賴蘭萍 歐陽紅 伍 鶯 陳冬英

(贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000)

·稀土工程(與江西理工大學(xué)稀土學(xué)院合辦欄目)·

離子型稀土礦無氨浸出研究

賴蘭萍 歐陽紅 伍 鶯 陳冬英

(贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000)

為從源頭上解決離子型稀土礦以硫酸銨溶液為浸礦劑所帶來的氨氮廢水污染問題，以贛南某離子型稀土礦為對象，開展了離子型稀土礦無氨浸出研究。首先通過探索試驗比較了硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鎂、硫代硫酸鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉、氯化鎂及A1、A2、A3、A4、A5與硫酸銨的浸礦效果，結(jié)果顯示，A2～A5可取得與硫酸銨較接近的浸出率，而其他8種非硫酸銨浸礦劑的浸出率都太低。在探索試驗基礎(chǔ)上，對A2～A5和硫酸銨進行了浸礦擴大試驗，結(jié)果顯示，A2、A3和A5均可獲得與硫酸銨近乎相同的浸出率(分別為95.25%，95.01%，95.18%和95.05%)，但A3和A5的浸礦周期(分別為92和127 h)分別比硫酸銨的浸礦周期(58 h)增加了58.62%和118.97%，而A2的浸礦周期(48 h)比硫酸銨的浸礦周期縮短了17.24%。進一步對A2和硫酸銨所得浸礦擴大試驗浸出液進行化學(xué)多元素分析，發(fā)現(xiàn)兩者REO的濃度及雜質(zhì)Fe、Al、Si、Ca的濃度都很接近。以上結(jié)果表明，A2不僅可取代硫酸銨實現(xiàn)離子型稀土礦的無氨浸礦，而且可較大幅度地縮短浸礦周期。

離子型稀土礦 氨氮廢水 無氨浸礦

我國離子型稀土礦主要分布于廣東、江西和湖南等地，儲量占世界同類資源的90%，具有配分齊全、高附加值元素含量高、放射性比度低、高科技應(yīng)用元素多、綜合利用價值大等突出優(yōu)點[1-3]。原地浸礦方法已在離子型稀土礦山得到了廣泛應(yīng)用[4]，并取得了巨大的經(jīng)濟和社會效益。該方法主要采用硫酸銨溶液作為浸礦劑，稀土浸出率可達90%以上，具有設(shè)備簡單、操作容易、投資少、收效快等特點[5]。但是，長期使用硫酸銨溶液作為浸礦劑會帶來嚴重的環(huán)境污染問題[6]。因此，有必要尋找能夠替代硫酸銨溶液的無氨浸礦劑，從源頭解決離子型稀土礦山的氨氮污染問題。本研究經(jīng)廣泛比較，篩選出1種無氨強電解質(zhì)A2，可取得與硫酸銨相近的離子型稀土礦浸礦指標，并可較大幅度地縮短浸礦周期。

1 離子型稀土礦浸礦原理

離子型稀土礦中的稀土元素主要是以“離子相”存在而不是以“礦物相”存在，即90%左右的稀土元素是呈陽離子態(tài)吸附在黏土礦物表面。一些電解質(zhì)中的陽離子具有比這些離子相稀土更活潑的化學(xué)性質(zhì)，可與這些離子相稀土發(fā)生交換而使其進入溶液中[7-8]。這就是離子型稀土礦浸礦的基本原理，可表示為

[Al2Si2O5(OH)4]m·nRE3++3nMe+=

[Al2Si2O5(OH)4]m·3nMe++nRE3+．

2 試樣和試劑

離子型稀土礦試樣取自贛南某離子型稀土礦礦區(qū)，其離子相稀土的含量為0.097%，水分含量為10.86%。

所用配制浸礦劑的電解質(zhì)試劑包括化學(xué)純硫酸銨、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鎂、硫代硫酸鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉、氯化鎂及A1、A2、A3、A4和A5，其中A1、A2各為1種無氨強電解質(zhì)，A3、A4和A5各為2種無氨強電解質(zhì)的混合物。

