镁盐复合浸取剂浸取南方离子吸附型稀土矿研究进展

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我国南方离子吸附型稀土矿富含中重稀土元素,是宝贵的战略矿产资源。针对该矿的特点,我国科技工作者发明了钠盐、铵盐浸取稀土技术,解决了超低品位稀土矿的开采难题。目前工业生产普遍采用硫酸铵原地浸矿工艺,每生产1吨稀土矿(REO>90%)消耗7-9吨硫酸铵,大量的氨氮进入土壤和地下水,对环境造成严重污染。另外,浸取尾液含大量氨氮,难以处理达标。本文提出了采用硫酸镁为主体的复合浸取剂浸取离子吸附型稀土矿。首先采用浸泡浸取的方法对各浸取剂浸取能力进行对比,同阳离子浓度的情况下,二价镁、钙离子的浸取能力高于一价钾、铵离子;浸取剂中亚铁离子、亚硫酸根离子等还原性离子能使原矿中胶态相和矿物相中的部分铈(主要为Ce(OH)4和方铈矿)还原浸出,使浸出液中铈的配分提高了约1倍;浸取剂浓度提高,稀土浸出率大幅提高,在相同阳离子浓度下(0.2mol/L),硫酸镁对的稀土浸出率比硫酸铵浸取提高了1 3%左右,结果见下表。采用柱浸的方法对硫酸镁浸取离子吸附型稀土矿的过程及影响因素进行了研究。研究表明:硫酸镁浸取离子吸附型稀土矿属于内扩散控制,其浸取动力学方程为:1-2/3η-(1-η)2/3=0.053 r0-0.377exp(-(1.026×103)/(8.314T))×t。在优化工艺参数条件下,稀土浸出率达95%以上,同时铝的浸出率较硫酸铵浸取降低了15%以上。硫酸镁浸取稀土矿后,稀土尾矿中残余的可交换性镁量为560mg/kg。为了避免土壤中交换性钙、镁、钾、铵元素的失衡,本文还对不同亚铁、镁、钙、钾、铵比例的浸取剂进行了研究,在有效降低了硫酸铵用量的同时,实现了胶态相和矿物相稀土的部分浸取,提高了稀土浸出率。此外,通过调节浸取剂中各阳离子比例,提供并补充南方红壤区缺乏的镁、钙等营养元素,使浸取尾矿中钙镁等元素含量和比例符合植物生长需要。而且尾液中的镁离子等可以通过中和沉淀的方式进行处理达到国家排放标准,实现离子吸附型稀土矿的生态友好浸取。
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