矿除杂应注重工艺的无害化和高效化,重点开展杂质组分形成机制基础研究,以此为依据开发绿色高效的离子型稀土浸矿药剂。

不同降雨强度下离子型稀土矿边坡渗流特性与临界滑移面变化分析

以离子型稀土矿边坡为研究对象,研究了不同降雨强度条件下降雨、停雨阶段离子型稀土矿边坡孔隙水压力变化情况,并利用有限元Morgenstern-Price法研究了各时间段临界滑移面的变化。结果表明,降雨强度是影响离子型稀土矿浅层边坡孔隙水压力的显著因素;雨水在离子型稀土矿边坡中的传递具有滞后性,是停雨阶段造成离子型稀土矿边坡不稳定隐患的内在原因;降雨强度越大,进入289滑移面的时间越快,安全系数变化的“加速度”波峰越高,影响时间越长。首次提出降雨条件下离子型稀土矿边坡发展可能历经的4个阶段为:较为安全阶段、内部剧烈变化阶段、极易滑坡阶段及相对安全阶段。

离子型稀土矿二维多孔注液溶液渗流及稀土离子迁移规律研究

掌握离子型稀土矿原地浸矿溶液流动及稀土离子迁移规律是保证资源高效回收的关键。传统柱浸试验无法观察到多孔注液过程中溶液流动扩散及稀土离子迁移规律,基于此,设计了二维箱型浸矿模型,以质量分数2%的MgSO_(4)溶液为浸矿剂,开展多孔注液浸矿试验,结果表明:不同区域的浸出液体积、稀土离子浸出质量以及浸出速度不同,溶液入渗方式由自由入渗转为交汇入渗;注液孔正下方区域浸出液体积最大,交汇区次之,边界区最小;注液孔正下方区域稀土离子浸出几乎无拖尾现象,浸出速度最快,交汇区域次之,边界区域最慢;通过分析矿体各区域平均浸出稀土离子质量发现,稀土离子存在随溶液从注液中心向两侧迁移的行为,孔间交汇区浸出稀土离子质量最大,矿体边界区域次之,注液孔正下方区域浸出稀土离子质量最小。研究成果可为原地浸出注液方式优化提供参考。

离子型稀土矿山智慧环境管理平台研究

随着我国生态保护制度的日趋完善与加强,离子型稀土开采活动对矿山周边环境的影响也日趋受到环境监管的重视。本文针对离子型稀土矿山的环保管理问题,讨论如何结合GIS、三维建模技术,数据挖掘与分析技术,将污染因子纳入到智慧环境管理平台的统一管理,并在此基础上实现了离子型稀土矿山的污染预警与应急事故响应的数字化,搭建了智慧环境管理平台,为离子型稀土矿山开采过程中的生态环境治理提供参考。

不同含水率离子型稀土矿剪切破坏微震信号特征研究

微震监测被认为是离子型稀土矿边坡破坏过程的有效监测方法,基于微震信号区分稀土矿的剪切破坏过程是实现边坡失稳精准预警的前提。以江西赣州定南县某稀土矿山1~2 m深矿土为实验土样,利用微震监测技术在室内开展不同含水率条件下力−微震监测剪切模拟实验,研究了不同含水率下离子型稀土矿发生剪切破坏时的微震信号特征。结果表明:微震信号的产生与应力升降有较好的相关性;随着含水率增加,微震信号释放模式表现为由主震型向群震型特征过渡,微震信号释放的总能量增加,出现多次振幅峰值,稀土矿微震能量释放更加活跃;微震信号的主频率范围在3.72~5.46 Hz,随着含水率的增加而增加;频谱质心在6 Hz左右波动,平均振幅随着含水率的增加而增大。研究结果可为微震信号判别离子型稀土矿滑坡破坏的发生提供参考。

高密度电法监测离子型稀土矿母液流向的现场应用

离子吸附型稀土矿原地浸矿开采过程中母液的流向始终没有得到有效的监测,由于母液流向不明造成的稀土回收率降低和次生地质灾害等问题给矿山绿色高效开采带来严峻挑战。通过在定南三丘田某离子型稀土矿块原地浸矿开采过程采用高密度电法不间断观测,利用地层电阻率随时间的变化规律模拟母液渗透过程,实现母液流向监测。结果表明,矿山母液渗流区电阻率持续降低,基岩以及渗漏底板电阻率保持不变,低阻延伸方向则为母液流向,通过多次观测即可实现母液流向的动态模拟。该方法监测效果良好,能有效指导注、收液系统的布置,提高稀土回收率,实现母液回收过程“可视化”,助力离子吸附型稀土绿色高效开发。

