本發(fā)明涉及采礦工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子型稀土礦的稀土原地控制浸出工藝。

背景技術(shù)：

迄今，“離子型稀土礦”的浸出與富集工藝主要有兩種，一種為“池浸”，一種為“原地浸礦”。因“池浸”對生態(tài)環(huán)境帶來的破壞與影響很大，我國對“離子型稀土礦”開采實(shí)行的采掘技術(shù)政策已將其淘汰，現(xiàn)推行的是“原地浸礦”工藝。這兩種采掘工藝的流程示意圖分別如圖1和圖2所示。

以上兩種工藝的核心和首先要解決的問題，就是如何將以“離子”狀態(tài)的稀土礦物，從礦石(體)中“浸出”(或“解吸”)出來，這就需要采用將離子型稀土“浸出”的“浸礦劑”。我國離子型稀土礦使用的“浸礦劑”，初期采用的是氯化鈉，爾后普遍采用硫酸銨。而對其除雜的藥劑，一般為碳銨；沉淀富集的藥劑，普遍采用碳銨或草酸。

對“離子型稀土”的“原地浸礦”工藝，是針對“池浸”工藝對環(huán)境破壞嚴(yán)重的主要弊端，而研發(fā)的新一代離子型稀土礦山開采工藝。它在不破壞礦區(qū)地表植被、不開挖表土的情況下，對含礦山體內(nèi)部，按規(guī)定的方式和要求，開掘到達(dá)礦體內(nèi)部的注液井(或孔)，將浸礦劑溶液(含電解質(zhì)溶液)通過注液井(孔)直接注入礦體。電解質(zhì)中化學(xué)性質(zhì)更為活潑的陽離子，將吸附在“載體礦物”表面和晶層間的化學(xué)性質(zhì)活潑性較前者更差的稀土陽離子，交換解吸下來。然后通過收液系統(tǒng)將浸出母液收集，使其進(jìn)入后續(xù)加工處理系統(tǒng)。

根據(jù)浸礦原理，電解質(zhì)溶液在礦體內(nèi)的運(yùn)動，是一個“滲透→擴(kuò)散→交換→再擴(kuò)散→再滲透”的過程。顯而易見，電解質(zhì)溶液的整個運(yùn)動過程，也就是稀土離子不斷地被交換和解吸的過程。擴(kuò)散動力是電解質(zhì)溶液的濃度差，不斷注入礦體的溶液(或頂水)擠出已發(fā)生交換作用的稀土浸礦劑。在這不斷地“浸礦”過程中，注入礦體內(nèi)部的液體，業(yè)已逐步地演變成含稀土的“母液”(簡稱“母液”)，或稱之為“浸出母液”。

“原地浸礦”工藝，雖然解決了“池浸”工藝中地表剝離、礦體露天開采、異地浸礦等對生態(tài)環(huán)境發(fā)生重大影響的破壞問題，但是它在應(yīng)用實(shí)踐中依然存在一些突出的問題。

(1)對稀土的浸出過程缺乏系統(tǒng)地研究，不能做到對稀土進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)地“控制浸出”。

(2)整個工藝生產(chǎn)過程中，稀土浸出周期、生產(chǎn)周期較長；浸出母液量較大，濃度較低。

(3)業(yè)主若對技術(shù)掌握不夠，工程布置與管理不當(dāng)，易于引發(fā)“地質(zhì)問題”。

(4)該工藝主要適用于“全相”稀土中“離子相”稀土的浸出，對“四相八態(tài)”中的“其它相態(tài)”稀土的回收缺乏研究，導(dǎo)致目前對“其它相態(tài)”稀土資源的利用率很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種全新的離子型稀土礦的稀土原地浸出工藝，即離子型稀土礦的稀土原地控制浸出工藝，從而解決前述現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一項技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種離子型稀土礦的稀土原地控制浸出工藝，其包括：

