基于草酸沉淀稀土母液直接复用工艺的风化壳淋积型稀土矿浸取

为解决草酸沉淀稀土母液复用浸矿工艺无法在禁止使用强酸强碱的矿区开展这一问题,优化了稀土沉淀工艺以减少母液中残留草酸,探索了母液中草酸对稀土浸出过程的影响,从而实现沉淀母液直接复用浸矿,并对其动力学模型和传质过程进行分析。结果表明:优化工艺条件为草酸与稀土的摩尔比(M_(o)∶M_(r))为3.5,草酸质量分数为5%,搅拌速率为300 r/min,陈化时间为8 h,此时,沉淀母液中残留草酸浓度为0.0025 mol/L,低于0.0063 mol/L,可直接用于稀土浸取过程,稀土浸出率达90%以上,表明优化工艺条件下可实现沉淀母液直接复用;草酸沉淀稀土母液直接复用工艺中稀土的浸出过程受内扩散动力学控制,浸取温度的升高有利于稀土的浸取传质过程。

稀土稳定同位素分析方法及在风化壳淋积型稀土矿研究中的应用展望

稀土元素因其特殊的化学性质和在地球科学研究中的重要价值而受到广泛关注。随着化学纯化方法的发展和质谱测定技术的提高,国内外对稀土稳定同位素体系开展了一系列探索。近年来,逐渐发展起来的稳定Ce和Nd同位素分析方法,为表生地质过程、氧化还原环境示踪以及生态环境演变等方面的研究提供了新的手段,也将为研究稀土矿提供直接证据。本文先系统介绍了稀土元素及其同位素体系的地球化学特征,总结稀土稳定同位素分析方法的发展历程与研究现状,并对其未来可能突破的方向进行评述。在此基础上,对稀土稳定同位素在风化壳淋积型稀土矿床研究中的应用前景进行了展望,指出稀土稳定同位素地球化学手段是深入了解风化壳淋积型稀土矿床形成过程与控矿机制的良好指标,其与稀土元素地球化学指标相结合有望在稀土矿化过程与机制方面取得新的认识。

乙酸铵助浸风化壳淋积型稀土矿过程研究

针对目前风化壳淋积型稀土矿浸出过程中稀土浸出率低、中重稀土浸出效果差、稀土浸出液中杂质铝含量高以及浸取过程中黏土矿物膨胀率高等系列问题,采用0.20 mol/L硫酸铵为浸取剂,乙酸铵为助浸剂,探究乙酸铵对稀土浸出过程及黏土矿物膨胀性能的协同作用。结果表明:乙酸铵最佳助浸浓度为0.04 mol/L,此时稀土浸出率提高了4.81%,杂质铝的浸出率减小了48.66%,稀土总浓度提高了45.18μg/g,其中轻稀土浓度减小了27.26μg/g,中重稀土增加了72.44μg/g,表明乙酸铵强化了中重稀土的浸出。同时,乙酸铵浓度为0.04 mol/L时黏土矿物膨胀率为2.951%,相对硫酸铵作为单一浸取剂时膨胀率降低了1.298%。随乙酸铵助浸剂浓度的变化,稀土浸出率与Zeta电位变化成正比,黏土矿物膨胀率与Zeta电位变化呈反比,当乙酸铵浓度为0.04 mol/L时,黏土矿物表面Zeta电位为-18.26 mV。对于淋浸尾矿,添加乙酸铵后的尾矿则有较好的防膨性能,膨胀率仅为2.054%。本研究对风化壳淋积型稀土矿的稀土原地高效浸出提供了一定的有益指导。

