離子型稀土礦無氨浸出研究

賴蘭萍 歐陽紅 伍 鶯 陳冬英

(贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000)

·稀土工程(與江西理工大學(xué)稀土學(xué)院合辦欄目)·

離子型稀土礦無氨浸出研究

賴蘭萍 歐陽紅 伍 鶯 陳冬英

(贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000)

為從源頭上解決離子型稀土礦以硫酸銨溶液為浸礦劑所帶來的氨氮廢水污染問題，以贛南某離子型稀土礦為對(duì)象，開展了離子型稀土礦無氨浸出研究。首先通過探索試驗(yàn)比較了硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鎂、硫代硫酸鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉、氯化鎂及A1、A2、A3、A4、A5與硫酸銨的浸礦效果，結(jié)果顯示，A2～A5可取得與硫酸銨較接近的浸出率，而其他8種非硫酸銨浸礦劑的浸出率都太低。在探索試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)A2～A5和硫酸銨進(jìn)行了浸礦擴(kuò)大試驗(yàn)，結(jié)果顯示，A2、A3和A5均可獲得與硫酸銨近乎相同的浸出率(分別為95.25%，95.01%，95.18%和95.05%)，但A3和A5的浸礦周期(分別為92和127 h)分別比硫酸銨的浸礦周期(58 h)增加了58.62%和118.97%，而A2的浸礦周期(48 h)比硫酸銨的浸礦周期縮短了17.24%。進(jìn)一步對(duì)A2和硫酸銨所得浸礦擴(kuò)大試驗(yàn)浸出液進(jìn)行化學(xué)多元素分析，發(fā)現(xiàn)兩者REO的濃度及雜質(zhì)Fe、Al、Si、Ca的濃度都很接近。以上結(jié)果表明，A2不僅可取代硫酸銨實(shí)現(xiàn)離子型稀土礦的無氨浸礦，而且可較大幅度地縮短浸礦周期。

離子型稀土礦 氨氮廢水 無氨浸礦

我國離子型稀土礦主要分布于廣東、江西和湖南等地，儲(chǔ)量占世界同類資源的90%，具有配分齊全、高附加值元素含量高、放射性比度低、高科技應(yīng)用元素多、綜合利用價(jià)值大等突出優(yōu)點(diǎn)[1-3]。原地浸礦方法已在離子型稀土礦山得到了廣泛應(yīng)用[4]，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。該方法主要采用硫酸銨溶液作為浸礦劑，稀土浸出率可達(dá)90%以上，具有設(shè)備簡單、操作容易、投資少、收效快等特點(diǎn)[5]。但是，長期使用硫酸銨溶液作為浸礦劑會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[6]。因此，有必要尋找能夠替代硫酸銨溶液的無氨浸礦劑，從源頭解決離子型稀土礦山的氨氮污染問題。本研究經(jīng)廣泛比較，篩選出1種無氨強(qiáng)電解質(zhì)A2，可取得與硫酸銨相近的離子型稀土礦浸礦指標(biāo)，并可較大幅度地縮短浸礦周期。

1 離子型稀土礦浸礦原理

離子型稀土礦中的稀土元素主要是以“離子相”存在而不是以“礦物相”存在，即90%左右的稀土元素是呈陽離子態(tài)吸附在黏土礦物表面。一些電解質(zhì)中的陽離子具有比這些離子相稀土更活潑的化學(xué)性質(zhì)，可與這些離子相稀土發(fā)生交換而使其進(jìn)入溶液中[7-8]。這就是離子型稀土礦浸礦的基本原理，可表示為

[Al2Si2O5(OH)4]m·nRE3++3nMe+=

[Al2Si2O5(OH)4]m·3nMe++nRE3+．

2 試樣和試劑

離子型稀土礦試樣取自贛南某離子型稀土礦礦區(qū)，其離子相稀土的含量為0.097%，水分含量為10.86%。

所用配制浸礦劑的電解質(zhì)試劑包括化學(xué)純硫酸銨、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鎂、硫代硫酸鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉、氯化鎂及A1、A2、A3、A4和A5，其中A1、A2各為1種無氨強(qiáng)電解質(zhì)，A3、A4和A5各為2種無氨強(qiáng)電解質(zhì)的混合物。

3 試驗(yàn)方法

(1)將一定量原礦均勻裝入浸礦柱(探索試驗(yàn)時(shí)浸礦柱規(guī)格為φ80 mm×1 000 mm，擴(kuò)大試驗(yàn)時(shí)浸礦柱規(guī)格為φ150 mm×2 000 mm)，然后加入體積與礦石所占體積相同的一定濃度的浸礦劑。

