离子稀土对水稻根际生物磁性及生长发育的影响

盆栽试验表明，灰泥田水稻分蘖始期和始穗期喷施ＬａＮｄｙ型离子稀土和复合离子稀土可分别使根际容积磁化率提高６．６１％～１９．７１％和５．０６％～３０．５１％，能显著促进水稻对养分的吸收和生长发育，并分别增产１０．０３％和１７．８０％．

离子稀土对小麦生长发育的影响

盆栽试验结果表明：拔节期喷施离子稀土，可使小麦根重、株高、地上干物重及穗长、每穗实粒数、千粒重显著增加，小麦籽粒产量比对照增加１２．８３％，并能增强抗赤霉病能力，提高小麦的品质．

聚合物强化超滤法分离镧和铕离子稀土废水

采用经过预处理的聚乙烯基亚胺(PEI)为聚合物络合剂,探讨了pH、装载量比(L)、离子强度、PEI浓度等对聚合物强化超滤过程的影响。结果表明:采用PEI为聚合物络合剂,pH=2.5时,每毫克PEI对Eu3+络合容量为0.5 mg;pH、L对稀土离子的截留率影响趋势相同;溶液中的含盐量对稀土离子的截留率有一定影响;在体积稀释因子(VDF)为3时,恒容超滤过程可以回收92%以上的PEI,将回收后的PEI重新用于聚合物强化超滤过程处理稀土离子废水,效果与新鲜的PEI没有明显差别。在大量的La3+存在下,络合剂PEI对La3+/Eu3+混合溶液中Eu3+的截留率影响甚微。因此,可用聚合物强化超滤法选择性分离出La3+/Eu3+混合溶液中的镧和铕离子。

离子稀土矿山环境影响评价中的生态修复体系研究

分析堆池浸工艺废弃矿山土壤的主要问题,对某离子型稀土矿生态修复方案进行设计,将废弃地恶劣基质转变成能够生长植物的土壤是修复的关键,为同类型稀土矿山生态修复方案的编制提供参考。

离子型稀土矿中离子稀土的ICP-AES测定方法研究

稀土作为一种不可再生的国家重要战略资源,具有优异的磁、光、电性能。离子吸附型稀土矿,是我国特有的新型稀土矿物,以风化淋积型稀土矿床形式存在,一般直接就地采用电解质溶液溶浸即可获得混合稀土氧化物,文中选取了稀土含量呈高中低分布的三个样品考察了浸提时间、浸提剂浓度、以及液固比对浸提效果的影响,确定了最佳的浸提方法,应用电感耦合等离子体光谱仪上机测定,通过加标回收检验方法准确度,其回收率在90-110%之间。该方法操作简单,灵敏度高(检出限为0.10~0.4μg/g),可用于大批量离子型稀土矿中浸出型稀土含量的测定。

离子吸附型稀土矿床的诱导成矿学研究

诱导成矿学的核心理念是针对低品位矿石、尾矿和具有成矿潜力岩石中的关键金属资源,通过人工干预手段诱导目标金属元素活化和富集,在有限的时间尺度内形成具有经济价值的可利用资源。离子吸附型稀土矿床是全球稀土资源的主要来源之一,近年来为全球提供了80%以上的中、重稀土资源供给。该类矿床的形成主要受控于内生稀土初始富集和表生风化淋积成矿两个过程,而后者对于成矿极为关键。由于我国华南地区具有适宜形成离子吸附型稀土矿床的气候条件、大量出露的花岗质岩石及风化壳,因此对该地区开展人工诱导成矿技术研发将具有重要应用前景。通过分析离子吸附型稀土矿床形成的控制因素,预计可选择具有成矿潜力的花岗岩、含稀土风化壳和低品位矿床作为主要诱导成矿对象。通过调控地形地貌、生态、水文和风化壳物理化学条件等加速风化进程,促进稀土元素释放,引导稀土元素定向迁移,并在指定位置进行沉淀成矿,形成具有经济价值的富集稀土的矿体。特别是在该过程中可控制轻重稀土元素的分异,促使其形成富集重稀土的矿体,为解决全球重稀土资源紧缺和保障重稀土资源持续供给提供有效实施方案。因此,对离子吸附型矿床开展诱导成矿学研究具有重要的理论意义和应用价值,可作为诱导成矿学的重点研究方向之一。

