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冶金百科 | 国内稀土冶金发展趋势 - 离子型稀土提取

2023-12-27 09:49:12 来源:中冶有色技术网
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简介:依据我国离子吸附型稀土矿的分布特性和资源特点,可从以下几个方面深入开展离子吸附型稀土矿绿色提取技术研究:(1)离子吸附型稀土矿的地球化学。探讨稀土元素在风化体系中的迁移富集规律,进一步证实稀土配分的铈亏效应、富铕效应、分馏效应和钆断效应,丰富稀土元素的地球化学和无机化学理论。
依据我国离子吸附型稀土矿的分布特性和资源特点,可从以下几个方面深入开展离子吸附型稀土矿绿色提取技术研究:

(1)离子吸附型稀土矿的地球化学。探讨稀土元素在风化体系中的迁移富集规律,进一步证实稀土配分的铈亏效应、富铕效应、分馏效应和钆断效应,丰富稀土元素的地球化学和无机化学理论。

(2)浸取方式:

1)离子吸附型稀土矿原地浸出技术受地质条件的制约存在不可控性,已经产生了严重的资源浪费和环境污染问题,在实际生产过程中往往会出现浸出周期长、药剂耗量大、母液浓度和稀土浸出率低等问题。针对原地浸矿存在的问题开展系统的基础及工程化应用研究日趋迫切,需要从地球化学的角度来研究资源勘探和开采技术的新方法。如通过测定矿中不同部位的稀土含量和配分,结合矿床矿物特征参数来构建稀土元素空间分布图和成矿踪迹图;从稀土元素含量和配分变化图来分析出矿层在成矿过程中液流的实际方向,选择科学合理的浸矿方式,指导原地浸矿的布液作业,做到寻迹浸矿,从而取得效率最高、原料最省的效果等。此外,还应继续选择寻找有利于环境保护的新工艺,以提高机械化程度和尾渣的综合治理效果;对于某些复杂地形的稀土矿床,研究离子型稀土原地浸矿工艺人造底板构建技术等,实现人工控低,减少渗漏等。

2)对于一些地质条件复杂的稀土矿床,或盗采的残次矿,堆浸工艺适应面相对较广,但缺乏堆浸过程的理论指导。因此,需要进行离子吸附型稀土矿堆浸工艺的动力学和水动力学研究【L4】,认识堆浸过程规律,建立堆浸过程的数学模型,以提高浸出速率和稀土的浸出率,为百万吨级的巨堆堆浸工艺开发提供理论基础。此外,对于不同地质条件的山体,研究形成多种工艺的组合,创建和丰富具有自主知识产权的离子吸附型稀土矿的多种方法的浸出理论和技术。

3)离子吸附型稀土矿原地浸出工艺对保护矿山植被有很大优势,但常常因注液不当导致山体滑坡。因此,需要在浸取剂的扩散、渗流规律及边坡稳定性控制方面进行深入研究;研究注液方式和强度对山体的应力影响程度和机理等,防止水体滑坡等地质灾害的发生;同时还需要研发能抑制黏土矿物膨胀的助浸剂,从多角度防止山体滑坡等地质灾害的发生。

(3)浸取剂和助浸剂开发:

1)通过对其浸取机理及矿物土壤特性的研究,开发选择性强、适应性广、浸取能力强、绿色无污染的新型无氨混合协同浸取剂,是今后的主要发展趋势,其中尤以镁盐体系的浸取剂最具优势和推广价值。

2)随着离子吸附型稀土矿开发的深入和延续,矿石日趋贫杂化,出现了越来越多的低品位难浸离子吸附型稀土矿,而现有工艺难以实现对这些资源的有效利用。因此,加强对低品位难浸离子吸附型稀土矿、半风化离子吸附型稀土矿回收工艺的开发与研究,开发适应性广、选择性强(抑杂浸出添加剂)、强化效果明显的助浸剂也是实现离子吸附型稀土矿资源的可持续利用的一个重要方向。此外,进一步提高浸取率和充分利用稀土矿资源和矿石中有用成分的综合利用,如离子相和胶态相稀土的共同提取是今后努力的方向。

3)加强浸矿后的尾矿和尾矿体中的残留浸取剂、浸取助剂的分解及迁移富集研究,了解残留浸取剂、浸取助剂的在土壤中降解反应和降解速率和过程,强化和控制浸取剂降解。研究新型浸取剂和浸取助剂的循环回收。

(4)浸出液富集技术:

1)通过对不同沉淀剂沉淀机理及沉淀效果的研究,筛选和调配出绿色环保高选择性的沉淀剂,使其在沉淀过程中不引人杂质,并实现沉淀剂的循环利用和无害化,将是今后沉淀法富集稀土浸出液的研究方向。例如,对于碳酸盐(碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸钠等)沉淀法,应不断提高晶型碳酸稀土沉淀工艺的适应性,提高产品质量;而对于碱性沉淀剂(氧化镁、氧化钙等),要重点研究晶形氢氧化稀土沉淀以及杂质控制机理。

2)溶剂萃取法,尤其是分步离心萃取法,能直接获得高浓度稀土溶液,直接应用于单一高纯稀土的萃取分离提纯过程,同时实现轻中重稀土的萃取分组消除稀土沉淀、焙烧、酸溶等工序,节省沉淀剂等材料消耗,大幅度提高稀土回收率、降低成本,符合绿色化学提取稀土的特点。下一步将开发更大型离心萃取设备,进一步提高处理能力和产业规模,提高溶解损失萃取剂的溶解损失富集回收效率,制定传统技术规范并大规模推广应用。

(5)尾矿的综合利用与生态修复。应重视尾矿中稀土及重金属离子二次迁移规律的研究,为有效防止离子吸附型稀土矿在开采后对周边环境造成污染提供理论支撑。同时探讨不同浸矿方式、不同浸取剂的条件下尾矿的性质,进一步研究不同类型尾矿的综合利用及修复。重点研究浸出尾液和淋滤水中低浓度稀土的高效提取技术,如吸附法、萃取法等。

(6)离子吸附型稀土矿提取过程放射性问题。目前对南方离子型稀土放射性核素迁移和分布缺乏系统的研究,这些放射性元素在分离过程中进一步分散,导致生产环境中放射性污染面积增加,并且处理这些放射性元素难度进一步加大,因此需要从放射性防护或环境保护,甚至放射性资源回收的角度对离子吸附型稀土矿提取过程的放射性走向分布、污染强度进行深入研究。
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