3 試驗方法

(1)將一定量原礦均勻裝入浸礦柱(探索試驗時浸礦柱規(guī)格為φ80 mm×1 000 mm，擴大試驗時浸礦柱規(guī)格為φ150 mm×2 000 mm)，然后加入體積與礦石所占體積相同的一定濃度的浸礦劑。

(2)待所加浸礦劑穿透礦石(礦石面露出)后，在保持液面始終高出礦石面10 cm的條件下向柱內(nèi)不斷注入頂水(浸礦劑)，以擠出已完成交換作用的浸出液[9]，并每隔15 min截取少量浸出液樣品檢測其稀土濃度。

(3)當所截取樣品的稀土濃度不再下降時，停注頂水，結(jié)束浸礦，按下式計算稀土浸出率：

4 試驗結(jié)果與討論

4.1 浸礦探索試驗

采用φ80 mm×1 000 mm進行浸礦探索試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 浸礦探索試驗結(jié)果Table 1 Results of exploring ore leaching experiment

由表1可以看出：A2～A5溶液的浸礦效果較接近硫酸銨溶液的浸礦效果，稀土浸出率都在90%以上，有望成為離子型稀土礦的無氨浸礦劑；而其他8種非硫酸銨浸礦劑的浸出率太低，最高僅為88.14%。

4.2 浸礦擴大試驗

根據(jù)浸礦探索試驗結(jié)果，選擇A2～A5與硫酸銨在φ150 mm×2 000 mm浸礦柱中進行浸礦擴大試驗對比，試驗結(jié)果見表2。

表2 浸礦擴大試驗結(jié)果Table 2 Results of extending ore leaching experiment

從表2可以看出，濃度為5%的A2、A3和A5溶液均可獲得與濃度為2%的硫酸銨溶液近乎相同的浸出率，但濃度為5%的A2和A5溶液的浸礦周期分別比濃度為2%的硫酸銨溶液的浸礦周期增加58.62%和118.97%，而濃度為5%的A2溶液的浸礦周期比濃度為2%的硫酸銨溶液的浸礦周期縮短17.24%。因此，從稀土浸出率和浸礦周期來看，應(yīng)選擇A2取代硫酸銨實現(xiàn)離子型稀土礦的無氨浸礦。

對濃度為5%的A2溶液和濃度為2%的硫酸銨溶液所得浸礦擴大試驗浸出液進行化學(xué)多元素分析，結(jié)果如表3所示。可見，兩者REO的濃度及雜質(zhì)Fe、Al、Si、Ca的濃度都很接近，從而進一步證明了用A2取代硫酸銨是可行的。

表3 2種擴大試驗浸出液化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 3 Chemical composition analysis of leaching solution of the two extending tests

5 結(jié) 論

(1)離子型稀土礦實現(xiàn)無氨浸礦在技術(shù)上是可行的。

(2)無氨電解質(zhì)A2可取得與硫酸銨近乎相同的浸出率，浸出液的雜質(zhì)含量也與硫酸銨的相當，而且A2可比硫酸銨縮短浸礦周期17.24%。

[1] 邱廷省，伍紅強，方夕輝．離子型稀土礦浸出過程優(yōu)化與分析[J]．有色金屬科學(xué)與工程，2012，3(4)：43-47． Qiu Tingsheng，Wu Hongqiang，F(xiàn)ang Xihui．Optimization and analysis of the leaching process of ionic rare earth[J]．Nonferrous Metals Science and Engineering，2012，3(4)：43-47．

[2] 劉余九．中國稀土產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展的主要任務(wù)[J]．中國稀土學(xué)報，2007，25(3)：257-263． Liu Yujiu．Present state and main task of development of rare industry in China[J]．Journal of the Chinese Rare Earth Society，2007，25(3)：257-263．

[3] 羅仙平，翁存建，徐 晶，等．離子型稀土礦開發(fā)技術(shù)研究進展及發(fā)展方向[J]．金屬礦山，2014(6)：83-90． Luo Xianping，Weng Cunjian，Xu Jing，et al．Research progress on and development trend of exploitation technique of ion-absorbed type rare earth ore[J]．Metal Mine，2014(6)：83-90．

