离子吸附型稀土分异及高效浸取的基础研究
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风化壳离子吸附型稀土矿体特征及分布规律浅析---以尤溪管前为例能源开发1S S N 名炫軺IS S N 1672-9064C N 35-1272/T K林明义(福建省196地质大队福建漳州363007)摘要尤溪县管前矿区稀土矿体为风化壳离子吸附型,主要赋存于志留纪正长花岗岩和早侏罗世花岗岩的风化壳中。
通 过对本区花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿的成矿条件(母岩、地形地貌、后期构造改造)及成矿过程成因分析,和矿体形态规 模、质量品位、浸取率及稀土配分和不同时代花岗岩含矿性等矿体地质特征分析,浅析本区稀土矿体的分布规律。
关键词离子吸附型成矿母岩矿床地质矿体地质分布规律中图分类号:P 618.605 文献标识码:A 1项目概况尤溪县管前矿区位于福建省尤溪县246。
方位,直距约 21.9km 。
矿区地理坐标:东经117。
56忆45〃~118。
00忆00〃;北纬 26。
05忆00义耀26。
11忆15义。
2矿床地质(1)地层及岩浆岩。
区内出露地层为侏罗系梨山组和第四纪,侵入岩为志留纪正长花岗岩、早侏罗世正长花岗岩和 晚侏罗世二长花岗岩,详见区域图1。
志留纪正长花岗岩岩性以似斑状中粗粒黑云母花岗岩 为主,早侏罗世正长花岗岩岩性以中细粒花岗岩为主,2者 为矿区的主要成矿母岩。
其中,志留纪正长花岗岩矿物主要 由钾长石、斜长石、石英和黑云母组成,并见高岭石和绿泥石 等次生矿物,斑晶主要为钾长石斑晶。
经岩石化学特征分析:Si 〇2 含量偏低,Al2〇3、CaO、Na2〇 略偏低,Fe2〇3、FeO 、MgO 、 K20偏高。
岩石化学参数特征:岩石为钙碱系列,属铝过饱和 类型“S ”型花岗岩,与华南改造型花岗岩相似。
据区域地质资 料,该岩体稀土元素总量平均为366.02x 10-6,LREE/HREE 为 7.69。
早侏罗世正长花岗岩化学特征及参数特征与志留纪正 长花岗岩相似,均为“S ”型花岗岩,该岩体稀土元素总量平均 为 143.56x 10-6,LREE/HREE 为 5.00。
离子型稀土原地浸矿开采技术适用性评价与分类赵彬;佘宗华;康虔;王新民【摘要】In view of the existing problems in mining of ion-absorbed-type rare earth deposit, such as lower comprehensive utilization and serious environmental pollution, an applicability evaluation chart was prepared for in-situ leaching mining method with a rating system of "excellent, very good, good, fair, poor, NA" in terms of geological, hydrogeological and engineering geological conditions of ion-absorbed-type rare earth deposit. The in-situ leaching technique was then further classified into three kinds of mining methods, including natural floor and open drain collection method, artificial floor and underground drain collection method, natural floor plus auxiliary roadway collection method, which can be used to scientifically plan the mining of ion-absorbed-type rare earth deposit in an orderly way.