本发明涉及湿法冶金，尤其涉及一种应用于风化壳淋积型稀土矿的绿色浸取剂及其制备方法和应用。
背景技术：
1、风化壳淋积型稀土矿中稀土因其富含中重稀土而广受关注，稀土元素主要以水合或羟基水合离子的形式吸附在黏土矿物上，但黏土矿物有比表面积大，颗粒细小等特征，故其不能采用传统的选矿方法，如重选、浮选、磁选等方式回收稀土元素，只能通过离子交换方式进行回收。该方式就是将风化壳淋积型稀土矿看作一个巨大的离子交换树脂系统，浸取剂在矿体中流动扩散，当浸取剂溶液流经吸附有稀土离子的黏土时，稀土元素与浸取剂发生离子交换反应从而进入溶液中这个过程是一个典型的固-液界面上进行的反应。
2、风化壳淋积型稀土矿开采工艺经历了桶浸、池浸、堆浸，到现如今的原地浸出工艺。原地浸出工艺在矿体上打孔注入浸取剂，浸取剂在矿体内自上而下流动过程中，将稀土元素离子交换至溶液中，然后在山底通过收液系统如导流孔和积液沟等收集浸出液。该工艺与池浸、堆浸工艺相比，不需要进行搬山作业，大大降低了矿石工人的劳动强度和矿业企业的生产成本，同时对矿山环境影响较小。因此，原地浸出工艺在风化壳淋积型稀土矿开采中应用最为广泛，但仍存在少许问题亟待解决。例如：在原地浸出过程中，易发生山体滑坡等地质灾害，造成浸取剂泄露，资源浪费及人员伤亡，严重影响了矿山稳定性及经济效益；浸取剂在矿体浸出过程中受离子吸附、离子交换、结合水、松散颗粒等影响，易发生颗粒迁移，使得孔院流通面积减小，堵塞渗流通道，导致浸出液在矿体中难以渗透，使得浸出剂扩散慢，与矿物表面的离子交换反应速率慢，造成浸出过程稀土交换不彻底，浸出液稀土出现拖尾现象，影响矿山稀士回收效率，生产周期长，浸取剂消耗大，浸出液稀土浓度低等问题。
3、风化壳淋积型稀土矿中的黏土矿物是层状硅酸盐，多以带负电的硅氧四面体和铝氧八面体的层状结构组成。硅氧四面体包含一个硅原子和与之配位的四个氧原子，铝氧八面体由一个铝原子和与之配位的六个氧原子组成，具有很高的阳离子交换性能。在原地浸出工艺中，水溶液从矿体顶部向下渗流，期间可交换阳离子在水中解离发生浓度扩散，在渗透压的作用下，水分子会逐渐进入到晶层之间，这样就形成了扩散双电层。由于双电层的斥力作用导致晶层间的距离逐渐增大，黏土矿物发生膨胀；晶层膨胀至一定程度后，受到孔隙中的流体冲击，黏土矿物就会分解、变为粒径更小的微粒，造成山体滑坡等地质灾害。此外，这些细小的微粒还会在孔隙中运移，堵塞渗流通道，使溶液渗透速率降低，开采周期延长。
4、工程上常采取间歇式注液或对矿体边坡进行支护等方式来防止山体滑坡，但存在效果不显著或工程量较大等问题。因此，采用化学法来抑制风化壳淋积型稀土矿浸出过程中黏土矿物水化膨胀是最简单易行的方法。有学者曾用氯化钠、氯化钾、铵盐、尿素及其复配溶液来抑制黏土矿物的膨胀，以预防山体滑坡，但效果并不理想。乙酸铵通过将亲水矿物转化为疏水矿物，实现了黏土矿物的抑膨，但稀土浸出率不高。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，针对上述技术中存在的问题和不足，提出一种应用于风化壳淋积型稀土矿的绿色浸取剂及其制备方法和应用。
2、本发明提供了一种风化壳淋积型稀土矿的绿色复合浸取剂，该复合浸取剂由无机浸取剂和有机表面活性剂壳聚糖季铵盐复合组成的水溶液。
3、进一步的，所述的无机浸取剂硫酸铵(ns)、氯化铵(nc)、硝酸铵(nn)中的一种。
4、进一步的，所述的有机表面活性剂为水溶性阳离子壳聚糖季铵盐。
5、进一步的，所述复合浸取剂中无机浸取剂的浓度为1wt％～4wt％。
6、进一步的，所述复合浸取剂中表面活性剂的浓度为0.02wt％～0.045wt％。
7、本发明还提供了上述针对于风化壳淋积型稀土矿的绿色复合浸取剂的制备方法，按配比将无机浸取剂和有机表面活性剂溶解混于水中。
8、本发明还提供了上述针对于风化壳淋积型稀土矿的绿色复合浸取剂的应用，利用上述复合浸取剂对风化壳淋积型稀土矿中的稀土进行原地浸取。
9、本发明通过该绿色复合浸取剂中的无机浸取剂可以将稀土矿物上的稀土离子交换到浸取溶液中，以达到较好的浸取效果；相较于传统的单一浸取剂，复合浸取剂中的有机表面活性剂壳聚糖季铵盐对浸出过程中的增益作用包括：(1)壳聚糖季铵盐上的大量羟基通过氢键吸附在黏土矿物表面，疏水基团形成的一层薄膜将黏土矿物的亲水性转变为疏水性，抑制黏土矿物的膨胀，同时壳聚糖季铵盐还可以插入黏土矿物层间，疏水基团占据层间通道，阻止水分子的进入，降低静电排斥作用，减弱黏土矿物层间双电层的扩散作用力，从而进一步的抑制黏土矿物的水化膨胀；(2)壳聚糖季铵盐的长碳链可以将黏土矿物中的细小颗粒聚集在一起，粒径变大，不宜水化分散导致堵塞渗透通道，从而改善矿体渗透性，同时，表面活性剂壳聚糖季铵盐的加入，降低了浸取剂的表面张力，进而强化了浸取剂的渗透速率，缩短了浸取时间。
10、本发明以无机浸取剂和有机表面活性剂壳聚糖季铵盐按一定比例复合组成的水溶液；水溶性阳离子壳聚糖季铵盐作为壳聚糖的衍生物具有环保无毒，可生物降解和廉价易得等优点，且该阳离子聚合物含有的羟基易于黏土矿物形成氢键，吸附能力强，并且通过强化浸出过程，从而缩短浸出平衡所需的时间，同时浸出过程中，杂质al离子的浸出量明显减少。
1.一种应用于风化壳淋积型稀土矿的绿色复合浸取剂，其特征在于：绿色复合浸取剂为由无机浸取剂和有机表面活性剂壳聚糖季铵盐复合成的水溶液。
2.根据权利要求1所述的绿色复合浸取剂，其特征在于：所述无机浸取剂为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的绿色复合浸取剂，其特征在于：所述无机浸取剂的质量分数为2wt％～4wt％。
4.根据权利要求1所述的绿色复合浸取剂，其特征在于：所述有机表面活性剂为水溶性阳离子壳聚糖季铵盐，质量分数为0.02wt％～0.045wt％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的绿色复合浸取剂的制备方法，其特征在于：按配比将所述无机浸取剂和所述表面活性剂壳聚糖季铵盐溶解混合于水中。
6.根据权利要求1～4任一项所述的绿色复合浸取剂的应用，其特征在于：利用上述绿色复合浸取剂对风化壳淋积型稀土矿的稀土进行原地浸取。