浸礦初期(也叫預(yù)浸礦期)：向注液點(diǎn)注入濃度為3.0～4.0％、pH值為4～4.5的浸礦劑進(jìn)行浸礦；

浸礦中期：在浸出母液的pH值降至5.5以下、且稀土濃度≥0.1g/L時，向注液點(diǎn)注入濃度為2.5～3.5％、pH值為5～5.5的浸礦劑；

浸礦后期：當(dāng)浸出母液中的稀土含量越過峰值并下降至80％～50％時，停止浸礦劑注入，改為注入頂水；在頂水中加入0.2～0.5％的收縮劑；

其中，所述浸礦劑由含鐵、錳和鈣的菱鎂礦制得，所述浸礦劑的制備過程為：礦石經(jīng)粉碎后用水調(diào)漿，然后加入酸試劑分解至呈弱酸性，即得液態(tài)的浸礦劑；

所述收縮劑是氯化鈣溶液。

其中，所述浸礦劑的濃度為本領(lǐng)域常規(guī)的含義，其是指浸礦劑中鎂、鐵、鈣、錳等主要離子在溶液中的質(zhì)量百分含量。

本發(fā)明得到的浸礦劑含有鎂、鐵、錳和鈣等復(fù)合陽離子。優(yōu)選地，所述菱鎂礦中鐵<10％、錳<3％、鈣<10％，所述百分比為質(zhì)量百分比。

優(yōu)選地，所述浸礦劑的制備過程還包括：將所得液態(tài)的浸礦劑經(jīng)過濾、洗滌后，將所得母液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，即得固體浸礦劑。在浸礦過程中，將固體浸礦劑加水或酸復(fù)溶，得到液態(tài)的浸礦劑后使用。

所述收縮劑用量的百分比含義為常規(guī)，其是指收縮劑中Ca²⁺離子占頂水的質(zhì)量百分比。

優(yōu)選地，所述收縮劑還可以進(jìn)一步由氯化鈣溶液結(jié)晶得到固體產(chǎn)品，即固體收縮劑。在浸礦過程中，可以將固體收縮劑加水或酸復(fù)溶，得到液態(tài)的收縮劑后使用，也可以直接將收縮劑加入頂水使用。在本發(fā)明中，所述收縮劑是在頂水注入階段與頂水配合使用的，即將收縮劑加入到頂水中，并與頂水一起注入。

更優(yōu)選地，所述收縮劑是以石灰為原料，經(jīng)酸解得到氯化鈣溶液，再經(jīng)結(jié)晶得到固體產(chǎn)品，即為所述固體收縮劑。

優(yōu)選地，在浸礦初期，按從山頂往山腳的順序，向各注液點(diǎn)注入濃度為3.0～4.0％、pH值為4～4.5的浸礦劑進(jìn)行浸礦。

優(yōu)選地，浸礦中期，在浸出母液的pH值降至5.5以下、且稀土濃度≥0.1g/L時，按從山頂往山腳的順序，向各注液點(diǎn)注入濃度為2.5～3.5％、pH值為5～5.5的浸礦劑。

優(yōu)選地，在浸礦中期，所述浸出液的藥劑比為5～6，更優(yōu)選5.5，所述藥劑比反映浸礦劑的用量，其是指每消耗1重量份浸礦劑所得到的浸出母液中稀土的重量份數(shù)。

優(yōu)選地，在浸礦后期，當(dāng)浸出母液中的稀土含量越過峰值并下降至(所述峰值的)60％時，停止浸礦劑注入，改為注入頂水；在頂水中加入0.3％的收縮劑。

優(yōu)選地，在浸礦后期，當(dāng)浸出母液中的稀土含量下降至0.1克/升時，停止注入頂水(內(nèi)含收縮劑)并收液，結(jié)束浸礦。

優(yōu)選地，在浸礦現(xiàn)場，實(shí)時監(jiān)測各注液點(diǎn)的浸出母液流量、稀土濃度和pH值等數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)整各注液點(diǎn)的浸礦劑濃度和pH值。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得了下述有益效果：

本發(fā)明應(yīng)用收縮劑介入和配合浸礦技術(shù)，提出了分段實(shí)施不同藥劑控制浸礦過程、控制礦體進(jìn)行浸礦的技術(shù)理念和工藝方法，全面優(yōu)化了離子型稀土礦山提取稀土的浸礦工藝技術(shù)，使其進(jìn)入一個全新的、綠色環(huán)保、高效經(jīng)濟(jì)、資源利用率高的技術(shù)前沿。

附圖說明

圖1是稀土礦“池浸”工藝的流程示意圖。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)稀土礦“原地浸礦”工藝的流程示意圖。