%针对当前离子型稀土矿原地浸矿开采资源综合回收利用率低、环境污染严重等问题,从离子型稀土矿床地质条件、水文地质条件及工程地质条件3方面入手,制订了原地浸矿技术适用性对照表,采用极好、很好、好、一般、差、不适用等标度词评价原地浸矿开采技术适用性,并将原地浸矿划分为天然底板明沟集液法、人造底板暗沟网集液法、天然底板明沟+辅助巷道法3种采矿方法,指导离子型稀土矿山科学规划、有序开采.【期刊名称】《矿冶工程》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】5页(P6-10)【关键词】离子型稀土矿;原地浸矿;适用性评价【作者】赵彬;佘宗华;康虔;王新民【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙 410083;中国五矿集团公司五矿勘查开发有限公司,北京 100010;长沙矿冶研究院有限责任公司,湖南长沙410012;南华大学环境保护与安全工程学院,湖南衡阳 421001;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TD865离子吸附型稀土矿也称为风化壳淋积型稀土矿,是富含稀土元素的中酸性岩浆岩、火山岩或火山碎屑岩风化后,稀土元素经淋积富集吸附在风化壳粘土矿物中而形成,主要产出于江西、福建、广东、广西、湖南等地。
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浅论南方离子型稀土的分析测定作者:廖晓芳来源:《环球人文地理·评论版》2015年第04期摘要:离子型稀土是我国特有的一种新型的稀土矿产资源,南方离子型稀土更是我国独有。
对离子型稀土的分析测定,关系到稀土资源的有效开发利用。
而我国对离子型稀土的分析测定方法的研究也从未停止过脚步。
针对离子型稀土的分析测定方法的演变,本文作了浅论。
关键词:南方离子型稀土;配分;分析测定一、关于南方离子型稀土稀土是稀土族元素的简称。
有着“新材料之母”、“工业维生素”、“工业味精”之称的稀土被广泛应用于13个领域的40多个行业,包括航天航空、电子、交通、医疗卫生等。
稀土资源大多具有尖端用途,例如生产电动汽车电池、太阳能汽车电池、平板电视以及飞机发动机引擎等都需要用到这类资源。
尤其是中重稀土,更是发光材料、激光材料、光导纤维、陶瓷材料等的重要成分,与尖端科技产品和高新技术材料密切相关。
离子型稀土是我国特有的一种新型的稀土矿产资源。
南方离子型稀土(或称风化壳淋积型稀土资源),一类宝贵的中重稀土资源,属我国独有。
我国南方七个省区包括广东、广西、福建、浙江以及江西、湖南、云南等地,拥有丰富的离子型稀土资源。
与四川、山东及包头的稀土资源相比,这里的离子型稀土资源铈含量偏低,品位不算高,除了这一点外,其他元素则都比较丰富,稀土元素配分齐全,放射性比度低,高科技应用元素多,高附加值元素含量高,尤其是中重稀土含量高,综合利用价值大。
因而,我国南方离子型稀土的保护性开发及其对环境的影响一直备受国内外人们的广泛关注。
稀土按资源类型大致可以分为轻稀土和重稀土两类。
可以说,无论元素种类还是配分形式,我国南方风化壳淋积型中重稀土资源都是世界上任何国家无法比拟的。
而自有知识产权的独特的稀土分离工艺,为我国稀土产业的发展做出了突出贡献。
二、南方离子型稀土的分析测定对于南方离子型稀土,即使利用多种传统的选矿方法也不能有效地富集稀土矿物,因为入选物料与选出物料的金属不平衡,选矿过程中不断出现金属流失的现象。