离子型稀土镁盐浸矿开采工艺中环境特征因子控制要求初探

镁盐体系原地浸矿工艺是一种新型离子型稀土矿绿色开采工艺,与传统的硫酸铵浸矿工艺相比,新工艺避免了氨氮污染问题,但伴随镁盐浸矿开采工艺产生的镁、TDS等特征因子同样是环保重点管控的指标,明确其环境控制要求是新工艺环保管理和环境影响评价的前提。本文介绍了国内外有关镁的环境标准,通过文献调研、标准类比、限值反演等方法,综合镁盐浸矿工艺特征、区域水环境质量、特征因子对环境和人体危害程度等因素,初步提出镁盐浸矿工艺相对合理的特征因子控制要求。建议地下水中镁的标准限值参考波兰的标准(取100 mg/L),地表水中镁的标准限值建议取100 mg/L;废水中镁的排放控制限值建议取500 mg/L或不设置排放限值,通过硫酸盐排放管控间接控制镁的排放影响。

典型离子型稀土矿区氮污染地下水原位微生物修复技术研究

针对离子型稀土矿区地下水高浓度氮污染,选择广东某离子型稀土矿历史遗留开采区作为试验场地,采用曝气-注液一体化装置,通过间歇性曝气以及微生物菌剂、零价铁、碱剂注液,开展原位硝化、反硝化修复试验。结果表明:原位曝气注碱有效改善了离子型稀土矿区地下水水化学条件,使DO浓度≥2mg/L、pH提至7~8,为微生物生长代谢创造有利条件,单次曝气增氧和碱剂注射的有效作用时间分别约为3和7d。通过间歇性曝气注液可动态调节地下水好氧/厌氧条件,实现同区域地下水硝化和反硝化反应的原位转换,逐步去除地下水中的氮污染。经过多轮次注射后,NH_(4)+-N浓度最低降至0.27 mg/L,最大去除率为99.5%,TN最大去除率为76.7%,可达到GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水质修复目标。研究显示,原位微生物修复技术能够有效修复离子型稀土矿区氮污染地下水,实际应用中应当采用间歇性曝气注液与多轮次注射的方式,以实现地下水水质稳定达标。

原地浸矿对离子型稀土矿区边坡稳定性影响研究

离子型稀土矿常采用原地浸矿法开采,浸矿过程中,矿区坡体材料的强度参数、密度、渗透系数等会逐渐发生变化,对边坡稳定性有较大影响。文中以某离子型稀土矿区边坡为案例,基于强度折减法和有限差分法,考虑浸矿过程中坡体材料强度参数、密度、渗透系数等的变化,研究不同浸液时间和注液强度下的边坡稳定性。计算结果表明,随着浸液时间的逐渐增加,边坡稳定性逐渐降低;相同浸液时间下,注液强度越大,边坡水平位移越大,边坡稳定性越差。

离子型稀土尾矿制备机制砂的工艺及实践

离子型稀土尾矿中残留大量的硫酸铵,为了实现离子型稀土尾矿制备的机制砂在水泥混凝土中大规模的应用,对稀土尾矿进行除铵工艺研究。结果表明,在湿法制备机制砂过程中,对机制砂先擦洗除泥,然后加入Ca(OH)_(2)稀释碱液搅拌除铵,按照Ca(OH)_(2)稀释碱液与机制砂质量比为3∶1,将稀释碱液加入洗砂机前端搅拌8 min以上,最终制备的机制砂硫酸铵平均含量为19.4μg/g,与标准砂和竞品砂相当,制备的胶砂试块3 d抗压强度达到35.6 MPa,7 d抗压强度达到46.1 MPa,28 d抗压强度达到60.7 MPa,均比标准砂和竞品砂的强度高。

硫酸铵浸取离子型稀土时柠檬酸加量及pH值对稀土和铝浸取率的影响研究

利用柠檬酸根与稀土和铝离子的络合反应及柠檬酸盐对pH值的缓冲作用,提高稀土浸出率并降低铝的浸取率。本研究在硫酸铵和柠檬酸三铵用量不变的条件下,通过改变柠檬酸用量和pH值,进行柱浸实验。基于稀土浸出液中稀土离子和铝离子的浓度及pH值变化,研究柠檬酸用量对稀土和铝浸出率的影响及其与pH值的关系。通过Visual MINTEQ软件模拟pH=3~6时,RE^(3+)、Al^(3+)、C_(6)H_(5)O_(7)^(3-)和SO_(4)^(2-)的分布,讨论其影响机制。结果表明,随柠檬酸用量降低,浸出液中RE^(3+)和Al^(3+)的浓度均下降,但浸出稀土总量与铝总量比值呈峰值变化,最大可达到4.45;因为在pH=4.0~4.5时,有90%以上的稀土离子与柠檬酸根离子生成稳定的络合物,提高稀土浸出率,0~10% Al^(3+)水解生成Al(OH)_(3)沉淀,降低杂质浸出率。