圖3為本發(fā)明的離子型稀土礦的稀土原地控制浸出工藝的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請參考圖3所示，其為本發(fā)明的離子型稀土礦的稀土原地控制浸出工藝流程示意圖。本發(fā)明的離子型稀土礦的稀土原地控制浸出工藝包括：

浸礦初期(也叫預(yù)浸礦期)：向注液點(diǎn)注入濃度為3.0～4.0％、pH值為4～4.5的浸礦劑進(jìn)行浸礦；

浸礦中期：在浸出母液的pH值降至5.5以下、且稀土濃度≥0.1g/L時，向注液點(diǎn)注入濃度為2.5～3.5％、pH值為5～5.5的浸礦劑；

浸礦后期：當(dāng)浸出母液中的稀土含量越過峰值并下降至80％～50％時，停止浸礦劑注入，改為注入頂水；在頂水中加入0.2～0.5％的收縮劑；

其中，所述浸礦劑由含鐵、錳和鈣的菱鎂礦制得，所述浸礦劑的制備過程為：礦石經(jīng)粉碎后用水調(diào)漿，然后加入酸試劑分解至呈弱酸性，即得液態(tài)的浸礦劑；

所述收縮劑是氯化鈣溶液。

在正式開始浸礦開采工作之前，一般來說，還包括如下準(zhǔn)備工作：

1、補(bǔ)充地質(zhì)勘查；

2、工程設(shè)計與施工；

3、建設(shè)主要工程：

(1)注液體系；

(2)供水體系；

(3)地下、地面收液體系；

(4)濕法冶金體系；

(5)供配電體系；

(6)其它輔助體系；

(7)離子吸附除雜、富集體系及儲罐(車)。

在本領(lǐng)域，“離子型”稀土礦稀土的賦存性狀，是由“四相八態(tài)”稀土礦物組成：①離子吸附相(含可交換性吸附態(tài)、專性吸附態(tài)；②膠體分散相(含膠體吸附態(tài)、凝膠態(tài))；③獨(dú)立礦物相(含表生礦物態(tài)、殘留礦物態(tài))；④晶格雜質(zhì)相(含類質(zhì)同象態(tài)、內(nèi)潛同晶態(tài))。由這“四相八態(tài)”的稀土礦物，即構(gòu)成離子吸附型稀土礦中，所謂的“全相”稀土礦物。有關(guān)于“四相八態(tài)”其命名資料的來源為：《贛南花崗巖類風(fēng)化殼離子吸附型稀土成礦規(guī)律研究》報告，贛南地質(zhì)調(diào)查大隊，1986。

在本發(fā)明中，所述的“其它相態(tài)”稀土是指離子型稀土礦中，除“離子相”稀土礦物之外的、其余“相態(tài)”的稀土礦物。

以下是應(yīng)用本發(fā)明工藝的幾個具體實(shí)施例，通過具體的實(shí)施例來詳細(xì)地了解本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)及其技術(shù)效果。其中，REO是指稀土氧化物(rare earth oxide)，RE是指稀土(rare earth)。

下述實(shí)施例中使用的浸礦劑由含鐵、錳和鈣的菱鎂礦制得，所述浸礦劑的制備過程為：礦石經(jīng)粉碎后用水調(diào)漿，然后加入酸試劑分解至呈弱酸性，即得所述浸礦劑，得到的浸礦劑含有鎂、鐵、錳和鈣等復(fù)合陽離子。其中，所述菱鎂礦中鐵<10％、錳<3％、鈣<10％，所述百分比為質(zhì)量百分比。

下述實(shí)施例中使用的收縮劑是由氯化鈣溶液結(jié)晶得到的固體產(chǎn)品，其是以石灰為原料，經(jīng)酸解得到氯化鈣溶液，再經(jīng)結(jié)晶所得。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中的離子型稀土礦來自于贛州尋烏某稀土礦山，礦樣主要化學(xué)成分如表1所示。

