离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法与流程

本发明属于选矿领域，尤其涉及一种离子型稀土矿溶浸体系强化浸出的方法。

背景技术：

离子型稀土矿是我国特有的稀土矿产资源，因其富含中重稀土元素、配分齐全、放射性比度低，现已成为我国限制开采的重要战略资源。矿石中稀土元素多呈水合或羟基水合阳离子的形态吸附在高岭石、伊利石等黏土矿物表面，化学性质稳定。采用化学性质更为活泼的阳离子可与稀土离子发生离子交换反应，进而提取稀土元素，但以“搬山运动”著称的桶浸、池浸、堆浸等提取工艺不仅破坏表层植被，而且污染环境，产生难以修复的影响。原地溶浸工艺是离子型稀土矿最佳的浸取工艺，但长期的生产实践表明原地溶浸工艺依然存在着适应性差、浸出率低、浸出周期长、药剂残留严重、边坡稳定性差等问题，限制了该技术的快速发展和广泛推广。其主要原因是离子型稀土矿特有的黏土矿物性质复杂，不仅渗透性差、孔隙通道功能低，而且浸出过程易发生物理膨胀和同电相斥效应，造成浸出渗流过程受阻、边坡稳定性差和浸出效率低。

目前，针对离子型稀土矿的溶浸选矿回收，工业上普遍采用硫酸铵、氯化铵、氯化钠、氯化钾、氯化镁等电解质溶液作浸出剂进行浸取回收。然而，离子型稀土矿中特有的黏土矿物在加入浸取剂后会发生遇水膨胀、分散等物理化学作用，其层面间的胶结物被水溶解，造成内聚力下降；同时，黏土层间因氢离子解离，导致表面荷带负电，引起黏土矿物层间同电相斥效应，使其体积增加而导致膨胀；另外，黏土矿物作为稀土元素的负载相，其颗粒层间自由水和表面结合水对原地溶浸时浸出剂产生吸收、黏带和阻碍作用，严重影响溶浸过程浸出剂的渗流；再次，因浸出过程液相因素的改变，导致稀土矿体中位置固定的骨架颗粒和孔道中游离散布的松散颗粒发生位置改变，进而影响骨架颗粒的孔隙率，造成溶浸过程颗粒沉积和淤结。上述原因造成原地溶浸体系中，浸出剂在黏土矿物层间渗流受阻、离子交换反应不充分，矿体膨胀受力不均、边坡稳定性差，黏土矿物亲水润湿性差、浸出效率低，浸出剂用量大、生产成本高，易产生渗流死区/盲区、地表径流、氨氮污染等环境问题。

技术实现要素：

针对离子型稀土矿溶浸体系普遍存在的渗流效果差、反应不充分、浸出效率低、浸出剂用量大、生产成本高、易产生环境污染等问题，本发明的目的在于提供一种稳定、高效、渗流效果好、交换反应充分、浸出指标高、生产成本低、环保无污染的强化浸出新方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其溶浸过程包括加入浸出剂进行浸出，其特征在于其溶浸过程还加入ZXT-16作强化剂。

本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其特征在于其溶浸过程加入的浸出剂为氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钙中的一种。

本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其特征在于其溶浸过程的步骤包括：

（1）将离子型稀土矿装入溶浸柱；

（2）将浸出剂和强化剂ZXT-16溶解、混合；

（3）将配置好的浸出剂和强化剂ZXT-16对浸柱中稀土矿进行喷淋浸出，收集浸出液。

本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其特征在于其溶浸过程的浸出剂浓度为30~85g/L，强化剂ZXT-16浓度为1.0~2.5g/L。

本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其特征在于将配置好的浸出剂和强化剂按照1.0~8.0mL/min 的流速进行喷淋，按溶浸液固比为 0.15~0.75mL/g 收集浸出液。

本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其特征在于所述强化剂ZXT-16是以烷基磺酸琥珀酰胺酸钾、甲氨基乙基磺酸钠、硬脂基氨基磺酸钠、磷酸脂钾为原料，按照质量比（1.2~2.8）:1:（0.6~1.8）：0.5的配比混合，在常温常压下以烧杯做容器、磁力搅拌器搅拌30~40min制取。

本发明克服现有技术的不足，提供一种离子型稀土矿溶浸体系强化浸出的方法，具有以下技术特点：

（1）针对离子型稀土矿特有的黏土矿物在加入浸取剂后会发生遇水膨胀，造成内聚力下降，以及氢离子解离后表面荷负电，引起黏土矿物层间同电相斥，造成黏土层体积膨胀变大，引发边坡不稳定等问题。本发明在溶浸过程中加入强化剂ZXT-16，强化剂中含有大量的阳离子K⁺、Na⁺，发生电离后K⁺、Na⁺进入黏土矿物颗粒表面的扩散双电层，抵消或减少溶浸渗流孔道中的黏土矿物表面的负电荷，压缩黏土矿物表面扩散双电层的厚度，从而起到抑制黏土矿物膨胀的作用，显著改善溶浸过程中矿体膨胀、内聚力下降等问题。而传统的溶浸工艺只添加单一的氯化铵类浸出剂，不仅易发生浸出膨胀等问题，而且因部分阳离子被黏土矿物表面阴离子缔合吸附，导致与稀土离子交换反应的阳离子浓度降低，使得渗流效果变差、交换反应不充分，造成浸出率变低，而要解决这一问题需添加大量的浸出剂，导致生产成本居高不下。

