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150科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N污染及防治中国是世界上稀土资源最丰富的国家,南以重稀土为主,北以轻稀土为主。
全国探明储量的矿区分布于16个省(区),共有60多处,以赣南地区为最多,储量、产量均占全国的50%以上。
赣南地区稀土矿床类型为“风化壳型”,稀土矿物中的稀土,主要以阳离子状态存在,并被吸附在某些矿物载体上,称为“离子吸附型稀土矿”。
1 离子型稀土矿开采工艺简介赣南地区离子型稀土的矿山开采历时近五十年,开采工艺先后经历了三个阶段:池浸工艺、堆浸工艺和原地浸矿工艺。
（1）池浸工艺是一种传统的露天开采民地浸矿工艺,好先砍代地表植被、剥离矿体覆盖表土,然后采掘矿石、将矿石搬入浸析池中加入溶浸液,浸出稀土。
浸矿后的尾矿异地堆放,造成大面积的地表土层和大量的尾砂堆弃,破坏大量的地表植被,使稀土矿区产生严重的水土流失,对矿区造成严重的生态环境破坏和污染。
(2)堆浸工艺实际上是放大的池浸工艺,是采取了机械化作业,其开采效率较池浸工艺更为高效。
以上两种“搬山运动”的采矿工艺,对稀土的回收率相对较低,对生态环境造成极大的污染和破坏。
2003年,已全面停止了综合回收率小于50%的池浸工艺,2007年又全面停止了回收率小于70%的堆浸工艺。
因此,目前以上两种开采工艺在赣南已基本不被使用。
(3)原地浸矿工艺是在不剥离表土、不开挖矿石的情况下,将浸矿溶液(硫酸铵溶液)通过网格布置的注液井直接注入天然埋藏条件下的风化矿体,浸矿液在静压渗浸条件下,在渗流场中渗透,矿体由非饱和状态过渡到饱和状态,渗流场由不稳定状态过渡到稳定状态,进而产生稳定流动,在此过程中,浸矿剂溶液中的阳离子将吸附在粘土表面的稀土离子交换下来,稀土离子进入溶液,形成稀土母液,浸出的稀土母液或沿天然基岩隔水层面流向集液沟;或向负压封底收液面集中,并沿负压收液系汇集到集液池,再输送到水冶车间进行处理,得到湿式稀土。
赣南某离子型稀土矿区边坡土体对原地浸矿的响应研究
离子型稀土是我国独具特色的珍贵资源,但它的开发利用对矿区造成了严重的生态环境问题。
为减轻生态环境破坏和水土流失,提高稀土资源利用率,国家强制推行原地浸矿工艺。
然而,在原地浸取开采过程中,常常诱发滑坡灾害。
因此,有效防治滑坡灾害是原地浸矿工艺迫切需要解决的大问题,而目前对原地浸矿采场边坡变形破坏过程和成因机理缺乏深入了解是造成其难以有效防治的根本原因。
论文以赣南某离子型稀土矿原地浸矿滑坡为研究对象,在滑坡后壁系统采集矿石和表土样品,通过X射线衍射分析、化学分析、筛分和激光粒度分析,以及土壤薄片矿物鉴定和微结构研究,结合浸矿实验,分析其矿物成分、粒度分布和微结构的时空变化规律,旨在揭示边坡土体在物质成分和结构方面对原地浸矿的响应,分析边坡土体变形破坏过程,进而探讨滑坡成因机理。
研究结果表明,原地浸矿可大大促进钾长石风化形成伊利石(水白云母),使矿石膨胀性增强,强度变低;同时,使矿石颗粒粒度呈减小的趋势,但钾长石风化成伊利石的过程中释放出Si O2,后者发生重结晶,不仅石英含量升高,而且使其粒度变粗,使矿石由A型颗粒结构向B型颗粒结构转化,大孔隙增多;在长时间高强度注液条件下,细颗粒沿石英颗粒之间的大孔隙、裂隙向下迁移,由于矿石中粘土矿物含量高,大孔隙、裂隙之间的连通性较差,因此极易造成孔(裂)隙堵塞,使其附近矿石含水量增大,甚至饱和,粘土矿物膨胀加剧,矿石强度进一步降低,在注液压力和自身重力的作用下边坡发生变形破坏。
此外,有利的微地貌,如谷坡或冲沟上部,以及强降雨等往往也是发生滑坡灾害的外在条件和动力。
离子型稀土矿绿色高效浸取技术与理论研究进展*罗仙平1,2,3，李运强1，唐学昆1，马沛龙1，周贺鹏1,3（1.江西理工大学，江西赣州，341000；2.西部矿业股份有限公司，青海西宁 810006；3.离子型稀土资源开发及应用省部共建重点实验室，江西赣州341000）摘要：介绍了离子型稀土矿资源的特点，从浸出剂、浸出工艺的高效化、绿色化发展及浸出过程基础理论研究体系的完善等方面综述了离子型稀土矿浸出技术研究进展，并在此基础上提出了离子型稀土矿浸出过程的适应性有待提高，污染及地质灾害控制效果不佳等问题，建议进一步完善渗流规律、传质过程等基础理论研究，掌握尾矿中稀土及金属离子的二次迁移规律，加强浸出过程中边坡稳定性控制研究，重视低品位难浸离子型稀土矿的回收工作，以促进离子型稀土矿绿色高效提取技术的可持续发展。
