离子吸附型稀土矿镁盐体系绿色高效浸取技术研究.docx

离子吸附型稀土矿镁盐体系绿色高效浸取技术争辩
离子吸附型稀土矿是一种新型外生稀土矿物,于 1969 年首次在我国江西省赣州市被觉察。此类矿物广泛分布于我国南方的江西、广东、广西等省份,其稀土配分齐全,放射性低,且富含中重稀土元素,是我离子吸附型稀土矿镁盐体系绿色高效浸取技术争辩
离子吸附型稀土矿是一种新型外生稀土矿物,于 1969 年首次在我国江西省赣州市被觉察。此类矿物广泛分布于我国南方的江西、广东、广西等省份,其稀土配分齐全,放射性低,且富含中重稀土元素,是我国贵重的战略矿产资源。
离子吸附型稀土矿是世界中重稀土的主要来源,它的开发利用可以解决独居石、***碳铈矿、混合型稀土矿等几乎只产轻稀土而缺乏中重稀土的问题。目前工业生产普遍承受铵盐原地浸取工艺回收稀土,即承受硫酸铵作为浸取剂原地浸出离子吸附型稀土矿中的稀土,然后承受碳酸氢铵对浸出液进展除杂、沉淀富集稀土,最终焙烧获得离子型稀土精矿。
虽然上述工艺已广泛应用于离子矿工业开采,但仍存在以下问题：(1)硫酸铵浸取剂消耗高,带来严峻的氨氮污染：对于花岗岩离子吸附型稀土矿,每生产 1 吨离子型稀土精矿需消耗 7-9 吨铵盐(以(NH4)2SO4 计,下同),而对于广西地区广泛存在的火山岩离子吸附型稀土矿,由于渗透性较差,导致浸出效果不佳,每生产1 吨离子型稀土精矿那么需要消耗 12 吨以上铵盐。据统计,我国每年生产离子型稀土精矿 6 万吨左右,而离子吸附型稀土矿开采过程中会有大量的氨氮进入土壤和地下水,对环境造成严峻污染。
同时,浸取尾液含大量氨氮,难以处理达标；(2)硫酸铵浸取过程中原矿土壤中的钙、镁等养分元素被浸出进入浸出液中而流失,造成土壤养分比值失调,尾矿修复困难；(3)硫酸铵浸取选择性较差,浸出液铝含量高,而且硫酸铵只浸取大局部别子相稀土,不能浸取胶态相及矿物相中的稀土。为此,本论文以广西崇左六汤稀土矿区典型的火山岩离子吸附型稀土矿为争辩对象,在对稀土在粘土矿物中的吸附和迁移机理争辩以及离子吸附型稀土矿浸取过程争辩根底上,创新性的系统
争辩了镁/钙等复合浸取剂对稀土浸取过程和环境的影响,开发了离子吸附型稀土矿镁盐体系绿色高效浸取技术,有望实现离子型稀土矿的高效生态友好浸取。
主要争辩内容和结果如下：1、通过对稀土离子在粘土矿物中的吸附和迁移争辩,说明高岭土吸附镧、钕、钇、镁元素符合 Langmuir 型单分子层吸附模型, 其吸附吉布斯自由能分别为- kJ/mol、- kJ/mol、- kJ/mol、
- kJ/mol,从热力学角度证明白粘土矿物对不同稀土与非稀土离子的吸附存在微弱的差异,从而解释了稀土矿成矿特性及分馏效应的形成。另外试验觉察高岭土等粘土矿物吸附稀土元素存在专性吸附和非专性吸附两种类型。
非专性吸附的稀土离子占吸附总量的 93%以上,可被中性或弱酸性盐溶液所解吸；专性吸附的稀土离子占吸附总量的 5%左右,此局部只能承受提高溶液酸度等强化措施进展解吸。2、通过对离子吸附型稀土矿浸取过程的争辩,在
Goup-Chapman 双电层理论的根底上,建立了适用于离子吸附型稀土矿的浸取双电层模型,得到离中心粘土分子距离为 r 的电位ψ(r)=Zje/ε
e-Ka(Ka+1)e-Kr/r=zjeeK(a-r)/ε(Ka+