离子型稀土矿原地浸出开采工艺技术规范编制说明(预审稿)离子型稀土矿原地浸出开采工艺技术规范国家标准编制说明一、工作简况1. 任务来源及计划要求根据全国稀土标准化技术委员会[2013]21号《关于编制2014年稀土国家、行业标准项目计划的通知》的文件精神,国家标准《离子型稀土原地浸出开采工艺技术规范》的制定工作由赣州有色冶金研究所负责起草,项目完成时间为2015年。
2. 起草单位情况和主要工作过程2.1 起草单位情况赣州有色冶金研究所(以下简称“赣研所”),正式成立于1952年,现隶属于江西钨业集团有限公司,并承担江西钨业集团有限公司技术中心的工作职责。
是一个集有色金属矿业采矿、选矿、冶金工业技术研究、钽铌等矿及制品分析检验、新材料研发、三废治理、选矿设备制造,以及钨、稀土选矿、分离自动化控制等多个专业研究开发、非煤矿山采选工艺、稀土原地浸矿开采、分离、稀土金属冶炼工艺设计、安全生产、职业卫生检测检验咨询服务为一体的综合性研究所。
自建所以来,先后完成各类科研课题、工程试验项目1900多项,取得科研成果1000余项,获省部、国家奖190余项,其中国家级奖22项,省部级153项,专利23项,制定与修订钨、稀土、钽铌精矿及其制品和分析检测方法国家、行业标准73项。
赣研所在离子型稀土开发、分离、金属冶炼工艺技术研究处于行业国际领先水平,是“离子型稀土”的发现及命名单位,是“离子型稀土原地浸矿新工艺”、“江西稀土洗提工艺”的发明单位。
研发的第一、第二、第三代离子型稀土洗提工艺,开发的成套离子型稀土冶炼工艺及设备,不仅揭开了赣南稀土工业生产的序幕,而且为江西省稀土产业的形成和发展壮大提供了强大的技术支撑。
12.2 主要工作过程2013年11月18日至20日,苏州年会提出制订《离子型稀土原地浸出开采工艺技术规范》,并列入2014年稀土国家、行业标准项目计划。
赣州有色冶金研究所接到起草任务后,立即与赣州稀土矿业有限公司、赣州科源稀土资源开发有限责任公司共同成立了标准编制小组。
离子吸附型稀土分异及高效浸取的基础研究
稀土是高科技领域和国防科技中的关键材料,也是节能环保和满足美好生活
要求所必须的先进材料。近十年来,随着新的稀土工业污染物排放标准的实施,
人们在广泛的稀土新功能发现和新材料制备的研究中对于环境保护和稀土资源
利用效率给予了更大的关注。离子吸附型稀土是一类具有重要战略意义的富含中
重稀土的特色资源和基础材料。本研究从其矿床矿物特征、稀土迁移分异和浸取
机制、高效绿色提取方法以及废水处理等多个环节开展了系统的研究。
1、离子吸附型稀土迁移活性与分异程度评价方法:定义了相对分异值概念及
其计算方法,并用于评估离子吸附型稀土的分异特征。研究结果表明:由于矿床的
不均匀性,其磨蚀pH值,稀土含量以及富集倍数随矿井深度的变化并不呈规律性
变化。而稀土配分和相对分异值的变化则呈单调的上升或下降趋势,可以直接用
于评估稀土元素沿某一方向或在某一区域的迁移和分异特征。其中,相对分异值
还可以反映单位稀土元素对分异的贡献程度。
为此,选择龙南、全南、安远、寻乌等地的几个代表性离子吸附型矿床,以可
浸取稀土离子为研究对象,评估了各稀土元素在矿床中的空间分布,以及在垂直
方向、粒级之间和水平方向上的迁移活性和分异规律。证明稀土在矿床中的分异
具有明显的区域特征,稀土的迁移方向和程度与水流方向和磨蚀pH相关。全南某
矿点1~6米和6~8米两个区域内各稀土元素的相对分异值证明:该矿层从上到
下方向,铈镨钕的迁移是惰性的,而钐以后的中重稀土为迁移活性的,分异界限在
Nd-Sm之间,而镧在上下两个区域内的迁移特征不同。首次观察到相对分异值随
稀土原子序数增大而呈现的四分组现象。
说明矿床中稀土元素的迁移是它们水解和吸附特征的综合表现,而磨蚀pH
值是决定迁移吸附和沉淀析出相对贡献程度的关键因素。对铈的迁移和吸附、解
吸特征研究结果表明:铈元素从表层到内层方向配分值和相对分异值的急剧减小
确实是与铈的被氧化能力相关,但并不是文献中所述的形成了氢氧化铈所致。矿
层中的绝大多数铈仍然可以用中性电解质溶液浸出的事实证明,少量铈的被氧化
以及四价和三价铈的共存可以大大提高铈的被吸附能力,使其迁移受到限制。因