关键词：离子型稀土矿；绿色高效浸出技术；原地浸矿；边坡稳定；基础理论Research progressofgreen and high efficientextractiontechniqueand theory ofIon-adsorbedtyperareearthore*LuoXian-ping1,2,3,Liyun-qiang1,Tang Xue-kun1,Ma Pei-long1, Zhou He-peng1,3( 1.Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000，China。
2. Western mining Limited by Share Ltd ,Qinghai Xining 810006 China。
3. Key Laboratory ofIonic-typeＲare Earth Ｒesources Development and Application, Ministry of Education, Ganzhou 341000，China)Abstract:The characteristic of the Ion-adsorbed type rareearthore is introduced. The research progress ofextractiontechnique of Ion-adsorbed type rareearthore is summarizedfrom the aspect of the Greening and high efficiency development and consummate of the basic theory system of the leaching process. On this basis, some problem such as the adaptation of the in-situ leaching process need improve, poor effect on controlling pollution and geological disasters are raised. In orderto promote sustainable development of green and high efficientexploitation technique of ionic-type rare earth ore, it is recommended that researches on basictheory of permeability rule and mass transfer processshould be further strengthened in the future，master the rule of secondary migration rule of rare earth and heavy metal ions in tailings, and recovery of low-grade ion-absorbed rareearth be emphasized,Keywords:Ion-adsorbedtyperareearthore。
离子吸附型稀土矿镁盐体系绿色高效浸取技术研究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发现。
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,是我国宝贵的战略矿产资源。
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、氟碳铈矿、混合型稀土矿等几乎只产轻稀土而缺乏中重稀土的问题。
目前工业生产普遍采用铵盐原地浸取工艺回收稀土,即采用硫酸铵作为浸取剂原地浸出离子吸附型稀土矿中的稀土,然后采用碳酸氢铵对浸出液进行除杂、沉淀富集稀土,最后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,带来严重的氨氮污染：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吨离子型稀土精矿则需要消耗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,对环境造成严重污染。
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、镁等营养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部分离子相稀土,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研究对象,在对稀土在粘土矿物中的吸附和迁移机理研究以及离子吸附型稀土矿浸取过程研究基础上,创新性的系统研究了镁/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。
