一種風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法

2023-05-28 16:41:01

一種風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法
【專利摘要】本發明涉及一種風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其步驟如下：1)將風化殼淋積型稀土礦的腐殖層礦土剝離；2)選擇堆場場地；3)構築堆場：在夯實的場地上先鋪墊防漏層，再鋪上木質框架，其上再覆蓋麻布片，然後將全風化層和半風化層礦土堆積在其上構築堆場，最後平整堆頂；4)堆浸提取稀土：將銨鹽浸礦劑經加液管由堆頂加入堆場，讓銨鹽浸礦劑自然向下滲透，從堆場底部匯流渠收集稀土浸出母液，用草酸或碳酸氫銨沉澱回收稀土；5)植被恢復。採用該方法所得稀土浸出液雜質含量少、稀土產品純度高，且有利於後期植被恢復，實現礦山開採的高效化和綠色化。
【專利說明】一種風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於溼法冶金【技術領域】，涉及一種風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方 法。

【背景技術】
[0002] 風化殼淋積型稀土礦廣泛分布在我國的江西、廣東、福建、湖南、雲南、廣西和浙江 等七省區，因它富含商業利用價值很高的中重稀土，該礦的開採一直得到國內外的高度重 視，被確定為戰略礦種。風化殼淋積型稀土礦是由含稀土的花崗巖和火山巖等原巖，在溫暖 溼潤的氣候下，經生物、化學和物理作用，風化形成高嶺石、埃洛石、蒙脫石和伊利石等黏土 礦物，同時原巖中易風化的稀土礦物也風化解離形成稀土水合離子或羥基水合離子吸附在 黏土礦物上，用陽離子，通常是銨離子和鈉離子，通過離子交換將稀土離子交換於溶液中， 再用草酸或碳酸氫銨沉澱回收稀土。
[0003] 風化殼淋積型稀土礦所用的浸礦劑一般為硫酸銨，其優點是稀土浸出率和產品純 度均較高，但是溶液的滲透性較差，且稀土浸出速度較慢。而氯化銨作浸礦劑時，與硫酸銨 相比，不僅能提高稀土浸出率和稀土浸出速度，而且還能因溶液的滲透性增強，縮短生產周 期。但是氯化銨的缺點是在稀土的浸取過程中，它對鋁的交換能力也很強，導致浸出的稀土 母液中，雜質鋁含量較大，給後續母液的處理增大了成本，且造成稀土產品純度較低，故一 般不用來作浸礦劑。