（2）针对离子型稀土矿黏土矿物颗粒层间自由水和表面结合水对浸出剂产生吸收、黏带和阻碍作用，影响浸出剂渗流浸出的问题。本发明采用的强化剂ZXT-16具有极强的润湿性，当浸出剂与强化剂同时添加溶浸时，强化剂能瞬间润湿黏土矿物层表面，使浸出剂在黏土矿物表面的外层渗流扩散不受层间自由水和表面结合水的影响，降低液相的粘滞和拖拽阻力，使浸出剂快速到达黏土矿物表面并形成液固两相界面膜，进而发生发生离子交换溶浸反应，显著改善渗流阻碍现象。而目前普遍采用的溶浸方法因缺乏强化浸出效果，使得添加的单一浸出剂不仅因液相黏带、阻碍作用，造成溶浸渗流受阻，而且浸出剂到达黏土矿物表面的时间边长，导致浸出效率下降。即使增大浸出剂用量也难以解决这一难题，相反因浸出剂用量增大，浓度变高，导致液相流动性变差、浸出渗流效果更差。

（3）针对离子型稀土矿溶浸过程中因位置固定的骨架颗粒和孔道中游离散布的松散颗粒发生位置改变，导致矿体孔隙率下降，溶浸过程颗粒沉积和淤结等问题。本发明采用ZXT-16作强化剂强化浸出，一方面强化剂本身属于大分子高活性物质，溶浸时电离出的大分子阴离子与黏土矿物表面发生化学吸附，吸附后的大分子团不仅稳定矿物颗粒，而且增强颗粒间的内聚力，进而阻碍浸出剂渗流时骨架颗粒和松散颗粒的位移；另一方面，强化剂含有醇类基团，具有一定发泡性能，浸出剂渗流时带入了一定量的空气，使得颗粒表面的气-固两相界面上产生少量的大分子气泡，增大渗流孔道的通透性和孔隙率，解决溶浸过程中颗粒沉积和淤结等问题。

本发明的强化剂ZXT-16是以烷基磺酸琥珀酰胺酸钾、甲氨基乙基磺酸钠、硬脂基氨基磺酸钠、磷酸脂钾为成分，通过大量的理论研究、药剂筛选、互配加成、配比试验而研制成功。其性能特点不仅综合了各单一成分的优点，而且通过配比控制，规避了各成分的缺陷。将此类高效成分通过大量试验研究配比后用于离子型稀土矿的溶浸过程中是不容想到的，使用ZXT-16这一强化剂强化离子型稀土矿的浸出，显著改善和解决现有技术难题，这一创造性的思想和组合使用的各种药剂及成套技术作为一个整体在离子型稀土矿溶浸选矿技术领域是没有被公开也不容易被想到的，是一种稳定、高效、渗流效果好、交换反应充分、浸出指标高、生产成本低、环保无污染的强化浸出新方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

①发明的高效强化剂ZXT-16，解决了浸出剂在黏土矿物层间渗流受阻、离子交换反应不充分、矿体遇水膨胀、边坡稳定性差的技术难题，显著提高了溶浸效率与渗流效果。

②高效强化剂ZXT-16协同浸出剂共同溶浸离子型稀土矿，解决了浸出剂对黏土矿物润湿性差、浸出效率低、药剂用量大、生产成本高、易产生环境污染的技术难题，显著改善并强化了离子型稀土矿的绿色化学提取。

③发明的高效强化剂ZXT-16为高性能活性物质，在稀土矿体中易生物降解，可为微生物的繁殖和植被修复提高养分，有利于稀土矿山的生态修复和环境保护。

附图说明

图1为本发明离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其溶浸过程包括加入浸出剂进行浸出，加入的浸出剂为氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钙中的一种；其溶浸过程还加入ZXT-16作强化剂。

本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其溶浸过程的步骤包括：

（1）将离子型稀土矿装入溶浸柱；

（2）将浸出剂和强化剂ZXT-16溶解、混合；

（3）将配置好的浸出剂和强化剂ZXT-16对浸柱中稀土矿进行喷淋浸出，收集浸出液。

本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其溶浸过程的浸出剂浓度为30~85g/L，强化剂ZXT-16浓度为1.0~2.5g/L。

本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法，其溶浸过程将配置好的浸出剂和强化剂按照1.0~8.0mL/min 的流速进行喷淋，按溶浸液固比为 0.15~0.75mL/g 收集浸出液。

