【摘 要】
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风化壳淋积型稀土矿是我国重要的中重稀土来源,近年来备受专家学者关注,其开采具有较高商业价值。目前,国内外有关专家对其开展了大量的机理与工业生产研究,获得的科研成果丰硕。针对现有的原位浸矿开采方式所存在的问题,在减少铵盐用量、保持环境友好的基础上,探究了羧酸盐浸出风化壳淋积型稀土的体系,同时对稀土和杂质铝的浸出规律及机理进行了全面分析。研究通过开展室内柱浸试验模拟原地浸出工艺,在乙酸铵分别与甲酸铵、
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风化壳淋积型稀土矿是我国重要的中重稀土来源,近年来备受专家学者关注,其开采具有较高商业价值。目前,国内外有关专家对其开展了大量的机理与工业生产研究,获得的科研成果丰硕。针对现有的原位浸矿开采方式所存在的问题,在减少铵盐用量、保持环境友好的基础上,探究了羧酸盐浸出风化壳淋积型稀土的体系,同时对稀土和杂质铝的浸出规律及机理进行了全面分析。研究通过开展室内柱浸试验模拟原地浸出工艺,在乙酸铵分别与甲酸铵、柠檬酸铵在复配条件下作浸取剂的基础上,考察了两种体系下不同浸取剂比例、浓度、浸取温度、初始p H等条件对风化壳淋积型稀土浸矿效果的影响规律以及稀土和铝在浸出过程中的传质效果,并且通过浸取动力学对浸矿过程进行了分析,为高效、低耗、环保地浸取风化壳淋积型稀土矿提供新的途径,也为现阶段新型浸矿剂的推广及工业应用提供理论依据。主要研究内容和成果如下:(1)考察了不同羧酸盐体系下浸取剂比例、反应温度、浸取剂初始浓度以及p H等因素对风化壳淋积型稀土中稀土离子和杂质铝的浸出效果的影响,结果表明在一定程度上提高铵根浓度或浸取环境温度均可以提高稀土和铝的浸出率。而在强酸条件下浸取仅能提高铝的浸出率。乙酸铵和柠檬酸铵在复配条件下进行柱浸的最优工艺为:在柱浸模拟时液固比为2:1的条件下,调整两种羧酸盐摩尔比7:3、铵根浓度0.15mol/L、浸取环境温度设定40℃,调节浸取剂初始p H为4左右,此时,稀土浸出率可达95%以上。乙酸铵复配甲酸铵最佳工艺为:摩尔比3:7、铵根浓度0.2mol/L、浸取温度50℃、p H4-6,此条件下稀土浸出率可达90%。随着浸取表观速率的增大,浸取的速度也随之加快。发现乙酸铵复配甲酸铵时的表观浸出速率要大于复配柠檬酸铵。(2)研究了稀土和铝在羧酸盐浸出系统中的浸出动力学,其中稀土、铝的浸出是由内扩散动力学所控制的,浸取反应活化能分别为14.9及19.1k J/mol,稀土和铝的反应级数分别为0.98和0.79。建立了关于温度和浓度的内扩散动力学方程,通过采用柱浸工艺对风化壳淋积型稀土进行浸取动力学研究,为高效、低耗、环保地浸取稀土矿物开辟了一条新途径,这对当前新型浸取剂的推广和工业化应用具有一定的指导意义。(3)使用色谱塔板理论对不同条件下乙酸铵复配柠檬酸铵体系的浸矿过程进行分析,得出不同的羧酸盐摩尔比对稀土和铝的浸出差异较大,柠檬酸铵浓度较高的组,在初始浸出阶段浸出稀土浓度较高,在比例为1:9时,HETP最小,浸出效率最高,说明了柠檬酸铵在复配浸取剂中的重要作用。比例为7:3时,HETP也较小,稀土浸出率最高。在一定范围内,提高浸取剂浓度、升高温度都会使HETP减小,从而提高稀土和铝的传质效率。在浸取剂酸碱度为4时,稀土浸出速度快,最终浸取率高。
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