BR112017000461B1 - agente de lixiviação e método de lixiviação para lixiviar uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons - Google Patents

Abstract

"AGENTE DE LIXIVIAÇÃO E MÉTODO DE LIXIVIAÇÃO PARA LIXIVIAR UMA TERRA RARA EM UM MINÉRIO DE TERRA RARA COM ADSORÇÃO DE ÍONS", a presente invenção refere-se a um agente de lixiviação e a um método de lixiviação para lixiviar uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons. O agente de lixiviação é uma solução aquosa, que compreende íons redutores. Um minério de terra rara com adsorção de íons é lixiviado por uma solução aquosa contendo íons redutores como um agente de lixiviação, de tal maneira que uma terra rara na fase iônica no minério de terra rara pode ser lixiviada por meio de um modo de troca iônica. Além disso, devido à ação redutora dos íons redutores, os íons de terra rara de alta valência em uma fase coloidal e em uma fase mineral podem ser submetidos a uma reação de oxidação-redução, de tal maneira que os íons de baixa valência são formados e lixiviados, melhorando, assim, o índice de lixiviação de uma terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se ao campo de extração e recuperação de terra rara, e, particularmente, refere-se a um agente de lixiviação e a um método de lixiviação para lixiviar uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons.

Fundamentos da Invenção

[002] Os minérios de terra rara com adsorção de íons são ricos em elementos de terra rara médias e pesadas, que têm um valor econômico extremamente elevado, são recursos minerais estratégicos preciosos da China e são amplamente distribuídos em sete províncias do sul da China, como Jiangxi, Guangdong, Guangxi, Hunan, Fujian, Yunnan e Zhejiang. Os modos de ocorrência de elementos de terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons são divididos em quatro tipos, ou seja, uma terra rara na fase solúvel em água, uma terra rara na fase iônica, uma terra rara na fase coloidal e uma terra rara na fase mineral. Nos quatro tipos dos elementos de terra rara, a terra rara na fase solúvel em água representa 0,0001 ou menos da quantidade total de terra rara, o que pode até ser omitido. A terra rara na fase iônica representa 80% ou mais da quantidade total de terra rara, e é principalmente adsorvida à superfície de um mineral de argila, como, por exemplo, caulim, feldspato e mica, em forma de íons hidratados ou íons hidroxila hidratados. A terra rara na fase coloidal é depositada, principalmente, sobre um mineral (Ce(OH)4, que serve como uma matéria) sob a forma de coloides de hidróxido ou óxido insolúvel em água, e representa aproximadamente 5% da quantidade total de terra rara. Na fase mineral, a terra rara existe sob a forma de minerais de terra rara, como, por exemplo, cerianita, bastnaesita e monazita, e representa 10~15% da quantidade total da terra rara.

[003] O grau da terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons é normalmente abaixo de 0,05~0,3%. O tamanho de partícula do minério é pequeno, o que faz com que a terra rara não possa ser enriquecida em concentrados por um método convencional de melhoramento físico. No entanto, quando se depara com íons positivos (Na+, NH4+, Mg2+, Ca2+ e afins) com propriedades químicas ativas, a terra rara na fase iônica adsorvida sobre o mineral de argila pode ser trocada e, assim, dessorvida. De acordo com esta característica, os trabalhadores científicos e tecnológicos chineses empregaram o cloreto de sódio e/ou sulfato de amônio como agentes de lixiviação para a extração de terra rara na fase iônica. A eficácia e a seletividade da lixiviação do sulfato de amônio são obviamente superiores às do cloreto de sódio, facilitando, assim, a extração de íons de terra rara no licor de lixiviação. Consequentemente, o sulfato de amônio é comumente empregado como um agente de lixiviação de terra rara na indústria atual. No entanto, um agente de lixiviação para um minério de terra rara com adsorção de íons pode normalmente trocar e lixiviar elementos de terra rara na fase iônica em um processo de lixiviação, e o efeito de lixiviação para terras raras nas fases mineral e coloidal é mais pobre, o que causa a perda de recursos de terra rara. Consequentemente, o modo de lixiviação, por meio do sulfato de amônio, só pode recuperar a terra rara na fase iônica, o que representa 80% ou mais da terra rara com adsorção de íons. Além disso, 7~9 toneladas de sulfato de amônio são consumidas em um processo de produção de 1 tonelada de concentrados de terra rara (por óxido de terra rara - REO), e uma grande quantidade de amônia e nitrogênio entra no solo e na água subterrânea, o que provoca um grande excesso de amônia e nitrogênio no sistema de água de um distrito de minério, eutrofização de um corpo de água e uma grave influência no ambiente ecológico.