风化壳淋积型稀土矿中主要矿物对NH_(4)^(+)的吸附行为和机理研究

为了高效洗脱风化壳淋积型稀土矿残留铵盐,研究了风化壳淋积型稀土矿中主要粘土矿物(蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土)、石英、云母、长石对NH_(4)^(+)的吸附行为和机理。结果表明,蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土、石英、云母、长石及稀土矿对NH_(4)^(+)的吸附属于单分子层吸附,符合Langmuir等温吸附模型,对NH_(4)^(+)的最大吸附量分别为4.1 mg·g^(-1)、1.5 mg·g^(-1)、0.9 mg·g^(-1)、0.3 mg·g^(-1)、0.1 mg·g^(-1)、0.1 mg·g^(-1)、0.2 mg·g^(-1)、3.4 mg·g^(-1);粘土矿物对NH_(4)^(+)的吸附亲和力大小顺序为:蒙脱土>埃洛石>伊利石>高岭土;石英、云母、长石对NH_(4)^(+)的吸附是一个快速吸附过程,在50 min内可达到吸附平衡;蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土、石英、云母、长石对NH_(4)^(+)吸附的最佳pH值分别为8、6、7、6、7、5、5。

提取风化壳淋积型稀土矿中稀土元素的前处理方法探讨

传统观点认为,风化壳淋积型稀土矿床(即离子吸附型稀土矿床)中,稀土主要以吸附态赋存于风化壳黏土矿物表面,其他赋存形式占比较少。但近年来的同步辐射研究显示,稀土元素也同时以内层络合物形式存在,而内层络合物的存在可能会抑制稀土元素的离子交换。如何将风化壳淋积型稀土矿中各种形态的稀土元素有效地溶出,对于提高稀土资源利用率十分重要。本文选取南岭地区风化壳淋积型稀土矿石样品,选择混合酸(五酸)消解、盐酸消解、硝酸消解、硫酸铵浸提的前处理方式,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定,探讨样品中稀土元素的溶出情况。结果表明,采用混合酸(五酸)能够溶出样品中的全相稀土;盐酸或硝酸能够溶出以离子状态吸附于黏土矿物或铁锰氧化物中的稀土元素,以及以碳酸盐、磷酸盐等形式存在的稀土元素;硫酸铵浸提则只能将离子相的稀土元素置换出来。采用硝酸、盐酸溶出的稀土量,占混合酸(五酸)消解溶出稀土量(全相稀土)的71.7%~97.5%,硫酸铵浸提溶出的稀土量(离子相稀土)最低,仅是全相稀土量的9.1%~75.5%。Sc^(3+)的离子半径明显小于其他稀土元素,其提取率也明显低于其他稀土元素;铈(Ce)不同于其他稀土元素的分异-富集特性,使其在硫酸铵浸提中提取率与其他稀土元素不一致。

甲酸铵复配铵盐浸取风化壳淋积型稀土矿渗透性研究

风化壳淋积型稀土矿的渗透性对稀土浸取效率具有重要影响,为了更好地了解浸矿过程中浸取剂的渗透规律,分别探讨了硫酸铵、氯化铵和硝酸铵复配甲酸铵作为浸取剂浸取稀土时,矿石初始含水率、装矿高度及压差对风化壳淋积型稀土矿渗透性的影响。结果表明,3种复配铵盐在矿石中的渗透速度均随着初始含水率的增加、装矿高度的减小和压差的增大而增大,其中硝酸铵复配甲酸铵作为浸取剂时浸取液在矿体中的渗透速度最快且达到稳定渗流的时间最短。

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.

风化壳淋积型稀土矿提取工艺绿色化学内涵与发展

详细评述了风化壳淋积型稀土矿提取工艺绿色化学内涵和发展过程,指出了存在的问题,展望了今后的发展趋势。

复合铵盐浸出风化壳淋积型稀土矿的研究

采用复合铵盐作浸出剂浸出风化壳淋积型稀土矿中的稀土。考察浸出剂的配比、浓度、液固比、流速、pH等因素对稀土浸出率的影响。结果表明,NH4Cl、NH4NO3、(NH4)2SO4质量比为4∶5∶6的复合铵盐浸出剂为最佳组合;液固比越大、流速越慢,浸出率越高;当浸出剂浓度为10g/L、pH=3.5时浸出效果最好。

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.

