一種應用于離子型稀土礦浸礦過程的助浸劑及其浸礦方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及稀±濕法冶金領域,具體而言,設及一種應用于離子型稀±礦浸礦過 程的助浸劑及其浸礦方法。
【背景技術】
[0002] 稀±(RareEarth,簡稱RE)是化學元素周期表第Ξ副族中原子序數從57至71的 15個銅系元素,即銅化a)、姉(Ce)、錯(Pr)、欽(Nd)、銀(Pm)、衫(Sm)、館巧U)、禮(Gd)、鋪 (化)、鋪值y)、鐵化0)、巧巧r)、鎊(Tm)、鏡燈b)、錯(Lu),再加上與其電子結構和化學性質 相近的筑(Sc)和錠燈),共17種元素的總稱。稀±元素因其獨特的4f亞層電子結構、大的 原子磁矩、強的自旋-軌道禪合、多變的配位數,使其形成的化合物具有十分豐富的磁、光、 電、催化等功能性質,被譽為"現代工業的維生素"和"新材料寶庫"。根據稀上元素間理化 性質的差異,將其分組為輕、中、重稀上。其中館、鋪、鋪等中重稀上儲量少、缺口大、價值高、 可替代性小,被廣泛應用于國防軍工、航空航天等高新科技領域,是制備高性能磁性材料、 發光材料、激光晶體、高科技陶瓷等的關鍵材料。目前,中重稀±主要來源于我國離子吸附 型稀±礦,其鋪、鋪、館、錠等中重稀±元素配分比輕稀±礦高十多倍甚至幾十倍。
[0003] 離子型稀±礦是一種新型外生稀±礦物,于1969年首次在我國江西省議州市被 發現。此類礦物廣泛分布于我國南方的江西、廣東、廣西等省份,其稀±配分齊全,放射性 低,且富含中重稀±元素,是我國寶貴的戰略礦產資源。離子型稀±礦的開發利用可W解決 獨居石、氣碳姉礦、混合型稀上礦等幾乎只產輕稀上而缺乏中重稀上的問題。目前工業生產 普遍采用錠鹽原地浸取工藝回收稀±,即采用硫酸錠作為浸取劑原地浸出離子吸附型稀± 礦中的稀±,然后采用碳酸氨錠對浸出液進行除雜、沉淀富集稀±,最后賠燒獲得離子型稀 上精礦。雖然上述工藝已廣泛應用于離子礦工業開采,但仍存在W下問題:(〇在離子型稀 ±礦開采過程中使用大量的硫酸錠和碳酸氨錠,產生了大量的氨氮廢水,其硫酸錠濃度高 達3. 5-4.Og/L;由于礦山滲漏及降雨等原因,廢水很容易滲入到±壤、地下水和地表水中, 導致環境中氨氮超標。即使廢水經過地表水和地下水稀釋,廢水中氨氮含量也可達l(K)ppm 左右,礦區水系氨氮嚴重超標,水體富營養化,對生態安全造成了極大的威脅。(2)浸礦過程 中大量浸取劑和水的加入,似的±壤中粘±礦物發生遇水膨脹、分散等物理和化學作用,其 層面間的膠結物被水溶解,內聚力下降,粘±層間表面因帶負電引起的同電相斥效應,使其 體積增加而導致膨脹,從而易產生滑坡及泥石流等自然災害。
[0004] 為此,我國科技工作者為了提高浸取效果、減少硫酸錠浸取劑用量開展了強化浸 取研究。首先,磁場和超聲等技術手段被應用于強化離子吸附型稀±礦的浸取,在稀±浸取 過程中采用磁場或超聲進行處理,W改變浸取體系水系的表面張力、滲透能力等性質,從而 提高稀±浸出率,降低硫酸錠用量,但是此類方法難W在原地浸礦過程中應用。另外,富里 酸、田菁膠、巧樣酸等被提出作為助浸劑,助浸劑與浸取劑混合后的溶液作為浸礦液對離子 吸附性稀±礦進行浸取,在提高稀±浸出率的同時,降低硫酸錠浸取劑的用量。但是在此類 方法中,未能同時實現防止黏±礦物膨脹的作用。
[0005] 因此,如何選擇合適浸礦體系,強化浸取提高的稀±浸出率,降低浸取劑的用量, 減小環境污染,又能防止粘±礦膨脹而導致的山體滑坡等自然災害,是離子型稀±礦開采 過程中普遍關注的問題。
【發明內容】
[0006] 本發明的主要目的在于提供一種應用于離子型稀±礦浸礦過程的助浸劑及其浸 礦方法,W提高稀±浸出率,減少浸取劑的用量,減小生產成本、降低氨氮污染。
[0007] 為了實現上述目的,本發明一方面提供了一種應用于離子型稀±礦浸礦過程的助 浸劑,所述助浸劑為水溶性的表面活性劑。
[000引進一步地,助浸劑為皂角巧、鼠李糖、茶皂素、季錠鹽型表面活性劑、Gemini雙分子 表面活性劑中的至少一種。
[0009] 本發明另一方面提供了一種采用上述助浸劑浸取離子吸附型稀±礦的方法,包括 W下步驟,W離子吸附型稀±礦為原料,將浸取劑和助浸劑混合配置浸礦液;采用所述浸礦 液浸取離子吸附型稀±礦,然后采用頂水洗涂,最終得到稀±浸出液和稀±尾礦。
[0010] 進一步地,浸取劑為硫酸儀、氯化巧、硫酸錠、氯化錠、硫酸亞鐵、硫酸鐘中的至少 一種。