[004] Na Patente Chinesa No. 201010128302.9, cujo título é “METHOD FOR RECOVERING RARE EARTH FROM IONIC RARE EARTH RAW ORE”, pelo menos um entre sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e cloreto de cálcio substitui a maioria ou até mesmo todos entre sulfato de amônio, cloreto de amônio ou cloreto de sódio, para servir como um agente de lixiviação, para o processo de lixiviação de um minério de terra rara com adsorção de íons. Na Patente Chinesa No. 201.310.199.034.3, cujo título é “METHOD FOR EXTRACTING ION-ADSORBED RARE EARTH”, uma solução aquosa com os componentes principais, especialmente, sulfato de magnésio, ou sulfato de magnésio e/ou sulfato férrico, ou sulfato de magnésio e/ou sulfato de alumínio, serve como um agente de lixiviação para lixiviar um minério de terra rara com adsorção de íons. Na Patente Chinesa No. 201310424572.8, cujo título é “PROCESS FOR LEACHING RARE EARTH FROM NON-AMMONIUM SALT OF ION-ADSORBED RARE EARTH ORE”, qualquer determinada proporção de sais de cálcio para sais de magnésio para sais de sódio é empregada, e um sal de compósito é formado por meio de uma preparação na proporção determinada e serve como um agente de lixiviação, para o processo de lixiviação de minério de terra rara com adsorção de íons. Na Patente Chinesa No. 201.310.481.335.5, “WEATHERED CRUST LEACHING DEPOSIT TYPE RARE EARTH ORE LEACHING AGENT AND RARE EARTH EXTRACTION METHOD THEREFOR”, qualquer um ou qualquer mistura de citrato de amônio, citrato de sódio, citrato de potássio e citrato de magnésio serve como um agente de lixiviação para lixiviar um minério de terra rara com adsorção de íons. Apesar de os agentes de lixiviação empregados nas patentes acima reduzirem ou eliminarem o problema de produção de águas residuais com amônia e nitrogênio, que é causado pela lixiviação com sulfato de amônio, a lixiviação de elementos de terra rara em uma fase coloidal e uma fase mineral não pode ser realizada. Na Patente Chinesa No. 201.310.594.438.2, cujo título é “METHOD FOR IMPROVING LEACHING RATE OF IONIC RARE EARTH AND SAFETY OF TAILINGS” e na pesquisa “RESEARCH ON EXTRACTION OF COLLOIDAL PHASE RARE EARTH IN BLACK WEATHERED MATERIAL OF CERTAIN SOUTHWEST RARE EARTH ORE”, uma solução fortemente ácida excluindo íons redutores é empregada para o processo de lixiviação de minérios de terra rara com adsorção de íons. No entanto, é difícil de lixiviar, a eficiência de lixiviação é baixa, a acidez da lixiviação é elevada e uma grande quantidade de minerais no solo será lixiviada, o que provoca um grande aumento no conteúdo de impurezas no licor de lixiviação.

[005] Durante a recuperação de uma fase iônica em um minério de terra rara com adsorção de íons, como extrair cooperativamente algumas das terras raras nas fases mineral e coloidal, de modo a melhorar ainda mais o índice de lixiviação da terra rara, tornou-se o foco principal de direção das pesquisas.

Sumário da Invenção

[006] A presente invenção foi desenvolvida para oferecer um agente de lixiviação e um método de lixiviação para lixiviar uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons, os quais são utilizados para resolver o problema da seguinte maneira: terras raras na fase coloidal e terras raras na fase mineral não são completamente lixiviadas em um processo de lixiviação de um minério de terra rara com adsorção de íons na técnica convencional.

[007] Para este fim, de acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um agente de lixiviação para lixiviar uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons. O agente de lixiviação pode ser uma solução aquosa, que compreende íons redutores.

[008] Além disso, os íons redutores são um ou mais dos íons selecionados entre íons ferrosos (Fe2+), íons manganosos (Mn2+), íons de sulfito (SO32-) e íons de bissulfito (HSO3-). De preferência, os íons redutores são os íons ferrosos.

[009] Além disso, o agente de lixiviação também compreende um ou mais dos íons selecionados entre íons de magnésio (Mg2+), íons de cálcio (Ca2+), íons de potássio (K+) e íons de amônio (NH4+) e, de preferência, compreende íons de magnésio e/ou íons de cálcio.

[0010] Além disso, no agente de lixiviação, com exceção dos íons de hidrogênio, a concentração dos íons positivos é de 0,05~1,00mol/l e, de preferência, a concentração dos íons positivos é de 0,10~0,50mol/l.

[0011] Além disso, no agente de lixiviação, a concentração dos íons redutores é de 0,01~0,30mol/l e, de preferência, a concentração dos íons redutores é de 0,01~0,05 mol/l.

[0012] Além disso, o valor de pH do agente de lixiviação é de 1,0~5,0 e, de preferência, é de 1,5~3,5.

[0013] Além disso, no agente de lixiviação, com exceção dos íons de hidrogênio, os íons positivos compreendem os seguintes íons em porcentagem molar: 1~30% de íon ferroso, 1~95% de íon de magnésio,1~50% de íon de cálcio, 0~15% de íon de potássio e 0~30% de íon de amônio.

