一種離子型稀土礦的浸礦方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種離子型稀土礦的浸礦方法，其特征在于，以無氨電解質(zhì)作為浸礦劑，對(duì)礦物進(jìn)行滲濾浸出，使浸礦劑中的陽離子與被吸附在載體礦物表面上的“離子相”稀土發(fā)生交換，形成可溶性的稀土化合物而進(jìn)入到溶液中。將離子型稀土礦裝入浸礦交換柱中，按浸礦劑(升)/礦石(公斤)=0.6～0.8的比例加入濃度為2～5%的無氨浸礦劑;待礦面露出后，再按頂水(升)/礦石(公斤)=0.2左右的比例加入頂水；浸礦交換柱中殘留的溶液基本流盡，即終止浸礦作業(yè)。本發(fā)明浸礦效率高、可避免氨氮對(duì)環(huán)境的污染。
【專利說明】一種離子型稀土礦的浸礦方法與系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種離子型稀土礦的浸礦方法與系統(tǒng)，特別是涉及一種離子型稀土礦在無氨浸礦劑、復(fù)合型浸礦劑條件下的浸礦方法與系統(tǒng)，屬于濕法冶金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】[0002]目前，常用的離子型稀土礦浸礦劑為硫酸銨，具有價(jià)格便宜、稀土浸出率高的特點(diǎn)，但是，此種浸礦劑含有NH4+,使用此種浸礦劑對(duì)離子型稀土礦進(jìn)行浸礦，會(huì)產(chǎn)生大量氨氮廢水，造成水體污染。以年產(chǎn)稀土 3000噸(以REO稀土氧化物計(jì))，用硫酸銨浸礦廢水處理量約180萬噸/年，氨氮排放量約6000噸/年，氨氮廢水處理成本約25元/噸，年處理廢水成本約4500萬元，污染治理成本很高，且治理效果并不理想。[0003]目前，還沒有特效方法使氨氮廢水達(dá)標(biāo)排放。在本【技術(shù)領(lǐng)域】，采用硫酸銨作為離子型稀土礦浸礦劑早已經(jīng)成為固定的選擇，從來沒有想到如何去克服這種偏見，思考是否可以采用其他浸礦劑。[0004]在本【技術(shù)領(lǐng)域】，曾經(jīng)嘗試過的浸礦劑還有NaCl，然而，其缺點(diǎn)是:所需NaCl濃度高，浸礦周期長(zhǎng)，單耗大，浸出液中非稀土雜質(zhì)含量較高，產(chǎn)品質(zhì)量差，且尾渣含大量Na+，造成土壤鹽堿化，破壞環(huán)境，早已經(jīng)被淘汰。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明目的是提供一種離子型稀土礦的浸礦方法與系統(tǒng)，其浸礦效率高、可避免氨氮對(duì)環(huán)境的污染。[0006]為此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種離子型稀土礦的浸礦方法，其特征在于，以無氨電解質(zhì)作為浸礦劑，對(duì)礦物進(jìn)行滲濾浸出，使浸礦劑中的陽離子與被吸附在載體礦物表面上的“離子相”稀土發(fā)生交換，形成可溶性的稀土化合物而進(jìn)入到溶液中。[0007]優(yōu)選地，將離子型稀土礦裝入浸礦交換柱中，料層厚度小于浸礦交換柱內(nèi)深度的85% (優(yōu)選小于75%，甚至小于60%)，按浸礦劑(升)/礦石(公斤)=0.55 -0.85(優(yōu)選0.6~0.8)的比例至少一次(優(yōu)選I次，如果多次，濃度不變)加入濃度為I~6% (優(yōu)選2~5%)的無氨浸礦劑；待礦面露出后，再按頂水(升)/礦石(公斤)=0.15~0.25(優(yōu)選0.2)的比例至少一次加入頂水(優(yōu)選I次，如果多次，加水量不變)；浸礦交換柱中殘留的溶液基本流盡，即終止浸礦作業(yè)。[0008]優(yōu)選地，浸礦交換柱的直徑與高度的比例為1:0.5-1:10。[0009]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括通過化驗(yàn)浸出液的稀土濃度計(jì)算出離子相稀土浸出率。