主要研究内容和结果如下：1、通过对稀土离子在粘土矿物中的吸附和迁移研究,表明高岭土吸附镧、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-32.69 kJ/mol、-32.05 kJ/mol、-31.44 kJ/mol、-28.97 kJ/mol,从热力学角度证明了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。
试论离子吸附型稀土矿原地浸析采矿法作者：彭伟来源：《中国科技纵横》2018年第03期摘要：离子吸附型稀土矿是我国极为珍贵的一种稀土资源，而传统的露采池浸采矿法不仅能源利用率极低，而且对环境也造成了严重破坏，因而如何有效提升这一稀土资源的采矿效率就成了采矿行业所面临的重点问题。
因此，本文基于离子吸附型稀土矿的概况，重点分析了原地浸析采矿法的应用原理和流程，以供参考。
关键词：离子吸附型稀土矿；原地浸析；采矿法中图分类号：TD865 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0167-02离子吸附型稀土矿最早于上个世纪70年代在我国南方地区被发现，其是一种在世界范围内都极为稀少的稀土资源，但传统的露采池浸采矿法不仅造成了严重的环境污染问题，而且矿产利用率极低，而原地浸析采矿法则可有效解决上述问题。
因此，本课题对离子吸附型稀土矿原地浸析采矿法的研究具有现实意义。
1 离子吸附型稀土矿的概述1.1 成矿特性所谓的离子吸附型稀土矿，就是指在化学风化作用下，稀土丰度含量较高的花岗斑岩或者花岗岩等母岩分解成稀土离子并融入水溶液，水溶液的稀土离子沿着孔隙往下渗透时被黏土矿物吸附而生成的稀土矿物[1]。
由此可见，稀土离子的关键载体就是水溶液，因而离子吸附型稀土矿的成矿特性与矿区水资源的运动规律有着内在联系，即离子吸附型稀土矿的成矿特性为：稀土矿的底部是一个隔水层，因而可构成一个较为稳定的地下水溶液停滞层，离子吸附型稀土矿通常都富集于矿区的侵蚀基准面上方或者风化层的中上部、中部以及中下部，也就是地下水的变动层之中。
1.2 传统采矿法传统的离子吸附型稀土矿采矿法为露采池浸采矿法，其开采流程为：首先，清除矿产富集区上方的各类植被和表层土壤，其后，开采矿石，将矿石运输至浸析池并完成稀土的浸析作业，再次，清除浸析池中的尾砂，并对其进行集中堆弃。
但在实际的应用过程中，露采池浸采矿法却存在着诸多问题：（1）对矿区生态环境造成了严重污染与破坏，根据相关资料显示，每吨稀土资源需清除1500-2000m3的表层土壤、破坏150-200m2的草本植被以及占用150-200m2的土地，而这就极大破坏了矿区环境，造成了严重的水土流失。
离子型稀土矿浸出渗流规律与调控方法研究近年来，常见的离子型稀土矿（包括重金属）浸出渗流规律及调控方法研究受到国内外研究人员的广泛关注。
离子型稀土矿浸出渗流作为矿物浸出渗流的一种类型，其特殊的主要质土元素及离子性质、复杂的水相系统，以及高示踪剂的离子平衡模式，影响了渗流结果。
本文通过对离子型稀土矿浸出渗流规律的探讨，重点介绍了离子型稀土矿浸出渗流规律及调控方法，旨在为矿山工程实践提供理论指导。
一、离子型稀土矿浸出渗流规律1、离子型稀土矿浸出特性离子型稀土矿包括重金属，具有特殊的质土元素及离子性质，如钙、镁、铝等，并且其酸溶性矿物高度分解会产生较多的H+和 OH-，存在大量溶解度较低的离子对，如Na+、Mg2+、Ca2+等，有利于溶解管理。
2、离子型稀土矿的高示踪剂的离子平衡模式离子型稀土矿的高示踪剂的离子平衡模式是指矿物浸出过程中溶解离子的平衡关系。
当离子型稀土矿的溶解强度增加时，溶解的离子会先从矿物表面溶解出来，经反复搅拌，可以形成多种稳定的离子对，从而达到离子平衡。
3、离子型稀土矿浸出渗流规律离子型稀土矿浸出渗流规律是指渗透液与渗透溶液之间的变化规律。
渗透液受到矿物浸出的影响，离子的结合作用会影响渗透液的性质，从而影响渗流速率，增加对渗透液中土壤有机质与重金属离子的结合作用。
因此，渗流过程中渗透液与渗透溶液之间物质迁移关系将会产生变化，从而影响渗流规律。
二、离子型稀土矿浸出渗流调控方法1、防止矿物浸出防止矿物浸出是有效调控离子型稀土矿浸出渗流的重要方法，可以通过对矿物表面涂覆表面处理剂来防止溶解离子的脱落，以阻止矿物的溶解，从而抑制离子型稀土矿的浸出渗流。
2、改变渗透液的性质在改变渗透液的性质中，增加渗透液的酸碱度可以减轻离子型稀土矿浸出渗流的影响。
常用的方法有：（1）采用酸性溶液作为渗透液，以调节渗透液中溶解离子的平衡，有限度地减少离子型稀土矿浸出渗流；（2）采用离子交换法，通过向渗透液中添加电解质或吸附剂，改变渗透液中溶解离子的平衡，减轻离子型稀土矿浸出渗流的影响。