[0014] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método para o processo de lixiviação de uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons. O agente de lixiviação acima é utilizado para o processo de lixiviação em um minério de terra rara com adsorção de íons. Além disso, o método pode incluir as seguintes etapas: S1: um minério de terra rara com adsorção de íons é empregado como uma matéria-prima, a porcentagem molar de cada íon em um agente de lixiviação a ser preparado, que é determinada de acordo com o conteúdo de íons ferrosos, íons de magnésio, íons de cálcio, íons de potássio e íons de amônio na matéria-prima, e um agente de lixiviação é preparado. S2: O agente de lixiviação é utilizado para lixiviar o minério de terra rara com adsorção de íons, de modo a obter um licor de lixiviação de terra rara e resíduos de terra rara.

[0015] Além disso, após a obtenção do licor de lixiviação de terra rara, da remoção das impurezas do licor de lixiviação de terra rara, do enriquecimento e da recuperação de uma terra rara por meio da deposição ou extração do licor de lixiviação de terra rara removido das impurezas, obtém-se, então, concentrados de terra rara e licor residual.

[0016] Além disso, depois de o licor residual ser obtido, o licor residual é misturado de acordo com a concentração de cada íon no agente de lixiviação, que, de forma apropriada, é reutilizado como agente de lixiviação.

[0017] A presente invenção utiliza uma solução aquosa que compreende íons redutores como um agente de lixiviação, para a lixiviação de terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons. Um minério de terra rara com adsorção de íons é lixiviado pelo agente de lixiviação, de tal maneira que uma terra rara na fase iônica no minério de terra rara pode ser lixiviada por meio de um modo de troca iônica. Além disso, devido à ação redutora dos íons redutores, os íons de terra rara de alta valência (por exemplo, cério tetravalente) em uma fase coloidal e uma fase mineral podem ser submetidos a uma reação de oxidação-redução, de tal maneira que os íons de baixa valência (por exemplo, cério trivalente) são formados e entram no licor de lixiviação. Consequentemente, a lixiviação e a recuperação de uma terra rara em uma fase iônica e algumas das terras raras nas fases mineral e coloidal em um minério de terra rara com adsorção de íons podem melhorar o índice de lixiviação de uma terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons.

Descrição Detalhada das Modalidades da Invenção

[0018] É importante observar que as modalidades do presente pedido de patente e as características das modalidades da presente invenção podem ser combinadas sob a condição de ausência de conflitos. A presente invenção será descrita abaixo em conjunto com suas respectivas modalidades.

[0019] Conforme descrição feita nos Fundamentos da Invenção, quando o agente de lixiviação existente é utilizado para lixiviar uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons, uma terra rara na fase coloidal e uma terra rara na fase mineral não podem ser totalmente extraídas. Para solucionar este problema, a presente invenção apresenta um agente de lixiviação para a lixiviação de uma terra rara de um minério de terra rara com adsorção de íons. O agente de lixiviação é uma solução aquosa contendo íons redutores.

[0020] Uma solução aquosa contendo íons redutores é utilizada como agente de lixiviação fornecido pela presente invenção. Um minério de terra rara com adsorção de íons é lixiviado por uma solução aquosa contendo íons redutores como um agente de lixiviação, de tal maneira que uma terra rara na fase iônica no minério de terra rara pode ser lixiviada por meio de um modo de troca iônica. Além disso, devido à ação redutora dos íons redutores, os íons de terra rara de alta valência (por exemplo, cério tetravalente) em uma fase coloidal e em uma fase mineral podem ser submetidos a uma reação de oxidação-redução, de tal maneira que os íons de baixa valência (por exemplo, cério trivalente) são formados e entram no licor de lixiviação. Consequentemente, o índice de lixiviação de uma terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons pode ser melhorado.

[0021] No agente de lixiviação fornecido pela presente invenção, os íons redutores convencionais, como, por exemplo, íons ferrosos, íons manganosos, íons bivalentes de estanho, íons bivalentes de vanádio, íons trivalentes de vanádio, íons de sulfito, íons de bissulfito, íons de enxofre, íons de iodeto, íons de hidrossulfito ou íons de tiossulfato são empregados, de tal forma que o cério tetravalente nas fases mineral e coloidal em um minério de terra rara pode ser reduzido para cério trivalente em um processo de lixiviação, e o cério trivalente entra em um licor de lixiviação de terra rara. Em uma modalidade preferida da presente invenção, os íons redutores são um ou mais dos íons selecionados entre íons ferrosos, íons manganosos, íons de sulfito e íons de bissulfito. Em comparação com outros íons contendo redutibilidade, os íons redutores acima mencionados na presente invenção facilitam a melhoria da reação completa de íons de terra rara nas fases mineral e coloidal no minério de terra rara com adsorção de íons. Consequentemente, o índice de lixiviação de terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons pode ser melhorado ainda mais.

[0022] De preferência, os íons redutores são os íons ferrosos. Os íons ferrosos são mais fortes na performance de redução, são uma ampla fonte e de baixo custo. Além disso, um elemento ferroso é um elemento de nutrientes necessário ao solo e à vegetação. Especificamente, um elemento ferroso é uma necessidade para a síntese da clorofila da planta e participa na reação de oxidação e transferência eletrônica em um corpo da planta. Os íons ferrosos são utilizados como os íons redutores no agente de lixiviação, de tal maneira que o índice de lixiviação da terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons pode ser melhorado, o dano ao solo no ambiente original do minério de terra rara causado por elementos adicionais é evitado favoravelmente e o meio ambiente ecológico é mantido. Consequentemente, os íons ferrosos utilizados como os íons redutores no agente de lixiviação têm tanto uma função de lixiviação de terra rara, como uma função de proteção do ambiente.