[0004] 風化殼淋積型稀土礦根據礦體的風化程度，自上而下大體可分為腐殖層、全風化 層、半風化層和未風化的基巖。腐植層在礦體的最上層，為結構緻密的灰褐色礦土，含大 量黏土、腐殖物和植物殘骸等，土壤肥沃，適合植物的生長，滲透性較差，厚度大約為0. 2? 2m ;全風化層呈黃白-淺紅色，結構疏鬆、多孔，易捏碎，含60?80%黏土礦物和少量石英， 滲透性較好，厚度大約為2?40m ;半風化層基本保持原巖顏色和結構，含黏土礦物10? 30%，滲透性良好，厚度大約為0. 5?2m。
[0005] 對風化殼淋積型稀土礦中離子相稀土及鋁在礦體各層中的含量研宄發現，離子相 稀土及鋁的分布基本如圖1所示，離子相稀土主要富集在全風化層和半風化層，稀土品位 RE2O3分別為0. 04?0. 2 %和0. 03?0. 08 %，而腐殖層則較少，為0. 002?0. 008 %，相反， 可交換離子相鋁主要富集在腐殖層，高達〇. 01?〇. 1 %，而全風化層和半風化層則很少，分 別不足0.01%和0.001%。基巖未風化，不含尚子相稀土和錯。因此，稀土浸出液中的主要 雜質鋁離子主要來自腐殖層。如能剝離出腐殖層礦土，不進入堆場，那麼堆浸場沒有了腐殖 層礦土，減少了鋁離子來源，就能大大減少稀土浸出母液中雜質鋁離子的含量，提高稀土產 品的純度，降低後續回收稀土的成本。此外，還能選擇氯化銨作為浸礦劑，有效改善堆場的 滲透性，縮短生產周期，拓寬了浸取劑的選擇。
[0006] 目前，工業生產中，主要採用硫酸銨作為浸取劑的原地浸出工藝和堆浸工藝。原地 浸出工藝基本不需要破壞植被，不需要搬礦，只需將浸礦劑從注液孔注入礦體中，選擇性地 浸出有用組分，然後通過回收腔收集浸出液，再送至地面加工廠進行稀土提取加工。因此， 原地浸出工藝具有顯著的環境保護優勢，生產成本較低，是目前廣為推崇的技術。但原地浸 出工藝的應用，只適合礦體有假底板且無裂隙的礦床，否則將造成浸取液及浸出液的洩露， 不僅導致稀土無法回收，還會對下遊和地下水質造成嚴重汙染，而大多數的礦床並不滿足 此條件，故它的應用存在較大的局限性。此外，該工藝還存在不少缺點，比如採礦盲區，浸出 液不到區，無法進行稀土交換，常導致稀土回收率較低；原地浸礦的山體受浸取液長時間浸 泡或注液不當，易導致山體滑坡等地質災害；礦石粒度細或緻密易導致浸礦溶液的滲流過 慢，降低生產效率等。
[0007] 堆浸工藝利用地形築堆，集中收液和集中處理回收稀土，其資源利用率和回收率 高於原地浸出工藝。然而傳統的堆浸工藝通常是將礦山的各層礦土盲目地混合構築堆場， 易造成稀土浸出母液中雜質含量較高，除雜成本增加，稀土產品純度不高，且堆場的滲透性 較差，生產周期較長。此外，堆場底部所墊的聚乙烯塑料薄膜易阻止上下土層間的物質交 換，不利於植被恢復。