(2)待所加浸礦劑穿透礦石(礦石面露出)后，在保持液面始終高出礦石面10 cm的條件下向柱內(nèi)不斷注入頂水(浸礦劑)，以擠出已完成交換作用的浸出液[9]，并每隔15 min截取少量浸出液樣品檢測其稀土濃度。

(3)當(dāng)所截取樣品的稀土濃度不再下降時(shí)，停注頂水，結(jié)束浸礦，按下式計(jì)算稀土浸出率：

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 浸礦探索試驗(yàn)

采用φ80 mm×1 000 mm進(jìn)行浸礦探索試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 浸礦探索試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of exploring ore leaching experiment

由表1可以看出：A2～A5溶液的浸礦效果較接近硫酸銨溶液的浸礦效果，稀土浸出率都在90%以上，有望成為離子型稀土礦的無氨浸礦劑；而其他8種非硫酸銨浸礦劑的浸出率太低，最高僅為88.14%。

4.2 浸礦擴(kuò)大試驗(yàn)

根據(jù)浸礦探索試驗(yàn)結(jié)果，選擇A2～A5與硫酸銨在φ150 mm×2 000 mm浸礦柱中進(jìn)行浸礦擴(kuò)大試驗(yàn)對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 浸礦擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of extending ore leaching experiment

從表2可以看出，濃度為5%的A2、A3和A5溶液均可獲得與濃度為2%的硫酸銨溶液近乎相同的浸出率，但濃度為5%的A2和A5溶液的浸礦周期分別比濃度為2%的硫酸銨溶液的浸礦周期增加58.62%和118.97%，而濃度為5%的A2溶液的浸礦周期比濃度為2%的硫酸銨溶液的浸礦周期縮短17.24%。因此，從稀土浸出率和浸礦周期來看，應(yīng)選擇A2取代硫酸銨實(shí)現(xiàn)離子型稀土礦的無氨浸礦。

對(duì)濃度為5%的A2溶液和濃度為2%的硫酸銨溶液所得浸礦擴(kuò)大試驗(yàn)浸出液進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果如表3所示。可見，兩者REO的濃度及雜質(zhì)Fe、Al、Si、Ca的濃度都很接近，從而進(jìn)一步證明了用A2取代硫酸銨是可行的。

表3 2種擴(kuò)大試驗(yàn)浸出液化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 3 Chemical composition analysis of leaching solution of the two extending tests

5 結(jié) 論

(1)離子型稀土礦實(shí)現(xiàn)無氨浸礦在技術(shù)上是可行的。

(2)無氨電解質(zhì)A2可取得與硫酸銨近乎相同的浸出率，浸出液的雜質(zhì)含量也與硫酸銨的相當(dāng)，而且A2可比硫酸銨縮短浸礦周期17.24%。

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(責(zé)任編輯 孫 放)

No Ammonia Leaching Study of Ionic Rare-earth Ore

Lai Lanping Ouyang Hong Wu Ying Chen Dongying

(GanzhouNonferrousMetallurgyResearchInstitute，Ganzhou341000，China)

In order to solve the pollution of ammonia nitrogen wastewater stemmed from ionic type rare-earth ore leaching using ammonium sulfate solution as the reagents，research on ore leaching with no ammonia is carried out with an ionic type rare-earth ore，Jiangxi，as the research object.Ore leaching efficiency of potassium sulfate，sodium sulfate，magnesium sulfate，sodium thiosulfate，sodium nitrate，sodium nitrite，magnesium chloride and A1，A2，A3，A4，A5，and ammonium sulfate are compared in exploring experiment.The results show that A2～ A5can have nearly the same leaching efficiency as ammonium sulfate，and the other 8 kinds of leaching reagents has lower leaching rate.Extending leaching experiments are carried out using A2～A5and ammonium sulfate as the leaching reagent，based on the exploring tests.The results indicated that，all of A2，A3and A5have nearly the same leaching rate as ammonium sulfate (95.25%，95.25%，95.01% and 95.05% respectively)，while leaching period of A3and A5(92，127 h respectively) are longer than that of ammonium sulfate (58 h) by 58.62% and by 118.97% respectively，while the leaching period of A2(48 h) is shorter by 17.24%.Further chemical element analysis on leaching solution from extending test of A2and ammonium sulfate as leaching reagent is conducted，finding that concentration of REO and impurities Fe，Al，Si，Ca is almost the same.In a word，A2can not only replace ammonium sulfate to accomplish ore leaching of ionic type rare-earth without ammonia，but also greatly shorten the leaching period.

Ionic rare-earth ore，Ammonia nitrogen wastewater,Ore leaching with no ammonia

2014-08-17

科技部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項(xiàng)(編號(hào)：2012EG115017)。

賴蘭萍(1983—)，女，工程師，碩士。

TD955，TD925.6

A

1001-1250(2014)-10-095-03