[0023] Uma vez que o agente de lixiviação fornecido pela presente invenção compreende os íons redutores, o índice de lixiviação da terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons pode ser melhorado. Em uma modalidade preferida da presente invenção, o agente de lixiviação também compreende um ou mais dos íons selecionados entre íons de magnésio, íons de cálcio, íons de potássio e íons de amônio, que são todos elementos nutrientes necessários para o solo. Especificamente, os íons de magnésio são componentes da clorofila vegetal e hormônios de crescimento, participam dos metabolismos do carbono e do nitrogênio nas culturas e promovem a síntese de carbono, gordura e proteína. Os íons de cálcio contribuem para a estabilidade das membranas da célula vegetal, inibem a invasão de fungos, retardam o envelhecimento e o apodrecimento e também são catalisadores de algumas enzimas. Os íons de potássio têm as funções de promover a ativação de enzimas nas plantas, promover o glicometabolismo, promover a síntese de proteínas e participar na infiltração da célula e regulação. O nitrogênio nos íons de amônio é um importante componente de proteína, ácido nucleico, clorofila e muitas enzimas. Além disso, quando a terra rara do minério de terra rara com adsorção de íons é lixiviada, cada um desses íons tem um maior desempenho de troca iônica, facilitando, assim, ainda mais a melhoria do índice de lixiviação da terra rara. Preferivelmente, o agente de lixiviação inclui, de preferência, íons de magnésio e/ou íons de cálcio. Em comparação com outros íons, os íons de cálcio e os íons de magnésio têm uma capacidade de troca de lixiviação mais elevada e pode reduzir a concentração molar de íons positivos no agente de lixiviação, e os íons de cálcio e os íons de magnésio poluem levemente o ambiente. Além disso, os íons de cálcio e os íons de magnésio são de ampla fonte, de baixo custo e mais apropriados para o processo de lixiviação em larga escala de terra rara. Além disso, utilizando-se os íons de cálcio e os íons de magnésio, o problema da poluição de amônia e nitrogênio introduzido pela adoção de sulfato de amônio para lixiviar um minério na indústria pode ser reduzido ou eliminado.

[0024] No agente de lixiviação fornecido pela presente invenção, a concentração de íons positivos, com exceção dos íons de hidrogênio, é, de preferência, de 0,05~1,00 mol/l, preferivelmente, de 0,10~0,50 mol/l. Quando a concentração dos íons positivos for maior, a melhoria do índice de lixiviação da terra rara será mais facilitada. No entanto, a concentração muito elevada aumentará o custo e ao mesmo tempo afetará o meio ambiente. Considerando os dois fatores, é mais apropriado controlar a concentração dos íons positivos para que a mesma fique dentro da variação acima mencionada.

[0025] No agente de lixiviação fornecido pela presente invenção, um especialista na técnica poderá selecionar a concentração específica de cada íon. Em uma modalidade preferida da presente invenção, no agente de lixiviação, a concentração dos íons redutores é 0,01~0,30 mol/l, de preferência, de 0,01~0,05 mol/l. Quando a concentração dos íons redutores for maior, a redução e a lixiviação de terra rara nas fases mineral e coloidal serão mais facilitadas. No entanto, a concentração muito elevada terá problemas de alto consumo de energia, aumento de carga, aumento de custo e coisas do tipo, em um processo de subsequência, e afetará o meio ambiente. Controlar os íons redutores para que estejam dentro da variação de concentrações, o índice de lixiviação de terra rara nas fases mineral e coloidal no minério de terra rara com adsorção de íons pode ser aumentado. Além disso, a prevenção dos problemas de custo elevado e a influência sobre o equilíbrio ecológico causados pela introdução de íons em excesso também serão facilitadas.

[0026] Uma vez que o agente de lixiviação fornecido pela presente invenção compreende os íons redutores e os íons não-redutores, como, por exemplo, os íons de magnésio e os íons de cálcio, o índice de lixiviação da terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons pode ser melhorado. Em uma modalidade preferida da presente invenção, o valor de pH do agente de lixiviação é de 1,0~5,0, de preferência, de 1,5~3,5. Quando o pH do agente de lixiviação é mais baixo, o índice de lixiviação de terra rara nas fases mineral e coloidal é mais elevado. No entanto, um agente de lixiviação superácido afetará negativamente o solo e a lixiviação de impurezas de alumínio será muito maior. Sob a condição de acidez acima, os íons redutores têm maior estabilidade e capacidade de redução. Além disso, quando o minério de terra rara com adsorção de íons é lixiviado sob condições ácidas, os íons de magnésio e os íons de cálcio têm a função de inibir a lixiviação de impurezas de alumínio. Além disso, ao controlar a acidez do agente de lixiviação para que a mesma esteja dentro da variação acima, a prevenção de desequilíbrio de pH do solo, o que é prejudicial ao solo por causa do excesso de acidez elevada, também é facilitada.