【發明內容】

[0008] 本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種稀土浸 出液雜質含量少、稀土產品純度高，且有利於後期植被恢復的風化殼淋積型稀土礦堆浸提 取稀土的方法。
[0009] 為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：
[0010] 提供一種風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，所述風化殼淋積型稀土礦從 上至下依次包括腐殖層、全風化層和半風化層礦土，其步驟如下：
[0011] 1)將風化殼淋積型稀土礦的腐殖層礦土剝離；
[0012] 2)選擇堆場場地：選擇不含稀土、方便採礦作業且土地施工量小的山谷地進行平 整夯實，使堆場場地地面坡度為1?5° ;
[0013] 3)構築堆場：在夯實的堆場場地上先鋪墊防漏層，再鋪上木質框架，其上再覆蓋 麻布片，然後將全風化層和半風化層礦土堆積在其上構築堆場，最後平整堆頂，並在堆頂構 築圍堰並布置加液管，堆場底部較低一側還設有匯流渠和集液池；
[0014] 4)堆浸提取稀土 ：將銨鹽浸礦劑經加液管由堆頂加入堆場，控制加液流量，讓銨 鹽浸礦劑自然向下滲透，到達堆場底部後，再從堆場底部的低側流出，流入匯流渠，再進入 集液池，得到稀土浸出母液，稀土浸出母液經除雜後，用草酸或碳酸氫銨沉澱收集稀土；
[0015] 5)植被恢復：堆浸提取稀土結束後，從堆場頂部向下打孔，打孔深度為從堆場頂 部向下直至穿破防漏層，接著將剝離的腐殖層礦土覆蓋在堆場的上部，恢復植被。
[0016] 上述步驟2)使得堆場地面坡度為1?5°，以保證稀土浸出液的定向流動。
[0017] 按上述方案，步驟3)所述防漏層為塗有防水材料的塑料薄膜，如聚乙烯塑料薄膜 等。防漏層可阻擋稀土浸出液繼續向下滲透。
[0018] 按上述方案，步驟3)所述木質框架為與場地大小相同的網格狀木質框架，每個網 格大小約2 X 3m2,且木條每隔20?50cm在底部開一個直徑小於木條厚度一半的半圓形小 孔，以使到達防漏層的浸出液通過小孔流向場地低側，進入匯流渠。木質框架給礦堆與防漏 層之間創造稀土浸出液流動的空隙。其上再覆蓋麻布片，可作為過濾層，初步濾去浸出液中 的泥沙。
[0019] 按上述方案，步驟3)所述堆場高度為10?30m。
[0020] 按上述方案，步驟3)所述圍堰規格為按堆頂面積，每2?4m2構築高度為10? 30cm的圍堰。構築圍堰的作用在於防止銨鹽浸礦劑的洩露。
[0021] 按上述方案，步驟3)所述加液管沿著堆頂圍堰設置，且每個圍堰中均安裝一個水 龍頭，控制加液口的流量。
[0022] 按上述方案，步驟4)所述銨鹽浸礦劑為硫酸銨、氯化銨、硝酸銨中的一種或幾種 的混合水溶液，濃度為2?5wt %。
[0023] 按上述方案，步驟4)所述加液管的管口下方靠近堆頂處還放置有麻布片。麻布片 可防止銨鹽浸礦劑加料時攪起泥水而導致細泥封堵礦面，影響銨鹽浸礦劑的滲透。
[0024] 按上述方案，步驟4)所述圍堰內銨鹽浸礦劑高度為5?10cm，高度可通過加液口 處設置的水龍頭控制。
[0025] 按上述方案，步驟5)所述打孔為在堆場頂部呈網狀分布打孔，孔距為1?3m。打 孔深度為從堆場頂部向下直至底部，穿破墊於堆場底部的防漏層，以使上下土層間可進行 物質交換。
[0026] 本發明的有益效果在於：1、傳統的堆浸工藝通常是將礦山的各層礦土盲目地混合 構築堆場，易造成稀土浸出母液中雜質含量較高，除雜成本增加，稀土產品純度不高，且堆 場的滲透性較差，生產周期較長。本發明針對現有的不足，改進堆浸工藝，依據離子相稀土 及鋁在稀土礦各層中的分布規律，剝離含雜質較多而含稀土較少的腐殖層礦土，僅對含稀 土多而含雜質少的全風化層和半風化層進行築堆堆浸，這不僅可以大大減少稀土浸出母液 中雜質鋁離子的含量，利於後續稀土母液的處理，降低除雜成本，提高稀土產品的純度，還 可以避免浸礦劑在腐殖層的消耗，降低了生產成本。2、堆浸結束後，進行植被恢復前，從堆 場頂部向下打孔，直至堆場的底部，穿破墊於堆場底部的防漏層，使上下土層間可以進行物 質交換，有利於生態修復。再將腐殖層礦土覆蓋在堆場頂部，加快植被的生長，實現礦山開 採的高效化和綠色化。3、本發明因剝離了腐殖層礦土，有效改善堆場的滲透性，可優選氯化 銨水溶液等滲透速率高的銨鹽溶液作為浸礦劑，縮短生產周期，提高了生產效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為風化殼淋積型稀土礦各層離子相稀土及鋁的分布示意圖；
[0028] 圖2為本發明實施例1所用木質框架俯視圖；
[0029] 圖3為本發明實施例1所用木質框架上木條示意圖；
[0030] 圖4為實施例1所構築的堆場不意圖。其中：1_防漏層；2_木質框架；3_麻布片； 4-堆場；5-加液管；6-加液口。