实施例1

将200g烷基磺酸琥珀酰胺酸钾、100g甲氨基乙基磺酸钠、120g硬脂基氨基磺酸钠、50g磷酸脂钾混合，常温常压下以烧杯做容器、磁力搅拌器搅拌30~40min得到强化剂ZXT-16。

实施例2

将180g烷基磺酸琥珀酰胺酸钾、100g甲氨基乙基磺酸钠、140g硬脂基氨基磺酸钠、50g磷酸脂钾混合，常温常压下以烧杯做容器、磁力搅拌器搅拌30~40min得到强化剂ZXT-16。

实施例3

将230g烷基磺酸琥珀酰胺酸钾、100g甲氨基乙基磺酸钠、130g硬脂基氨基磺酸钠、50g磷酸脂钾混合，常温常压下以烧杯做容器、磁力搅拌器搅拌30~40min得到强化剂ZXT-16。

实施例4

选别的试样A取自江西赣州某离子型稀土矿山，试样含稀土REO总量为0.078%，矿石主要由SiO₂和Al₂O₃组成，其次为K₂O、MgO和TFe等，主要赋存在石英、长石、云母、埃洛石、伊利石等黏土矿物中；稀土元素以离子相形态产出，风化严重，含泥量较高。采用目前普遍使用的传统溶浸工艺对该离子型稀土矿进行溶浸选矿回收，获得的最佳稀土浸出率为85.26%。

采用本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法进行溶浸选矿回收，溶浸过程包括加入浸出剂KCl进行浸出，溶浸过程还加入实施例2中的强化剂ZXT-16，其选别步骤为：

（1）称取干燥的离子型稀土矿样A 500g装入溶浸柱；

（2）将浸出剂KCl和强化剂ZXT-16溶解、混合；

（3）将配置好的浸出剂KCl和强化剂ZXT-16对溶浸柱中稀土矿进行喷淋浸出，收集浸出液。

溶浸过程的浸出剂KCl浓度为45g/L，强化剂ZXT-16浓度为1.8g/L，浸出剂KCl和强化剂ZXT-16按照4.5mL/min的流速进行喷淋浸出，按溶浸液固比为0.35mL/g收集浸出液。

本实施例获得的稀土浸出率为97.68%。

实施例5

选别的试样B 取自江西赣州某离子型稀土矿山，试样含稀土REO总量为0.097%，矿石主要由SiO₂和Al₂O₃组成，其次为K₂O、MgO和TFe等，主要赋存在高岭石、石英、长石、云母、埃洛石、伊利石等黏土矿物中；稀土元素以离子相形态产出，风化严重，含泥量较高。采用目前普遍使用的传统溶浸工艺对该离子型稀土矿进行溶浸选矿回收，获得的最佳稀土浸出率为86.37%。

采用本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法进行溶浸选矿回收，溶浸过程包括加入浸出剂MgCl₂进行浸出，溶浸过程还加入实施例1中的强化剂ZXT-16，其选别步骤为：

（1）称取干燥的离子型稀土矿样A 500g装入溶浸柱；

（2）将浸出剂MgCl₂和强化剂ZXT-16溶解、混合；

（3）将配置好的浸出剂MgCl₂和强化剂ZXT-16对溶浸柱中稀土矿进行喷淋浸出，收集浸出液。

溶浸过程的浸出剂MgCl₂浓度为62g/L，强化剂ZXT-16浓度为2.1g/L，浸出剂MgCl₂和强化剂ZXT-16按照6.3mL/min 的流速进行喷淋浸出，按溶浸液固比为0.48mL/g收集浸出液。

本实施例获得的稀土浸出率为98.22%。

实施例6

选别的试样C取自江西赣州某离子型稀土矿山，试样含稀土REO总量为0.104%，矿石主要由SiO₂和Al₂O₃组成，其次为K₂O、MgO和TFe等，主要赋存在高岭石、石英、埃洛石、伊利石、长石、云母等黏土矿物中；稀土元素以离子相形态产出，风化严重，含泥量较高。采用目前普遍使用的传统溶浸工艺对该离子型稀土矿进行溶浸选矿回收，获得的最佳稀土浸出率为85.89%。

采用本发明的离子型稀土矿溶浸体系强化浸出方法进行溶浸选矿回收，溶浸过程包括加入浸出剂CaCl₂进行浸出，溶浸过程还加入实施例1中的强化剂ZXT-16，其选别步骤为：

（1）称取干燥的离子型稀土矿样A 500g装入溶浸柱；

（2）将浸出剂CaCl₂和强化剂ZXT-16溶解、混合；

（3）将配置好的浸出剂CaCl₂和强化剂ZXT-16对溶浸柱中稀土矿进行喷淋浸出，收集浸出液。

溶浸过程的浸出剂CaCl₂浓度为70g/L，强化剂ZXT-16浓度为2.2g/L，浸出剂CaCl₂和强化剂ZXT-16按照6.5mL/min 的流速进行喷淋浸出，按溶浸液固比为0.52mL/g收集浸出液。

本实施例获得的稀土浸出率为98.85%。

本说明书中未作详细描述之内容为本领域专业技术人员公知现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。