[0027] De acordo a instrução acima da presente invenção, um especialista na técnica poderá selecionar uma relação de uso específico entre todos os íons. Em uma modalidade preferida da presente invenção, no agente de lixiviação, com exceção dos íons de hidrogênio, os íons positivos incluem os seguintes íons em porcentagem molar: 1~30% de íon ferroso, 1~95% de íon de magnésio, 1~50% de íon de cálcio, 0~15% de íon de potássio e 0~30% de íon de amônio (com base nos molares totais dos íons positivos, com exceção dos íons de hidrogênio). Controlar o uso de cada íon no agente de lixiviação para que esteja dentro da variação acima, facilita a melhoria do índice de lixiviação da terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons. Além disso, a falta de cada microelemento no solo também pode ser combinada, de tal maneira que o agente de lixiviação cumpre os requisitos ecológicos.

[0028] É importante observar que em um processo de configuração do agente de lixiviação, são adicionados sais solúveis de íons alvo à água. Por exemplo, os íons ferrosos podem ser introduzidos em um modo de adição de sulfato ferroso, cloreto ferroso e nitrato ferroso; os íons manganosos podem ser adicionados em um modo de adição de sulfato manganoso, cloreto manganoso, nitrato manganoso e similares; os íons de sulfito podem ser introduzidos em um modo de adição de sulfito de amônio, sulfito manganoso e similares; os íons de bissulfito podem ser introduzidos em um modo de adição de bissulfito de amônio, bissulfito manganoso, bissulfito de potássio, bissulfito de cálcio e similares, e; os íons manganosos, os íons de cálcio, os íons de potássio, os íons de amônio e similares podem ser introduzidos em um modo de adição de sulfato de magnésio, cloreto de cálcio, sulfato de potássio, sulfato de amônio e similares. Um especialista na técnica poderá auto selecionar sais solúveis específicos, os quais não serão elaborados no presente relatório. Em vista da menor influência sobre o solo causada pelo sulfato, cada íon positivo é, de preferência, introduzido na forma de um sulfato solúvel. Além disso, de acordo com outro aspecto da presente invenção, é apresentado um método para o processo de lixiviação de uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons também. O agente de lixiviação acima é utilizado no processo de lixiviação em um minério de terra rara com adsorção de íons.

[0029] No método para o processo de lixiviação de uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons apresentado pela presente invenção, o agente de lixiviação empregado compreende íons redutores. Um minério de terra rara com adsorção de íons é lixiviado por uma solução aquosa contendo íons redutores como um agente de lixiviação, de tal maneira que uma terra rara na fase iônica no minério de terra rara pode ser lixiviada por meio de um modo de troca iônica. Além disso, devido à ação redutora dos íons redutores, os íons de terra rara de alta valência (por exemplo, cério tetravalente) em uma fase coloidal e em uma fase mineral podem ser submetidos a uma reação de oxidação-redução, de tal maneira que os íons de baixa valência (por exemplo, cério trivalente) são formados e entram no licor de lixiviação. Consequentemente, o índice de lixiviação de uma terra rara no minério de terra rara com adsorção de íons pode ser melhorado.

[0030] No método fornecido pela presente invenção, etapas de lixiviação especificas podem empregar processos habituais utilizados por um especialista na técnica durante a lixiviação de um minério de terra rara. Em uma modalidade preferida da presente invenção, o método o método inclui as seguintes etapas: S1: um minério de terra rara com adsorção de íons é empregado como uma matéria-prima, a porcentagem molar de cada íon em um agente de lixiviação a ser preparado, que é determinada de acordo com o conteúdo de íons ferrosos, íons de magnésio, íons de cálcio, íons de potássio e íons de amônio na matéria-prima, e um agente de lixiviação é preparado. S2: o agente de lixiviação é utilizado para lixiviar o minério de terra rara com adsorção de íons, de modo a obter um licor de lixiviação de terra rara e resíduos de terra rara. Antes da etapa de lixiviação do minério de terra rara, a falta de cada íon (elementos nutrientes necessários para o crescimento da vegetação) na matéria-prima (obtida a partir de uma mina de minério de terra rara) é inspecionada, a fim de preparar o agente de lixiviação. Isso facilita a introdução de elementos nutrientes apropriados para o crescimento da vegetação no solo da mina durante a lixiviação completa de elementos de terra rara no minério de terra rara e a prevenção da destruição do equilíbrio ecológico causado por íons adicionais excessivos. Na etapa de lixiviação do minério de terra rara com adsorção de íons por meio do agente de lixiviação, o minério é lixiviado em um modo de lixiviação in situ ou, de preferência, lixiviação em pilhas de dejetos. No método, depois de o licor de lixiviação de terra rara ser obtido, os elementos de terra rara podem ser recuperados a partir do licor de lixiviação de acordo com um método de enriquecimento convencional. Em uma modalidade preferida da presente invenção, depois de o licor de lixiviação de terra rara ser obtido, a impureza é removida do licor de lixiviação de terra rara, e, então, uma terra rara é enriquecida e recuperada por meio de deposição ou extração do licor de lixiviação de terra rara com impurezas removidas, e, depois, a obtenção de concentrados de terra rara e do licor residual. A etapa de remoção das impurezas do licor de lixiviação de terra rara emprega métodos de descontaminação convencionais empregados por especialistas na técnica. A etapa de deposição ou extração, enriquecimento e recuperação dos elementos de terra rara em solução de lixiviação de terra rara também podem aplicar métodos convencionais empregados por especialistas na técnica, que não serão aqui elaborados. Em uma modalidade preferida da presente invenção, depois de o licor residual ser obtido, o licor residual é misturado de acordo com a concentração de cada íon no agente de lixiviação e é reutilizado, de forma apropriada, como um agente de lixiviação. A recuperação e a reutilização do licor residual facilitam a economia de energia e a redução do custo de lixiviação.