镁盐浸取风化壳淋积型稀土矿浸出过程动力学研究

为提高以镁盐为浸取剂浸取稀土时的稀土浸取率,对镁盐浸取风化壳淋积型稀土矿时浸出过程动力学进行研究。结果表明:镁盐浸取风化壳淋积型稀土矿中稀土和铝的反应过程符合内扩散控制动力学模型;不同镁盐浸取稀土和铝过程中离子交换反应的反应活化能及反应级数从小到大依次为硝酸镁<氯化镁<硫酸镁;以硝酸镁为浸取剂时浸取反应速率快,达到反应平衡所需时间短,工业上可采用硝酸镁作为浸取剂在缩短反应时间、降低镁盐浓度的条件下,有效降低成本,优化浸出过程;镁离子浓度对稀土浸取的影响要大于其对铝浸取的影响,镁盐与稀土反应的反应活化能及反应级数均小于其与铝反应的反应活化能及反应级数;铝浸取过程达到平衡所需的时间均大于以相同浸取剂浸取稀土时浸取过程达到平衡所需的时间,铝的浸出速率要略慢于稀土,在工业生产中可以对稀土浸出液进行分批收液,达到有效降低稀土浸出液中铝含量的目的。

风化壳淋积型稀土矿评述

对我国特有的风化淋积型稀土矿的科学研究和工业利用进行了评述,阐述了该矿成矿过程,探讨了稀土元素在风化体系中的迁移富集规律,证实稀土配分的铈亏效应、富铕效应、分馏效应和钆断效应,论述了风化壳淋积型稀土矿浸取水动力学、浸取动力学及浸取传质过程。提出了该矿稀土回收中存在的一些问题,建议进一步完善稀土元素地球化学和无机化学的科学体系,开发新浸取剂,特别是组合浸取剂的协同使用,深入研究原地浸出过程中的扩散和传质机理,强化浸取过程和建立相应的数学模型,有效地提高稀土浸出率,从而完善风化壳淋积型稀土矿的原地浸出理论和技术。

混合铵盐浸出风化壳淋积型稀土矿中稀土的研究

采用氯化铵和硝酸铵配成的混合铵盐作浸出剂,用柱浸模拟风化壳淋积型稀土矿的浸出过程,考察混合铵盐浸出剂的配比、浓度、液固比、pH和流速等对稀土浸出率的影响。结果表明,这种类型的浸出剂对该稀土矿有较高的稀土浸出率,且能较好地抑制黏土矿物的膨胀,最优工艺条件为:NH4Cl和NH4NO3的质量比8∶2、浸出剂质量浓度10g/L、浸出液pH=4.0、液固比2∶1、流速0.5mL/min,在此条件下稀土浸出率为96.29%,黏土矿物的线膨胀率为2.738%。

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.

风化壳淋积型稀土矿开采及分离技术的现状与发展

在查阅大量文献资料的基础上,阐述了风化壳淋积型稀土矿处理技术的现状,分析了目前风化壳淋积型稀土矿各种提取技术的主要特点;针对目前提取工艺中存在的一些问题,在原地溶浸的基础理论研究、新型沉淀剂的研发及除杂提纯技术等方面提出了下一步的发展方向.

风化壳淋积型稀土矿铵盐浸出过程中稀土离子和铝离子分布规律研究

为揭示风化壳淋积型稀土矿浸矿过程中稀土阳离子(RE^(3+))及杂质铝离子(Al^(3+))的迁移分布规律,本文分别用硫酸铵、硫酸铵与甲酸铵混合浸取剂对风化壳淋积型稀土矿进行模拟浸取实验,测定并计算不同浸取阶段、不同矿层中各种状态下的RE^(3+)和Al^(3+)含量变化。结果表明:矿土和孔隙中的RE^(3+)和Al^(3+)含量随着浸取的进行而减少,迁移状态的RE^(3+)和Al^(3+)含量随浸取程度加深而增大,浸取剂对RE^(3+)的浸出效果优于对Al^(3+)的浸出效果。矿土中的RE^(3+)和Al^(3+)在浸润开始时的第四层矿体中含量最多,孔隙中RE^(3+)含量在第四层矿体中100%浸润时最多,迁移状态的RE^(3+)和Al^(3+)含量随着浸取程度以及矿层深度的加深而增大,其峰值集中在最后阶段的第四层矿体中。浸润阶段发生反吸附,但对后续浸出过程没有明显影响。硫酸铵与甲酸铵混合浸取剂对Al^(3+)的浸出有良好的抑制效果。

