离子吸附型稀土矿的再吸附机理及高效回收稀土研究

With the importance of environment protection and energy conservation and emission reduction, weathered ion-adsorption types rare earths optimize mining become the key to effective utilization. The project conduct basic and applied research on the leaching of weathered ion-adsorption type rare earths mineral when happened readsorption, Its characteristics and innovation are to study on the leaching mechanism based on readsorption of weathered ion-adsorption type rare earths. Research on the occurrence characteristics of ion-adsorption type rare earths mineral, extract the process from ion phase to adsorption states of rare-earth element, analyses the occurrence characteristics’ effect on leaching. Then analyses the kinetics’ differences between pool leaching and in-situ leaching when happened readsorption , establish dynamics model of leaching process to provide theoretical basis for the use of leaching process. Study on the leaching agent’s effect on leaching index under readsorption conditions, formulate rational agent system and leaching parameter, and research on the adsorption mechanism of leaching agent. Discuss on the relationship between seepage flow field and rare earth ion readsorption and modeling. Research on readsorption characteristic in the different type of weathered ion-adsorption type rare earth mineral, and propose optimization leaching process. The project will enrich the leaching theory and application system of ion-adsorption type rare earths mineral, which also make great significance for industrial production.

随着环境保护和节能减排越来越受重视，离子吸附型稀土矿的开采工艺优化成为稀土资源高效开发利用的关键。本项目拟开展离子吸附型稀土矿在原地浸矿中发生再吸附现象的理论基础和应用研究，其特色和创新点在于浸出过程中再吸附现象的特征，研究再吸附现象机制。研究稀土发生再吸附时的赋存规律和特征，揭示稀土由离子相转变为吸附状态的机理；分析对比池浸和原地浸矿工艺中稀土再吸附反应浸出动力学差异，建立离子吸附型稀土矿再吸附浸出动力学模型，为优化工艺提供理论支撑；研究浸取剂对稀土浸出再吸附现象的影响，确定合理的药剂制度和参数，并得到药剂吸附机理；研究原地浸矿过程中渗流场与稀土再吸附的关系，并建立模型；研究不同种类的离子吸附型矿石的再吸附特征，提出各自的优化工艺方案。项目将完善离子吸附型稀土矿的交换吸附理论，对工业生产具有重大意义。

离子型稀土矿浸出过程中会发生稀土离子再吸附现象，使收液时母液中稀土离子减少甚至没有稀土离子，导致稀土回收中的损失。针对此现象，本课题赣南离子吸附型稀土矿为对象，深入探讨了稀土离子的再吸附现象及机理，为降低浸出过程中再吸附发生概率提高稀土提取效率提供了依据。.本课题进行了离子吸附型稀土矿的浸取条件试验，研究了浸出条件影响稀土矿浸取效果；查明了母液中各离子的含量；确定了稀土矿浸取的最佳条件。在浸取试验基础上，对稀土矿进行一系列的再吸附试验，研究了不同条件因素影响稀土离子再吸附的情况，查明了母液在矿山中可能出现的再吸附，在结合理论分析、试验及仪器检测等手段对再吸附机理进行了分析和研究，同时对稀土矿再吸附动力学和热力学进行了探索。浸取条件对稀土矿浸取的影响：淋浸方式效果最佳，硫酸铵浸取剂效果最好，浸取剂浓度、浸取剂的液固比和压顶水液固比的升高或增大使浸出率先增大后平衡，pH值升高浸出率先增大后降低，最佳浸取条件为以淋浸方式浸出，硫酸铵为浸取剂，硫酸铵浓度2%，硫酸铵用量液固比0.7：1，压顶水液固比0.4：1，pH值选取4到5之间。再吸附试验表明，母液与稀土矿接触越充分再吸附效果越好；稀土离子浓度升高还是母液液固比越大稀土矿其再吸附量越大；母液中阳离子离子交换能力大于稀土离子的会抑制其再吸附，交换能力小的会促进其再吸附；pH值升高再吸附量先增大后减小。同等条件下，稀土矿黏土矿物含量越多再吸附效果越好。再吸附能力：全风化矿<半风化矿<半风化尾矿<全风化尾矿。稀土矿再吸附过程是放热过程，还是自发过程。再吸附稀土离子的速率很快，降温有利于再吸附。稀土矿再吸附属于内扩散控制，其动力学方程：1-2a/3-（1-a)2/3=Kt（a为再吸附率，K为不同条件下的数率常数）。离子型稀土矿再吸附是物理吸附，稀土矿再吸附过程符合Langmuir等温方程。红外光谱测定稀土矿再吸附前后的变化，没有观察到新的特征峰产生，再吸附后矿物表面没有新的物质生成，再吸附不会改变稀土矿物表面。