[0011] 進一步地,浸礦液中助浸劑的濃度為0. 01-0. 15mol/L。
[0012] 進一步地,浸礦液中浸取劑的濃度為0. 10-0. 30mol/L。
[0013] 進一步地,浸礦液與稀±礦的液固比為0. 3-1.化:1kg。
[0014] 本發明通過采用水溶性的表面活性劑為助浸劑,此類化合物具有親水基團和為疏 水基團,能顯著降低界面間的表面張力,有利于溶劑在±壤表面的潤濕,起到提高浸出速率 作用的同時,此類助浸劑與稀±能形成絡合物,強化稀±的浸取,提高稀±的浸出率。另外 此類化合物能在黏±表面形成疏水的吸附膜,阻止水浸入黏±晶層間,從而有效地抑制粘 ±的水化膨脹;同時,表面活性劑可通過吸附等作用中和黏±表面的負電性,能將黏±微粒 橋接起來而有效地抑制微粒運移,起到了上壤防止膨脹的效果。該助浸劑在浸礦過程的使 用,提高了稀±浸出率,減少了浸取劑的用量,減小了生產成本、降低了氨氮污染;并且起到 了防止±壤膨脹的作用,減小山體滑坡發生的概率。
【具體實施方式】
[0015] 需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可W相 互組合。下面將結合實施例來詳細說明本申請。
[0016] 稀±在離子型稀±礦中大部分是W簡單的水合或徑基水合陽離子的形態被粘± 礦物吸附,而陰離子不被吸附。被吸附的稀±離子在與化學性質更為活潑的陽離子(M: 化+、畑4+、Mg化等)進行交換解吸時,整個過程可W表示為如下兩個反應,首先吸附在高嶺 ±上的水合稀±離子被浸取劑溶液中的陽離子交換解吸,解吸進入溶液中的水合稀±離子 與溶液中的陰離子形成水合稀±配位離子。即:
上述式1中,Μ代表活潑陽離子,X代表陰離子,aq代表溶液,S代表固體。a/b/c/m/n代表阿拉伯數字。
[0017] 從上面的式子中可W看出,能與稀±形成穩定絡合物的陰離子有助于促進式1正 向進行,且絡合物穩定性越高,趨勢越明顯,從而強化浸取、降低浸礦過程的氨氮污染。由背 景技術可知,現有離子型稀±礦的浸礦體系未能實現降低氨氮污染和防止黏±膨脹的雙重 作用。
[0018] 本發明一方面提供了一種應用于離子型稀±礦浸礦過程的助浸劑,所述助浸劑為 水溶性的表面活性劑。
[0019] 表面活性劑(surfactant),是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態發生明顯變 化的物質。具有固定的親水親油基團,在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結構 具有兩親性:一端為親水基團,另一端為疏水基團;親水基團常為極性基團,如簇酸、橫酸、 硫酸、氨基或胺基及其鹽,徑基、酷胺基、酸鍵等也可作為極性親水基團;而疏水基團常為非 極性控鏈。
[0020] 水溶性的表面活性劑是指能溶于水的表面活性劑,包括水溶性的化學表面活性劑 和水溶性的生物表面活性劑。水溶性的化學表面活性劑的典型代表包括十二烷基苯橫酸 鋼、吐溫-80、季錠鹽型表面活性劑、Gemini雙分子表面活性劑等;生物活性劑的典型代表 包括皂角巧、鼠李糖、茶皂素、沙凡婷等。本發明優選所述助浸劑為皂角巧、鼠李糖、茶皂素、 季錠鹽型表面活性劑、Gemini雙分子表面活性劑中的至少一種。優選是因為常見,能與稀 ±形成更為穩定的絡合物、且防膨效果好等原因。
[0021] 本發明另一方面提供了一種采用上述助浸劑浸取離子型稀±礦的方法,包括W下 步驟,W離子型稀±礦為原料,將浸取劑和助浸劑混合配置浸礦液;采用所述浸礦液浸取離 子型稀±礦,然后采用頂水洗涂,最終得到稀±浸出液和稀±尾礦。所述浸取劑為硫酸儀、 氯化巧、硫酸錠、氯化錠、硫酸亞鐵、硫酸鐘中的至少一種,W上浸取劑目前工業上在用或實 驗室研究的有可能實現工業化的浸取劑,價格低廉且對環境影響小。所述浸礦液中助浸劑 的濃度為0. 01-0. 15111〇1/1、浸取劑的濃度為0. 10-0. 30mol/L。所述浸礦液與稀±礦的液固 比為0. 3-1.化:1kg。浸礦液浸取結束后,采用頂水洗涂離子吸附型稀±礦,當浸出液中稀 ±濃度低于O.lg/L時,停止加入頂水。最終得到稀±浸出液和稀±尾礦。通過控制浸礦液 的濃度及加入量,可獲得較高的稀±浸出率及較好的防膨效果。
[0022] 在本發明中,離子型稀±礦的浸礦方式可W為池浸、助浸、堆浸、原地浸或連續池 浸。
[0023]