不同孔隙结构下风化壳淋积型稀土的渗透特性

风化壳淋积型稀土开采过程中,颗粒级配一直是影响矿体渗透性和浸矿效果的关键因素。为探究不同颗粒级配条件下风化壳淋积型稀土渗透特性规律,选取6组不同配比的稀土矿样,通过自制的变水头渗透装置开展室内实验,有效模拟整个浸矿过程中矿体的孔隙结构,分析不同粒径配比下矿样的渗透特性与浸矿效果。结果表明:不同颗粒级配的稀土矿对应着不同的渗透效果,基于试验数据得到孔隙率与渗透系数呈"类指数"的变化,参照拟合结果得到修订的渗透系数模型,并将修订模型进行了推广。机制分析认为:孔隙比较小时稀土矿颗粒的结合水膜占据了有效孔隙,对溶浸液流动具有极大的黏滞性。随着孔隙比的增大,结合水膜效应逐渐弱化,渗流效果显著增强。

风化壳淋积型稀土矿矿石热不稳定性研究

离子吸附型稀土吸附在由埃洛石、伊利石、高岭石和蒙脱石等黏土矿物集合体的表面,对该类矿石的加热和研磨实质是对黏土矿物的加热和研磨。对原矿石加热和研磨后,矿石中离子相稀土氧化物总量均呈减少趋势,离子相稀土氧化物总量损失率随加热温度增加而增加,这种变化是一个渐变过程,且中高温加热过程中不存在离子相稀土转换为全相稀土。随研磨粒度的增加,离子相稀土氧化物总量呈减少趋势(平均损失率21.8%),其减少程度比加热过程大(平均损失率11.43%)。加热和研磨都改变矿石中阳离子交换容量,该变化体现了原矿石的一种热不稳定性具有不可逆性。

风化壳淋积型稀土矿浸矿过程的离子交换模型

以硫酸铵溶液作为浸矿剂,对风化壳淋积型稀土矿进行了杯浸试验,结果表明,随着硫酸铵浓度增加,液相稀土离子浓度越高,当硫酸铵浓度超过40.00 mmol/L时,液相稀土离子浓度不再随着硫酸铵浓度增加而变化。运用Kerr模型、Vanselow模型和Gapon模型描述液相铵根离子交换固相稀土离子的离子交换过程,结合试验数据,给出了3种模型的选择系数计算方法,并分析了3种模型的计算值与试验值的误差。结果发现,Gapon模型计算误差较大,Kerr模型和Vanselow模型计算误差相当,由于Kerr模型更为简单,便于分析,建议采用Kerr模型描述液相铵根离子交换固相稀土离子的离子交换过程。

风化壳淋积型稀土矿浸出前后孔隙结构特性

为揭示风化壳淋积型稀土矿浸出前后孔隙演化规律,对重配比矿样开展室内柱浸实验,分析柱浸过程溶浸液的渗出速率。基于CT无损探测技术及图像分析软件,研究在4%(质量分数)(NH_4)_2SO_4的条件下风化壳淋积型稀土矿颗粒浸出前后孔隙结构微细观特征及其演化规律,得到浸出前后稀土矿体孔隙率在纵截面各分段的变化关系。结果表明:浸出液渗流速率与累计浸出时间呈负指数函数关系,渗流速率降幅在累积时间12 h前最为明显,之后其幅度减缓,累计时间24 h后其值趋于稳定,稳定速率为7.193×10^(-4)cm/s。浸出后反应器内的矿体高度减小0.866 cm,矿体发生了沉降,且矿物颗粒尺寸有所减小,孔隙不均匀分布程度提高,局部出现"泥化"现象,矿体浸出后孔隙比减小16.35%。机制分析认为,矿物颗粒迁移和溶液化学作用是影响风化壳淋积型稀土浸矿孔隙结构演化的2个主要因素。