表1尋烏某離子型稀土礦主要成分表

首先，進(jìn)行前期的準(zhǔn)備工作：

1、補(bǔ)充地質(zhì)勘查；

2、工程設(shè)計與施工；

3、建設(shè)主要工程：

(1)注液體系；

(2)供水體系；

(3)地下、地面收液體系；

(4)濕法冶金體系；

(5)供配電體系；

(6)其它輔助體系；

(7)離子吸附除雜、富集體系及儲罐(車)。

然后，開始浸礦富集工作：

浸礦初期：按從山頂往山腳的順序，向各注液點(diǎn)注入濃度為3.0～4.0％、pH值為4～4.5的浸礦劑進(jìn)行浸礦；

浸礦中期：在浸出母液的pH值降至5.5以下、且稀土濃度≥0.1g/L時，按從山頂往山腳的順序，向各注液點(diǎn)注入濃度為2.5～3.5％、pH值為5～5.5的浸礦劑，藥劑比為5.5；

浸礦后期：當(dāng)浸出母液中的稀土含量越過峰值并下降至(所述峰值的)60％時，停止浸礦劑注入，改為注入頂水；在頂水中加入0.2～0.5％的收縮劑；當(dāng)浸出母液中的稀土含量下降至0.1克/升時，停止注入頂水并收液，結(jié)束浸礦。

在浸礦現(xiàn)場，實(shí)時監(jiān)測各注液點(diǎn)的浸出母液流量、稀土濃度和pH值等數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)整各注液點(diǎn)的浸礦劑濃度和pH值。

實(shí)施例2

稱取稀土礦樣(如表1所示)18kg放入浸出柱中，將配置好的浸礦劑對稀土礦樣進(jìn)行浸出。浸出的試驗條件為原礦重量18kg，浸出劑濃度3.5wt％，浸出劑流速2.5ml/min，液固比(即浸礦劑與稀土礦樣的體積比)1:3.5。在上述試驗條件下，離子相稀土浸出率為99.17％，“其它相態(tài)”稀土浸出率為22.51％，浸出母液中Fe、Al、Si雜質(zhì)相應(yīng)浸出率分別為0.85％、0.41％、1.89％。

對比例1

本對比例的條件基本同實(shí)施例1，不同之處僅在于藥劑比為4。

對比例2

本對比例的條件基本同實(shí)施例1，不同之處僅在于藥劑比為6.7。

比較實(shí)施例1和對比例1、2的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對比例1的總體浸出效果相比實(shí)施例1顯著變差，稀土收率下降25.6％；對比例2雖然稀土收率達(dá)到99.43％，但藥劑消耗增加23％，藥劑成本增加近1/4。

上述各實(shí)施例和對比例，結(jié)合本發(fā)明在實(shí)施過程中的一些實(shí)測數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有下述優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明應(yīng)用收縮劑介入和配合浸礦技術(shù)，實(shí)施分段應(yīng)用不同的藥劑制度進(jìn)行控制浸礦過程，浸礦工藝技術(shù)具有優(yōu)異的浸礦特性。該浸礦工藝可以縮短浸礦周期20～40％，“其它相態(tài)”稀土浸出率可達(dá)30％。與現(xiàn)行工藝使用的硫酸銨浸礦劑相比，同樣藥劑用量的情況下，“其它相態(tài)”稀土浸出率提高15％，“全相”稀土浸出率提高3％，為“其它相態(tài)”稀土資源的利用，摸索了方法和途徑。

(2)本發(fā)明應(yīng)用收縮劑介入和配合浸礦技術(shù)，它發(fā)揮的重要作用，不但對縮短浸礦周期起決定的作用，同時對礦體結(jié)構(gòu)的控制，改善和提高礦體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少礦體坍塌和滑坡的發(fā)生率起了積極的作用。與現(xiàn)行工藝使用的硫酸銨原地浸礦工藝相比，浸礦后礦土體積的收縮比達(dá)2％，飽和吸附水減少1％。

(3)本發(fā)明提出了浸礦藥劑制度的控制、浸礦過程的控制和控制礦體浸礦的概念，依此建立的“原地控制浸出”技術(shù)及其工藝體系，是本發(fā)明工藝技術(shù)體系中的重大特色之一。由于其浸礦周期縮短，部分“其它相態(tài)”稀土的浸出，資源利用率得到有效提高，不但可降低成本，還可提高產(chǎn)量，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全面優(yōu)化。同時，還有利于改善和提高礦體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少“地質(zhì)災(zāi)害”事故的發(fā)生。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。