[0010]優(yōu)選地，所述離子型稀土礦中的稀土，其不以“礦物相”存在，而是以“離子相”形態(tài)存在；在所述離子型稀土礦中，80~95%(例如約90%)的稀土以陽離子狀態(tài)吸附在礦物載體上(例如，吸附于粘土礦物表面)；和/或，所述離子型稀土礦可與電解質(zhì)溶液中陽離子發(fā)生交換反應(yīng)。[0011]優(yōu)選地，浸礦反應(yīng)如下:[0012][Al2Si2O5 (OH) 4]m.nRE+3nMe+= [Al2Si2O5 (OH) 4]m.3nMe+nRE3+
[0013]其中，Al2Si2O5 (OH)4代表高嶺土 ；m代表不定數(shù)；n代表不定數(shù)；RE代表稀土離子；Me代表強(qiáng)電解質(zhì)陽離子。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，提供了一種離子型稀土礦的浸礦系統(tǒng)，其特征在于，包括浸礦交換柱，其具有位于上部的離子型稀土礦的裝料裝置、頂水注入裝置和無氨浸礦劑注入裝置、以及位于下部的浸出液輸出裝置和尾礦輸出裝置，所述浸出液輸出裝置的設(shè)置高度不高于所述尾礦輸出裝置的設(shè)置高度。
[0015]優(yōu)選地，還設(shè)有料層厚度監(jiān)測(cè)裝置、浸礦劑與礦石比例控制裝置、無氨浸礦劑濃度控制裝置、頂水與礦石比例控制裝置、礦面露出監(jiān)測(cè)與加入頂水控制裝置、和/或浸礦交換柱中殘留溶液監(jiān)測(cè)裝置。
[0016]優(yōu)選地，還設(shè)有料層厚度閾值報(bào)警裝置、礦面露出報(bào)警裝置、和/或浸礦交換柱中殘留溶液流盡報(bào)警裝置。
[0017]本發(fā)明浸礦效果好、稀土浸出率高、浸礦周期短、浸出液中雜質(zhì)元素Fe、Al、S1、Ca含量低。本發(fā)明適用于離子型稀土礦礦山開采。
[0018]本發(fā)明采用復(fù)合型無氨浸礦劑浸礦，浸礦效果與硫酸銨相當(dāng)，且浸礦周期短、浸出液雜質(zhì)元素含量低，保護(hù)水體不受氨氮污染。
[0019]本發(fā)明不僅可使離子型稀土礦浸礦效果與硫酸銨相當(dāng)，且從源頭上避免帶入NH4+離子，實(shí)現(xiàn)離子型稀土礦山綠色開采。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的離子型稀土礦浸礦方法的流程示意圖。
[0021]圖2為根據(jù)本發(fā)明的離子型稀土礦浸礦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例
[0022]離子型稀土礦不是以“礦物相”存在的礦物，而是以一種“離子相”形態(tài)存在的礦物，亦即稀土礦物中約90%的稀土是以陽離子狀態(tài)吸附在某些礦物載體上(吸附于粘土礦物表面)，可與電解質(zhì)溶液中陽離子發(fā)生交換反應(yīng)，只要以某種電解質(zhì)作為浸礦劑，對(duì)礦物進(jìn)行滲濾浸出，則浸礦劑中的陽離子將同被吸附在載體礦物表面的“離子相”稀土發(fā)生交換，形成可溶性的稀土化合物而進(jìn)入到溶液中。浸礦反應(yīng)如下:
[0023][Al2Si2O5 (OH) 4]m.nRE+3nMe+= [Al2Si2O5 (OH) 4]m.3nMe+nRE3+
[0024]其中，Al2Si2O5 (OH)4代表高嶺土 ；m代表不定數(shù)；n代表不定數(shù)；RE代表稀土離子；Me代表強(qiáng)電解質(zhì)陽離子。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，將離子型稀土礦試料均勻裝入Φ 150 X 2000mm有機(jī)玻璃交換柱中，料層厚度150cm (在另外一個(gè)實(shí)施例中為120cm)，按浸礦劑(升)/礦石(公斤)為0.6~