[0031] Em uma modalidade preferida da presente invenção, depois de os resíduos de terra rara serem obtidos, os resíduos de terra rara são lavados para a obtenção do licor da lavagem e resíduos da lavagem. O licor da lavagem é misturado de acordo com a concentração de cada íon no agente de lixiviação e é reutilizado, de forma apropriada, como um agente de lixiviação. Os resíduos de terra rara são lavados e o licor da lavagem obtido ainda é reciclado, de tal maneira que o custo da lixiviação da terra rara pode ser ainda mais reduzido.

[0032] No método fornecido pela presente invenção, de acordo com a falta dos elementos nutrientes (ferro ferroso, cálcio, magnésio, potássio e amônio) da mina de minério de terra rara com adsorção de íons e a capacidade de lixiviação da terra rara de cada íon positivo, uma solução salina contendo os elementos nutrientes faltantes, preparados em uma proporção apropriada, é utilizada como o agente de lixiviação para a lixiviação de terra rara. Ao mesmo tempo, os elementos nutrientes necessários pela mina são suplementados, facilitando, assim, a recuperação de resíduos. Depois de os resíduos serem submetidos ao início de tratamento com água de torneira depois de o minério ser lixiviado, o conteúdo de cada elemento nutriente pode satisfazer as necessidades de crescimento da planta. Além disso, são utilizados, no agente de lixiviação, ferro ferroso, magnésio, cálcio e potássio para substituírem a maior parte de sulfato de amônio, reduzindo ou até mesmo eliminando a poluição com nitrogênio amoniacal, e alcançar a lixiviação amigavelmente ecológica da mina de minério de terra rara com adsorção de íons. A presente invenção será também detalhadamente descrita abaixo em conjunto com modalidades específicas da presente invenção. As referidas modalidades da presente invenção não podem ser interpretadas como limites do âmbito de proteção das reivindicações da presente invenção.

[0033] Nas modalidades de 1 a 20 e os Exemplos Comparativos 1 e 2, são empregados agentes de lixiviação diferentes para a lixiviação de um minério de terra rara com adsorção de íons e um modo de lixiviação específica é a lixiviação em coluna.

[0034] Em um processo de lixiviação, um agente de lixiviação preparado é utilizado para a execução da lixiviação em coluna em um minério de íons de terra rara com adsorção de íons, e quando a concentração de uma terra rara no licor de lixiviação na saída da coluna for inferior a 0,1 g/l, a lixiviação do minério é parada para a obtenção do licor de lixiviação de terra rara e resíduos de terra rara. O licor de lixiviação de terra rara é testado por um método de espectrometria de emissão atômica, via plasma indutivamente acoplado (ICO), para a obtenção da concentração de cada um dos elementos de terra rara, de modo a calcular um índice de lixiviação de terra rara e o conteúdo de cério.

[0035] São mostrados na Tabela 1 os componentes iônicos, a concentração e a concentração total de íons positivos com exceção dos íons de hidrogênio de agentes de lixiviação em diferentes modalidades da presente invenção e exemplos comparativos. TABELA 1

[0036] Nota: a concentração mostrada em uma fonte de íon redutor na Tabela 1 é a concentração de um íon redutor. Por exemplo, 0,05 mol/l de sulfito de amônio na Modalidade 5 refere-se àquela concentração de um íon de sulfito de 0,05 mol/l, e, neste caso, a concentração de um íon de amônio correspondente ao sulfito de amônio, que é de 0,1 mol/l. A concentração apresentada nos outros itens de fonte de íons é a concentração de um íon positivo. Por exemplo, 0,2 mol/l de sulfato de amônio no Exemplo Comparativo 2 refere-se àquela concentração de um íon de um amônio que é de 0,2 mol/l.