此,黏土矿物对稀土离子的吸附能力除了随三价稀土离子水合离子半径的单调变
化之外,还存在着由于其形成四价或两价离子的趋势大小对吸附能力的增强和减
弱的贡献。
这种氧化还原能力与其4f轨道上的电子填充数直接相关。而四分组现象的
出现则说明存在着4f轨道电子填充数为3,7,10时的相对稳定状态。认为在水溶
液中,同样存在稀土的混合价态现象并且取决于4f轨道的电子态。另外,根据铈
的迁移特征可以确定所处区域是属于原积型还是坡积型风化壳。
据此,发现寻乌某矿点的中心区域为原积型风化壳,铈的配分值和分异值随
深度下降明显,而边沿区域为坡积型风化壳,铈的配分均较高,且随空间位置没有
显著差异。2、稀土分异与矿物组成和景观位置的相关性研究:比较研究了龙南关
西某稀土矿点4个典型景观位置(分水岭、山脊梁、侧边坡和尾边坡)上稀土的分
异规律,并对山脊梁处采样井中的矿物进行了 XRD、SEM、IR、粒度分析和吸附性
能表征。在-700目样中,主要矿物为石英,伊利石,高岭石;表层lm处为石英,伊
利石,高岭石;底层7m处则为高岭石,埃洛石。矿样的磨蚀pH值除表层较低外,
其余均在6左右,且变化规律不明显;该矿点的稀土均为右倾型的轻稀土配分模
式,稀土富集在0~3m的近表层。
稀土离子的分异具有典型的分区域迁移活性,在分水岭景观位置,从上到下
表现出与以往完全不同的轻稀土富集方向。这种分异特征可以用该位置水流的侧
向流动和重稀土的侧向迁移来解释。在下脊梁以及侧边坡景观位置,重稀土分异
指示的迁移方向是2-3米区域,且在侧面坡位置上重稀土的富集位置要更低一些,
这也是侧向水流导致的结果。稀土分异指示的水流方向与富集区域有关,但不完
全匹配,重/轻稀土比值大的区域应该是渗流脉络通畅之处。
3、稀土浸取的电解质类型和pH值依赖性及高效浸取方法:证明了各种电解
质浸取稀土的浸取率与黏土矿物zeta电位之间有线性关系,而且其斜率与阴阳
离子种类相关。基于颗粒表面的双电层模型和zeta电位测定结果,提出了电解质
溶液交换浸出稀土的机理,用于说明各种电解质的阴阳离子对稀土离子浸出的能
力次序及机理,以及导致尾矿滑坡塌方的原因。提出了通过采用高价离子电解质
浸取和尾矿石灰水护尾来提高稀土浸取率和稳定尾矿、减少废水排放的新方法。
基于浸取溶液pH值与稀土及共存离子浸取率之间的依赖关系,将离子吸附型稀
土区分为易浸取稀土和难浸取稀土两个部分,并证明这两部分稀土的比例与矿体
磨蚀pH值和交换pH值相关。
结合前述分异规律受矿体磨蚀pH值的影响关系,探讨了提高离子吸附型稀
土提取效率的途径和方法。对于磨蚀pH值和交换pH值较高的矿样,尤其是其中
的细颗粒黏土矿中,难交换稀土的比例较高,需要在纯无机盐溶液浸取稀土后再
增加酸性浸取段才能保证稀土有高的浸取率。为此,提出了分阶段浸取稀土并用
石灰水护尾的新流程。若用硫酸铝代替酸溶液用于二段浸矿,可以在提高稀土浸
取率的同时,回收尾矿中的残留铵,减少雨水浸淋废水中污染物的浓度,满足达标
排放要求。
结果表明:增加石灰水护尾后,模拟降雨淋出废水中的Th,U,Pb量仅为传统
工艺的9%,4%,6.3%,大大提高了尾矿的安全稳定性;4、黏土矿物和水生植物处理
低浓度稀土含铵废水:研究了水生植物水葫芦从低浓度含铵废水中吸收富集稀土
并使废水达标排放的方法和工艺条件。设计的多级水生植物净化流程对极低浓度
稀土溶液净化后,氨氮可降到4.36ppm,稀土浓度低于0.5mg/L,达到了排放要求。
而采集的水葫芦可以用于回收稀土和生物质能转化。为矿山废水处理和资源回收
利用提供了新途径。
基于黏土矿物对低浓度稀土的吸附能力,提出了以尾矿和黏土矿物为吸附材
料的低浓度废水处理技术,实施的二次成矿模型大大提高了资源回收利用率,减
少了废水排放。根据离子吸附型稀土资源开发的环境工程模式,提出了包括资源
勘探、水流方向预测、浸取剂和浸取方式选择、稀土萃取和沉淀富集、尾矿修复
和废水处理等技术在内的综合流程及其技术依据,为离子吸附型稀土的高效绿色
提取奠定了很好的基础,具有广阔的应用前景。