0.8左右加入一定濃度(2%~5%)的無氨浸礦劑，待礦面露出后，再按頂水(升)/礦石(公斤)為0.2左右加入頂水。浸礦柱中殘留的溶液基本流盡即終止浸礦作業(yè)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，化驗(yàn)浸出液的稀土濃度，可計(jì)算出離子相稀土浸出率。
[0027]如圖1-2所示，根據(jù)本發(fā)明的離子 型稀土礦的浸礦系統(tǒng)包括浸礦交換柱1，其具有位于上部的離子型稀土礦的裝料裝置2、頂水注入裝置10和無氨浸礦劑注入裝置3、以及位于下部的浸出液輸出裝置5和尾礦輸出裝置4，所述浸出液輸出裝置5的設(shè)置高度不高于所述尾礦輸出裝置4的設(shè)置高度。
[0028]優(yōu)選地，還設(shè)有料層厚度監(jiān)測(cè)裝置7、浸礦劑與礦石比例控制裝置8、無氨浸礦劑濃度控制裝置9、頂水與礦石比例控制裝置11、礦面露出監(jiān)測(cè)與加入頂水控制裝置、和/或浸礦交換柱中殘留溶液監(jiān)測(cè)裝置。
[0029]優(yōu)選地，還設(shè)有料層厚度閾值報(bào)警裝置、礦面露出報(bào)警裝置、和/或浸礦交換柱中殘留溶液流盡報(bào)警裝置。[0030]實(shí)例I:
[0031]取離子型稀土原礦-1，離子相稀土 0.097%，水分10.86%，采用2%硫酸銨進(jìn)行浸礦，稀土浸出率為95.05%,穿透時(shí)間6h，浸礦周期為58h，浸出液RE01.26g/L，F(xiàn)e < 0.0Olg/L，A10.022g/L, Si0.015g/L, Ca0.280g/L, ρΗ4.5 ;采用本發(fā)明 2% 浸礦劑，稀土浸出率為95.15%，穿透時(shí)間 7.5h，浸礦周期為 60h，浸出液 RE00.94g/L，F(xiàn)e < 0.001g/L，A10.019g/L，Si0.009g/L, Ca0.240g/L, pH4.5。
[0032]實(shí)例2:
[0033]取離子型稀土原礦-1，離子相稀土 0.097%，水分10.86%，采用2%硫酸銨進(jìn)行浸礦，稀土浸出率為95.05%,穿透時(shí)間6h，浸礦周期為58h，浸出液RE01.26g/L，F(xiàn)e < 0.0Olg/L，A10.022g/L, Si0.015g/L, Ca0.280g/L, ρΗ4.5 ;采用本發(fā)明 5% 浸礦劑，稀土浸出率為95.25%，穿透時(shí)間 6h，浸礦周期為 48h，浸出液 RE01.25g/L，F(xiàn)e < 0.001g/L, A10.025g/L,Si0.01lg/L, Ca0.320g/L, pH4.5。
[0034]實(shí)例3:
[0035]取離子型稀土原礦-2，離子相稀土 0.062%，水分10.69%，采用2%硫酸銨進(jìn)行浸礦，稀土浸出率為92.90%，穿透時(shí)間5.5h，浸礦周期為56h，浸出液RE00.82g/L，F(xiàn)e < 0.0Olg/L，A10.016g/L, Si0.009g/L, Ca0.220g/L, ρΗ4.5 ;采用本發(fā)明 2% 浸礦劑，稀土浸出率為93.01%，穿透時(shí)間 7.0h，浸礦周期為 58h，浸出液 RE00.60g/L，F(xiàn)e < 0.001g/L，A10.010g/L，Si0.009g/L, Ca0.144g/L, pH4.5。
[0036]實(shí)例4:
[0037]取離子型稀土原礦-2，離子相稀土 0.062%，水分10.69%，采用2%硫酸銨進(jìn)行浸礦，稀土浸出率為92.90%，穿透時(shí)間5.5h，浸礦周期為56h，浸出液RE00.82g/L，F(xiàn)e < 0.0Olg/L，A10.016g/L, Si0.009g/L, Ca0.220g/L, ρΗ4.5 ;采用本發(fā)明 5% 浸礦劑，稀土浸出率為93.19%，穿透時(shí)間 5.5h，浸礦周期為 44h，浸出液 RE00.80g/L，F(xiàn)e < 0.001g/L，A10.013g/L，Si0.012g/L, Ca0.190g/L, pH4.5。