【具體實施方式】
[0031] 為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明作進 一步詳細描述。
[0032] 實施例1
[0033] 廣東某風化殼淋積型稀土礦，稀土配分為中釔富銪型，稀土平均品位為 RE2O3O. 078%，其腐殖層、全風化層和半風化層離子相稀土及鋁的含量和厚度如表1所示。
[0034] 採用堆浸工藝對稀土進行提取。先將山體的含稀土少而含鋁多的腐殖層剝離， 單獨放置，留後用。選擇一不含稀土且方便採礦作業的山谷處進行平整，場地地面坡度為 Γ，在夯實的場地上先鋪墊塗有防水材料的聚乙烯塑料薄膜作防漏層1，再鋪上網格大小 約2X 3m2的木質框架2 (俯視圖如圖2所示），且木條每隔30cm在底部開一個直徑小於木 條厚度一半的半圓形小孔（木條示意圖如圖3所示），木質框架上再覆蓋麻布片3。然後將 腐殖層下面含稀土多而含鋁等雜質少的全風化層和半風化層用來構築堆場4,堆高為30m， 平整堆頂後，在堆頂按每4m 2構築30cm的圍堰，再布置加液管5,浸礦劑通過加液管上的加 液口6流進圍堰內。堆場示意圖如圖4所示。堆場底部較低一側還設有匯流渠和集液池。 將2%的氯化銨水溶液作為浸礦劑加入堆頂，加液口 6下方放置一麻布片，控制加液流量使 液面保持在l〇cm，讓銨鹽溶液自然向下滲透，到達堆場底部後，再從堆場底部的低側流出， 流入匯流渠，再進入集液池，得到稀土浸出母液，其中稀土含量（RE 2O3)為0.45g/L，雜質離 子鋁的含量（Al2O3)為0.05g/L。稀土母液經除雜後，用草酸或碳酸氫銨沉澱回收稀土。
[0035] 堆浸結束後，每隔Im用鑽孔機從堆場頂部向下打孔，直至堆場的底部，穿破墊於 堆場底部的防漏層。接著將存放的腐殖層礦土均勻地覆蓋在堆場的上部，植上植被，生態恢 復較好。
[0036] 表1風化殼淋積型稀土礦各層稀土及鋁含量和厚度
[0037]

【權利要求】
1. 一種風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，所述風化殼淋積型稀土礦從上至下 依次包括腐殖層、全風化層和半風化層礦土，其特徵在於步驟如下： 1) 將風化殼淋積型稀土礦的腐殖層礦土剝離； 2) 選擇堆場場地：選擇不含稀土、方便採礦作業且土地施工量小的山谷地進行平整夯 實，使堆場場地地面坡度為1?5° ; 3) 構築堆場：在夯實的堆場場地上先鋪墊防漏層，再鋪上木質框架，其上再覆蓋麻布 片，然後將全風化層和半風化層礦土堆積在其上構築堆場，最後平整堆頂，並在堆頂構築圍 堰並布置加液管，堆場底部較低一側還設有匯流渠和集液池； 4) 堆浸提取稀土 ：將銨鹽浸礦劑經加液管由堆頂加入堆場，控制加液流量，讓銨鹽浸 礦劑自然向下滲透，到達堆場底部後，再從堆場底部的低側流出，流入匯流渠，再進入集液 池，得到稀土浸出母液，稀土浸出母液經除雜後，用草酸或碳酸氫銨沉澱收集稀土； 5) 植被恢復：堆浸提取稀土結束後，從堆場頂部向下打孔，打孔深度為從堆場頂部向 下直至穿破防漏層，接著將剝離的腐殖層礦土覆蓋在堆場的上部，恢復植被。
2. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟3)所述防漏層為塗有防水材料的塑料薄膜。
3. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟3)所述木質框架為與場地大小相同的網格狀木質框架，每個網格大小約2X3m2,且木條 每隔20?50cm在底部開一個直徑小於木條厚度一半的半圓形小孔。
4. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟3)所述堆場高度為10?30m。
5. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟3)所述圍堰規格為按堆頂面積，每2?4m2構築高度為10?30cm的圍堰。
6. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟3)所述加液管沿著堆頂圍堰設置，且每個圍堰中均安裝一個水龍頭。
7. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟4)所述銨鹽浸礦劑為硫酸銨、氯化銨、硝酸銨中的一種或幾種的混合水溶液，濃度為2? 5wt % 〇
8. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟4)所述加液管的管口下方靠近堆頂處還放置有麻布片。
9. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟4)所述圍堰內銨鹽浸礦劑高度為5?10cm。
10. 根據權利要求1所述的風化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特徵在於：步 驟5)所述打孔為在堆場頂部呈網狀分布打孔，孔距為1?3m。
【文檔編號】C22B59/00GK104498738SQ201410709093
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】池汝安, 何正豔, 張臻悅 申請人:武漢工程大學