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。

一株分离自华南离子吸附型稀土矿的短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附行为及机理研究

离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀土矿风化壳中分离出的短小芽孢杆菌,通过吸附实验研究在不同pH值、吸附时间和细菌浓度条件下,细菌对稀土元素的吸附行为。结果表明,短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附容量最大可达41.9 mg/g,且重稀土元素在细菌细胞表面和水体之间的分配系数大于轻稀土元素。TEM图像显示,稀土元素在细菌表面形成沉淀;EDS分析显示,细胞表面大量Na、K、Ca等元素在与稀土元素发生离子交换后被脱除。细胞表面磷与稀土元素的分布一致性指示磷酸基团是稀土元素吸附的重要位点,重稀土元素通过与磷酸基团形成稳定的高配位络合物优先吸附在细菌表面。Zeta电位曲线表明,短小芽孢杆菌等电点为2.8,在高于等电点的pH值条件下,微生物对稀土的吸附存在静电吸引。因此,在表生环境中,微生物能够通过形成微沉淀、离子交换、表面络合和静电作用的多种机制吸附稀土元素,促进稀土元素的富集及分异。另外,短小芽孢杆菌有望作为潜在的生物吸附剂应用于稀土元素提取及回收。

离子吸附型轻稀土和重稀土矿床成矿母岩地球化学特征对比研究:以关西和大埠花岗岩体为例

离子吸附型稀土矿床是花岗质岩石为主的成矿母岩经历后期风化淋积作用而形成,是世界上重要的稀土资源之一,因此其矿床成因备受关注。目前不同类型离子吸附型稀土矿床的成矿母岩的性质还没有得到很好限制,这也制约对该类型矿床成矿理论的完善。本次以关西离子吸附型轻稀土矿床(母岩为碱性长石花岗岩)和大埠离子吸附型重稀土矿床(母岩为白云母花岗岩)的成矿母岩为研究对象,对它们进行系统的年代学和地球化学分析,并结合前人研究成果进行对比,揭示离子吸附型轻稀土和重稀土矿床在成矿母岩的系统性差异。结果显示,关西碱性长石花岗岩(190 Ma)和大埠白云母花岗岩(155 Ma)均形成于燕山期,且具有较高的铝饱和指数,A/CNK均为1.07~1.38,指示二者均属于过铝质岩石,为地壳沉积物熔融的产物。关西碱性长石花岗岩高场强元素(Zr、Nb、Ce)含量高、Ga/Al(3.33~4.33)值和锆饱和温度(895~922℃)较高,表明其为铝质A型花岗岩。而大埠白云母花岗岩具有较低的锆饱和温度(762~795℃),含石榴子石和白云母等铝饱和矿物,应属于S型花岗岩;且大埠白云母花岗岩具有较低Nb/Ta(2.55~5.10)和Zr/Hf(12.2~20.7)值,并含有萤石等富F矿物,显示出高演化花岗岩的特征。通过系统的统计对比发现,A型花岗岩形成的温度更高,有利于源区富稀土矿物的熔融,并抑制了岩浆上升过程中稀土矿物的分离结晶,最终促进了稀土元素在岩体中聚集,从而有利于形成离子吸附型轻稀土矿床;而部分高演化的S型花岗岩中,由于出现石榴子石等富重稀土的矿物,从而富集重稀土,而且其普遍富F的特征也有利于岩浆经历更为充分的演化,促进重稀土元素在岩石中的富集,有利于形成离子吸附型重稀土矿床。

离子吸附型稀土矿区硫酸铵原位浸矿与淋洗过程的室内模拟

离子吸附型稀土尾矿中残留的大量硫酸铵浸矿剂随雨水淋滤进入周边环境,可造成矿区及周边土壤和水体严重污染。本研究通过实地采集稀土矿区土壤,开展室内一维土柱实验分别模拟浸矿过程和淋洗过程,并建立Hydrus-1D模型,评价该模型对稀土矿浸矿和淋洗过程的模拟性能。Hydrus-1D模型的弥散度的率定值为0.5 cm,浸矿与淋洗过程的K d的率定值分别为0.07 cm^(3)/g和1.2 cm^(3)/g;在浸矿过程模拟中,4个观测孔模型的R^(2)为0.95~0.99,E_(RMS)为1.3~6.8 mmol/L;淋洗过程的R^(2)为0.93~0.98,E_(RMS)为0.2~1.6 mmol/L;Hydrus-1D能够较好模拟浸矿和淋洗过程中NH_(4)^(+)的迁移行为。示踪实验中Cl^(-)穿透耗时为30~90 min;浸矿实验中,4个观测孔达到吸附饱和耗时为60~150 min;淋洗实验中,4个观测孔的NH_(4)^(+)浓度低于检测限的耗时为360~540 min;土壤吸附作用对浸矿与淋洗过程中NH+4运移过程的影响显著。