[4] 黃小衛(wèi)，李紅衛(wèi)，王彩鳳，等．我國稀土工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及進展[J]．稀有金屬，2007，32(3)：278-288． Huang Xiaowei，Li Hongwei，Wang Caifeng，et al．Development status and research progress in rare earth industry in China[J]．Chinese Journal of Rare Metals，2007，32(3)：278-288．

[5] 邵億生．離子型稀土原地浸礦新工藝研究[C]∥中國稀土資源跨世紀學(xué)術(shù)論壇論文集．天津：中國稀土學(xué)會地采選專業(yè)委員會，2000：54-61． Shao Yisheng．Research on new technology of in-situ leaching on ionic type rare earth ore[C]∥China Rare Earth Resources Academic Conference Cross-century．Tianjin：Chinese Academy of Rare Earths Geology，Mining and Mineral Processing Committee，2000：54-61．

[6] Tong Wugang，Wang Jihui.Removal of ammonium and phosphate by magnesium ammonium[J]．Industrial Water & Wastewater，2002，33(5)：4-6．

[7] 湯洵忠，李茂楠，楊 殿．離子型稀土原地滲析采礦室內(nèi)模擬試驗研究[J]．中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，30(2)：133-136． Tang Xunzhong，Li Maonan，Yang Dian．The research of indoor simulation experiments of the ion-absorbed rare earth mineral in-situ leach mining[J]．J Cent South Univ Technol，1999，30(2)：133-136．

[8] Tian Jun，Yin Jingqun，Chi Ru'an，et al．Kinetics on leaching rare earth from the weathered crust elution-deposited rare earth ores with ammonium sulfate solution[J]．Hydrometallurgy，2010，101(3/4)：166-170．

[9] 田 君，尹敬群，諶開紅，等．風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出液沉淀浮選溶液化學(xué)分析[J]．稀土，2011，32(4)：1-6． Tian Jun，Yin Jingqun，Chen Kaihong，et al．Solution chemistry on precipitate-flotation of rare earth from leach liquor of the weathered crust elution-deposited rare earth ore[J]．Chinese Rare Earths，2011，32(4)：1-6．

(責(zé)任編輯 孫 放)

No Ammonia Leaching Study of Ionic Rare-earth Ore

Lai Lanping Ouyang Hong Wu Ying Chen Dongying

(GanzhouNonferrousMetallurgyResearchInstitute，Ganzhou341000，China)

In order to solve the pollution of ammonia nitrogen wastewater stemmed from ionic type rare-earth ore leaching using ammonium sulfate solution as the reagents，research on ore leaching with no ammonia is carried out with an ionic type rare-earth ore，Jiangxi，as the research object.Ore leaching efficiency of potassium sulfate，sodium sulfate，magnesium sulfate，sodium thiosulfate，sodium nitrate，sodium nitrite，magnesium chloride and A1，A2，A3，A4，A5，and ammonium sulfate are compared in exploring experiment.The results show that A2～ A5can have nearly the same leaching efficiency as ammonium sulfate，and the other 8 kinds of leaching reagents has lower leaching rate.Extending leaching experiments are carried out using A2～A5and ammonium sulfate as the leaching reagent，based on the exploring tests.The results indicated that，all of A2，A3and A5have nearly the same leaching rate as ammonium sulfate (95.25%，95.25%，95.01% and 95.05% respectively)，while leaching period of A3and A5(92，127 h respectively) are longer than that of ammonium sulfate (58 h) by 58.62% and by 118.97% respectively，while the leaching period of A2(48 h) is shorter by 17.24%.Further chemical element analysis on leaching solution from extending test of A2and ammonium sulfate as leaching reagent is conducted，finding that concentration of REO and impurities Fe，Al，Si，Ca is almost the same.In a word，A2can not only replace ammonium sulfate to accomplish ore leaching of ionic type rare-earth without ammonia，but also greatly shorten the leaching period.

Ionic rare-earth ore，Ammonia nitrogen wastewater,Ore leaching with no ammonia

2014-08-17

科技部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項(編號：2012EG115017)。

賴蘭萍(1983—)，女，工程師，碩士。

TD955，TD925.6

A

1001-1250(2014)-10-095-03