[0037] Parâmetros de um minério de terra rara com adsorção de íons e os resultados da lixiviação de uma terra rara em cada modalidade são mostrados na Tabela 2. TABELA 2

[0038] Exemplo 21 (empregando um modo de lixiviação de minério in situ)

[0039] Em uma determinada mina de terra rara iônica do Sul da China, a espessura de uma camada de minério de terra rara é de 7 metros, o grau médio de terra rara é de 0,11% e o conteúdo de cério é 0,63%. As reservas de terra rara do corpo de mina são de 54 toneladas. Por meio de um processo de lixiviação de minério in situ, são concluídos os procedimentos de perfuração de poços de injeção de líquido e furos de recuperação de líquido na superfície do corpo de mina e disposição dos tubos. O conteúdo de ferro ferroso em estado efetivo, de cálcio em estado efetivo, de magnésio em estado efetivo, de potássio em estado efetivo e amônio em estado efetivo (soma de nitrogênio em estado de amônio e nitrogênio em estado de nitrato) no solo do minério bruto, respectivamente, é de 3,1mg/kg, 153 mg/kg, 32 mg/kg, 57 mg/kg e 43 mg/kg. De acordo com os índices de suficiência ou de deficiência do conteúdo efetivo de cada elemento no solo, com base na premissa de assegurar que as terras raras possam ser efetivamente lixiviadas, é preparado um agente de lixiviação misto de 8000m3 contendo sulfato ferroso, sulfato de magnésio, cloreto de cálcio, sulfato de potássio e sulfato de amônio. A concentração de um íon ferroso é de 0,03 mol/l, a concentração de um íon de magnésio é de 0,20 mol/l, a concentração de um íon de cálcio é de 0,01 mol/l, a concentração de um íon de potássio é de 0,02 mol/l e a concentração de um íon de amônio é de 0,04 mol/l. Um agente de lixiviação de 350m3 é injetado todo dia por meio de uma bomba de injeção de líquido. A concentração inicial de uma terra rara no licor de lixiviação é inferior a 0,3 g/l, sendo que todos os agentes de lixiviação são bombeados continuamente para a lixiviação do minério. Após a concentração do licor de lixiviação ser superior a 0,3 g/l, o licor é coletado, e quando o conteúdo de terra rara no licor de lixiviação recuperado atinge as reservas, a água limpa é injetada para executar a eluição e a coleta do licor.

[0040] Depois que as impurezas são removidas do licor de lixiviação coletado com óxido de magnésio e extraído e enriquecido em diferentes etapas com P507 e P204, são obtidos os concentrados de terra rara e licor residual. Depois de o sulfato ferroso, o sulfato de magnésio, o cloreto de cálcio, o sulfato de potássio e o sulfato de amônio serem adicionados, de acordo com a concentração de cada íon no agente de lixiviação, o licor residual é misturado, retornado e utilizado para lixiviação do minério. Os concentrados de terra rara compreendem 52,2 toneladas (por óxido de terra rara - REO) sendo que a média percentual de cério é 5,62% e o índice de recuperação da terra rara é de 96,7%. Após a lavagem, o conteúdo de ferro ferroso em estado efetivo, de cálcio em estado efetivo, de magnésio em estado efetivo, de potássio em estado efetivo e amônio em estado efetivo (soma de nitrogênio em estado de amônio e nitrogênio em estado de nitrato) no solo de resíduos de mina, respectivamente, é 5,1 mg/kg, 412 mg/kg, 196 mg/kg, 98 mg/kg e 153 mg/kg. Os elementos nutrientes necessários pelo solo são fornecidos e suplementados, os resíduos são fáceis de reabilitar e a lixiviação amigavelmente ecológica da terra rara é realizada.

[0041] Modalidade 22 (adoção de um modo de lixiviação em pilhas de dejetos)

[0042] 200 toneladas de minérios brutos de terra rara iônica (grau de terra rara, sendo 0,15% por óxido de terra rara - REO e o conteúdo de cério sendo 2,04%) são despejadas juntas e compactadas, e os fundos são isolados por tecido revestido de matéria plástica. O conteúdo de ferro ferroso em estado efetivo, de cálcio em estado efetivo, de magnésio em estado efetivo, de potássio em estado efetivo e amônio em estado efetivo (soma de nitrogênio em estado de amônio e nitrogênio em estado de nitrato) nos minérios brutos, respectivamente, é de 2,6 mg/kg, 143 mg/kg, 54 mg/kg, 42 mg/kg e 31 mg/kg. De acordo com os índices de suficiência ou de deficiência do conteúdo efetivo de cada elemento no solo, com base na premissa de assegurar que as terras raras possam ser efetivamente lixiviadas, é preparado um agente de lixiviação misto de 150m3 contendo sulfato ferroso, sulfato de magnésio, cloreto de cálcio, sulfato de potássio e sulfato de amônio. A concentração de um íon ferroso é de 0,04 mol/l, a concentração de um íon de magnésio é de 0,20 mol/l, a concentração de um íon de cálcio é 0,01 mol/l, a concentração de um íon de um íon de potássio é 0,05 mol/l e a concentração de um íon de amônio é 0,10 mol/l. O agente de lixiviação misto de 150m3 é lentamente pulverizado sobre os minérios brutos de terra rara, e, finalmente, é utilizada água de 20m3 para a eluição, de modo a obter resíduos de lavagem e o licor de lixiviação. O licor de lixiviação de terra rara de 143m3 é obtido, o conteúdo de óxido de terra rara - REO é 2,09 g/l, o índice de lixiviação de terra rara é de 98,2% e o conteúdo de cério no licor de lixiviação é 6,92%. Depois que a impureza é removida do licor de lixiviação de terra rara e o licor de lixiviação é depositado, um produto de terra rara e carbonato misto e o licor residual são obtidos. Depois de o sulfato ferroso, o sulfato de magnésio, o cloreto de cálcio, o sulfato de potássio e o sulfato de amônio serem adicionados, o licor residual é misturado, retornado e utilizado para a lixiviação do minério. O conteúdo de ferro ferroso em estado efetivo, de cálcio em estado efetivo, de magnésio em estado efetivo, de potássio em estado efetivo e amônio em estado efetivo (soma de nitrogênio em estado de amônio e nitrogênio em estado de nitrato) nos resíduos de terra rara, respectivamente, é de 6,4 mg/kg, 384 mg/kg, 184 mg/kg, 127 mg/kg e 176 mg/kg. Os elementos nutrientes necessários pelo solo são fornecidos e suplementados, os resíduos são fáceis de reabilitar e a lixiviação amigavelmente ecológica da terra rara é realizada.