矿物组成对离子吸附型稀土矿中稀土元素浸出效率的影响

稀土开采本质上是利用离子交换作用将稀土元素从矿物(黏土矿物、铁(氢)氧化物)表面解吸下来的过程,厘清不同类型矿物对稀土元素浸出的影响,对于提高开采效率至关重要。(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO_(4)^(2−)可以通过与稀土元素络合、改变矿物表面电荷性质以及键桥作用等影响稀土元素在矿物表面的吸附/解吸行为,进而影响浸出效率。本研究以高岭石和水铁矿分别作为黏土矿物和铁(氢)氧化物的代表,通过向离子吸附型稀土原矿中添加不同含量(0、5%和10%)的高岭石或水铁矿,结合批量实验、X射线衍射分析(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)及原位红外光谱(in situ ATR-FTIR)等分析表征手段,模拟不同浸取剂体系(NH_(4)Cl和(NH_(4))_(2)SO_(4))下,矿物类型对稀土元素浸取的影响。结果表明,在空白对照组中(未添加高岭石和水铁矿),NH_(4)Cl浸出稀土元素浓度略高于(NH_(4))_(2)SO_(4),但浸出液的稀土元素配分模式以及残渣中弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量均无明显差异。添加高岭石后,两个体系中稀土元素浸出浓度及配分模式和残渣中弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量均与空白对照组无明显差异。然而,在添加水铁矿后,两个体系中稀土元素浸出浓度显著降低且浸出液里稀土元素发生分异,弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量显著提高。且水铁矿的添加量越多,稀土元素浸出浓度越低、弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量越高、浸出液里稀土元素(特别是中、重稀土元素)的分配系数越低,采用(NH_(4))_(2)SO_(4)作为浸取剂时,上述差异更为显著。综上所述,矿床中铁(氢)氧化物的存在不利于稀土元素的浸出,尤其是使用(NH_(4))_(2)SO_(4)作为浸取剂时浸取效率更低,在实际开采过程中应根据矿床中的矿物组成,选用合适的提取剂,以提高浸取效率。

川西德昌馒头山离子吸附型重稀土矿床的发现及其地质意义

冕宁—德昌稀土成矿带是我国重要硬岩型稀土资源基地,已发现的稀土资源均与喜马拉雅期形成的碳酸岩-碱性杂岩体有关,作者在该地区开展地质调查时在德昌馒头山新发现了与二叠纪晚期钾长花岗岩相关的离子吸附型稀土矿床,因此,本文通过对德昌馒头山地区开展矿产地质调查,经3个浅钻验证,该地区风化壳厚度最深可达17 m,并根据风化程度将风化壳由地表至基岩,依次划分为腐殖土层、黏土层、全风化层和半风化层,风化壳全相稀土氧化物品位(TREO)变化范围为0.07%~0.19%,平均为0.12%,高于工业品位的0.05%;离子相稀土氧化物(SREO)品位变化范围为0.02%~0.056%,平均为0.03%,高于边界品位的0.02%;重稀土配分范围为50%~72%,平均为62%。稀土品位变化在风化壳剖面呈现出“上低—下高”和“上高—下低”两种类型,全风化层和黏土层是主要赋矿层位。这是首次在冕宁—德昌稀土成矿带发现离子吸附型重稀土矿,具有重大经济价值和科学意义。

稀土La^(3+)离子在高岭石表面吸附的原位AFM研究

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对高岭石不同表面(Si面和Al面)Stern电位的影响,揭示高岭石对La^(3+)的吸附能力随Si面和Al面表面性质不同而变化。实验结果表明:当La^(3+)浓度从0增加至1.0 mmol/L时,高岭石Si面的Stern电位由−46 mV转变为4 mV,表明高岭石Si面对La^(3+)有吸附作用;而Al面的Stern电位(在28~31 mV之间波动)几乎没有变化,表明高岭石Al面对La^(3+)的吸附作用不强。该研究表明在pH=4~6的风化壳条件下,高岭石Si面对La^(3+)的吸附可能占主导作用,Al面的贡献相对较小。本研究从微观角度揭示了稀土元素在高岭石不同表面的吸附特征,明确了高岭石不同表面对稀土元素吸附的贡献,为阐明风化壳中稀土的富集机制提供信息。

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。