[0038]本發(fā)明包括:選擇合適的無氨浸礦劑，滿足浸礦所需的條件，使其浸礦效果好，稀土浸出率高，浸礦周期短，浸出液中雜質(zhì)元素Fe、Al、S1、Ca含量低。
【權(quán)利要求】
1.一種離子型稀土礦的浸礦方法，其特征在于，以NaCl以外的無氨電解質(zhì)作為浸礦劑，對(duì)礦物進(jìn)行滲濾浸出，使浸礦劑中的陽離子與被吸附在載體礦物表面上的“離子相”稀土發(fā)生交換，形成可溶性的稀土化合物而進(jìn)入到溶液中。
2.如權(quán)利要求1所述的浸礦方法，其特征在于，將離子型稀土礦裝入浸礦交換柱中，料層厚度小于浸礦交換柱內(nèi)深度的85%(優(yōu)選小于75%,更優(yōu)選小于60%),按浸礦劑(升)/礦石(公斤)=0.55~0.85 (優(yōu)選0.6~0.8)的比例至少一次(優(yōu)選I次，如果多次，濃度不變)加入濃度為I~6%(優(yōu)選2~5%)的無氨浸礦劑；待礦面露出后，再按頂水(升)/礦石(公斤)=0.15~0.25 (優(yōu)選0.2)的比例至少一次加入頂水(優(yōu)選I次，如果多次，加水量不變)；浸礦交換柱中殘留的溶液基本流盡，即終止浸礦作業(yè)。
3.如權(quán)利要求1所述的浸礦方法，其特征在于，浸礦交換柱的直徑與高度的比例為1:0.5-1:10。
4.如權(quán)利要求1所述的浸礦方法，其特征在于，進(jìn)一步包括通過化驗(yàn)浸出液的稀土濃度計(jì)算出離子相稀土浸出率。
5.如權(quán)利要求1所述的浸礦方法，其特征在于，所述離子型稀土礦中的稀土，其不以“礦物相”存在，而是以“離子相”形態(tài)存在；在所述離子型稀土礦中，80~95%(例如約90%)的稀土以陽離子狀態(tài)吸附在礦物載體上(例如，吸附于粘土礦物表面)；和/或，所述離子型稀土礦可與電解質(zhì)溶液中陽離子發(fā)生交換反應(yīng)。
6.如權(quán)利要求1所述的浸礦方法，其特征在于，浸礦反應(yīng)如下:
[Al2Si2O5 (OH)J111.nRE+3nMe+= [Al2Si2O5 (OH) 4]m.3nMe+nRE3+ 其中，Al2Si2O5 (OH)4代表高 嶺土 ；m代表不定數(shù)；n代表不定數(shù)；RE代表稀土離子；Me代表強(qiáng)電解質(zhì)陽離子。
7.—種離子型稀土礦的浸礦系統(tǒng),其特征在于,包括浸礦交換柱,其具有位于上部的離子型稀土礦的裝料裝置、頂水注入裝置和無氨浸礦劑注入裝置、以及位于下部的浸出液輸出裝置和尾礦輸出裝置，所述浸出液輸出裝置的設(shè)置高度不高于所述尾礦輸出裝置的設(shè)置高度。
8.如權(quán)利要求7所述的浸礦系統(tǒng)，其特征在于，所述浸礦交換柱可以由多節(jié)串接而成；相鄰兩節(jié)之間設(shè)有密封墊，并且通過法蘭連接。
9.如權(quán)利要求7所述的浸礦系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)有料層厚度監(jiān)測(cè)裝置、浸礦劑與礦石比例控制裝置、無氨浸礦劑濃度控制裝置、頂水與礦石比例控制裝置、礦面露出監(jiān)測(cè)與加入頂水控制裝置、和/或浸礦交換柱中殘留溶液監(jiān)測(cè)裝置。
10.如權(quán)利要求7所述的浸礦系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)有料層厚度閾值報(bào)警裝置、礦面露出報(bào)警裝置、和/或殘留溶液流盡報(bào)警裝置。
【文檔編號(hào)】C22B59/00GK103555939SQ201310572035
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】陳冬英, 楊新華, 歐陽紅, 賴蘭萍, 周潔英, 伍鶯, 周愛國(guó), 彭少華, 陳后興, 溫祥 申請(qǐng)人:贛州有色冶金研究所