[0043] A partir dos dados acima, pode-se verificar que as modalidades da presente invenção alcançaram os efeitos técnicos da seguinte forma.

[0044] Quando um agente de lixiviação contendo íons redutores é utilizado para lixiviar uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons, o índice de lixiviação da terra rara e o conteúdo de cério podem ser melhorados. Especificamente, quando íons ferrosos são utilizados como os íons redutores, é fornecido um índice maior de lixiviação de terra rara e conteúdo de cério. Além disso, o agente de lixiviação fornecido pela presente invenção pode trazer elementos nutrientes necessários para o solo de mina, e é um agente de lixiviação de terra rara que apresenta um alto índice de lixiviação e é ambientalmente amigável.

[0045] A descrição acima é apenas as modalidades preferidas da presente invenção e não se destina a limitar a presente invenção. Pode haver diversas modificações e variações na descrição feitas pelos especialistas na técnica. Quaisquer modificações, substituições equivalentes, melhorias e similares dentro do espírito e princípio da presente invenção são abrangidas pelo âmbito de proteção da presente invenção.

Claims (11)

1. AGENTE DE LIXIVIAÇÃO para lixiviar uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons, caracterizado pelo fato de o agente de lixiviação ser uma solução aquosa, que compreende íons redutores, o agente de lixiviação compreende íons de magnésio e/ou íons de cálcio, os íons redutores são um ou mais dos íons selecionados entre íons ferrosos, íons manganosos, íons de sulfito, íons de bissulfito; a concentração de íons positivos no agente de lixiviação, com exceção dos íons hidrogênio, é 0,05~1,00 mol/L, e a concentração de íons redutores é 0,01~0,30 mol/L.

2. AGENTE DE LIXIVIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os íons redutores serem íons ferrosos.

3. AGENTE DE LIXIVIAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de, no agente de lixiviação, com exceção dos íons de hidrogênio, a concentração de íons positivos ser de 0,10~0,50 mol/L.

4. AGENTE DE LIXIVIAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de, no agente de lixiviação, a concentração dos íons redutores ser de 0,01~0,05 mol/l.

5. AGENTE DE LIXIVIAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o valor do pH do agente de lixiviação ser de 1,0~5,0.

6. AGENTE DE LIXIVIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o valor do pH do agente de lixiviação ser de 1,5~3,5.

7. AGENTE DE LIXIVIAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de, no agente de lixiviação, com exceção dos íons de hidrogênio, os íons positivos compreenderem os seguintes íons em porcentagem molar: 1~30% de íon ferroso,1~95% de íon de magnésio, 1~50% de íon de cálcio, 0~15% de íon de potássio e 0~30% de íon de amônio.

8. MÉTODO PARA A LIXIVIAÇÃO de uma terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons, caracterizado pelo uso do agente de lixiviação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, para lixiviar a terra rara em um minério de terra rara com adsorção de íons.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: - S1: empregar um minério de terra rara com adsorção de íons como uma matéria-prima, determinar a porcentagem molar de cada íon no agente de lixiviação a ser preparado, que é de acordo com o conteúdo de íons ferrosos, íons de magnésio, íons de cálcio, íons de potássio e íons de amônio na matéria-prima, e depois preparar um agente de lixiviação; - S2: utilizar o agente de lixiviação para lixiviar o minério de terra rara com adsorção de íons, de modo a obter um licor de lixiviação de terra rara e resíduos de terra rara.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de, depois de o licor de lixiviação de terra rara ser obtido, ocorrer a remoção das impurezas do licor de lixiviação de terra rara, o enriquecimento e a recuperação de uma terra rara por meio de deposição ou extração do licor de lixiviação de terra rara com impurezas removidas e depois a obtenção de concentrados de terra rara e licor residual.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de, depois de o licor residual ser obtido, o licor residual ser misturado de acordo com a concentração de cada íon no agente de lixiviação, que é reutilizado como agente de lixiviação.