CN108677005B - 一种风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于湿法冶金领域，公开了一种风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土方法；将一次原地浸出的风化壳淋积型稀土矿闭矿处理一段时间，然后疏通原有的注液井和导流孔，并在四个相邻的注液井之间开设新注液井，然后向新注液井后注入浸取剂对矿体进行二次原地浸出，所得二次浸出液经导流孔汇入集液池；最后沉淀回收稀土。本发明可有效回收矿体残留的稀土和浸取盲区的稀土，显著提升原地浸出采矿的稀土回收率，并可充分利用一次原地浸出的浸出设施统，具有显著的经济效益和环境效益。

Description

一种风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法。

背景技术

风化壳淋积型稀土矿是由富含可风化稀土矿物，经物理、化学和生物作用，原岩风化形成黏土矿物，风化过程稀土矿物解离出稀土离子，以水合或羟基水合离子吸附在黏土矿物上而成矿，生产上采用硫酸铵、氯化铵、混合铵盐或硫酸镁作为浸取剂，利用离子交换原理，将稀土交换于溶液中，在收集稀土浸出液，用含少量硫化钠的碳酸氢铵调pH值沉淀除杂，再用碳酸氢铵沉淀回收稀土。由于风化壳淋积型稀土矿富含稀缺的中重稀土，产品具有很强国际市场竞争力。

风化壳淋积型稀土矿是采用原地浸出工艺回收稀土，即在矿山用洛阳铲打注液井，注液井深度至半风化层，将铵盐溶液或者镁盐溶液等浸取剂溶液直接注入，使浸取剂溶液在矿体扩散渗透，与黏土矿物接触，发生固液界面的离子交换反应，使黏土矿物表面吸附的稀土离子交换至溶液。在矿体底端山脚处，用千米钻打出导流孔，导出稀土浸出液进入集液池。由于原地浸出工艺不挖矿，不会破坏山体和毁坏植被，是一种绿色环保工艺，已在风化壳淋积型稀土矿工业开采中得到广泛应用。

原地浸出过程稀土浸出液稀土浓度约为0.5g/L，在原地浸出初期得到的稀土浸出液稀土浓度甚至高于1.0g/L，经过长时间的原地浸出，得到的稀土浸出液稀土浓度若低于0.03g/L，则可以认为该风化壳淋积型稀土矿矿体已浸取完成，可以闭矿。然而，由于风化壳淋积型稀土矿矿体内通常存在裂隙或者节理沟，因此在原地浸出过程中，注入矿体内的浸取剂液在浓度梯度和重力作用下，不断地在矿体内扩散渗透，当遇到节理沟或者裂隙时，往往沿着这些沟或裂隙流动，使浸取剂液无法扩散到裂隙或者节理沟的另一端，影响了浸取剂液的横向扩散，造成浸取剂液不能和所有的矿充分接触，导致浸出过程存在浸取盲区；一旦裂隙扩大形成沟后，尽管浸取剂溶液不断从注液井注入，但浸取液只能沿沟向下流动，浸取盲区一旦形成很难消除，影响稀土回收效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法，进行一次原地浸出后，闭矿一段时间，然后进行二次原地浸出，有效提升风化壳淋积型稀土矿的稀土回收率，具有重要的经济和环境效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土方法，包括如下步骤：对风化壳淋积型稀土矿进行一次原地浸出后，闭矿2～4年，然后在每相邻的四个注液井之间再凿一个新注液井，向新注液井中注入浸取液进行二次原地浸出，并疏通一次原地浸出留下的导流孔，浸出液由一次原地浸出留下的导流孔导出，收集所得二次稀土浸出液进入集液池，沉淀回收稀土。

优选的，所述新注液井平行设置在每相邻的四个注液井的正中位置。

上述方案中，所述新注液井的直径为0.08～0.12m，深度达风化壳淋积型稀土矿半风化层。

上述方案中，所述浸取液采用的浸取剂为铵盐或镁盐，其中铵盐为硫酸铵、氯化铵中的一种或二者混合；镁盐为硫酸镁或氯化镁。

上述方案中，所述浸取液中浸取剂的浓度为2.0～4.0wt％。

上述方案中，所述浸取液注入注液井中，并保持液面在风化壳淋积型稀土矿腐殖层以下。

上述方案中，所述回收稀土步骤包括：采用复合除杂剂进行沉淀并调节二次浸出液的pH值至4～5，然后加入稀土沉淀剂，沉淀、过滤，得稀土沉淀物。

上述方案中，所述复合除杂剂为碳酸氢铵和硫化钠的混合物：稀土沉淀剂为碳酸氢铵。

进一步地，所述加入复合除杂剂后，再加入聚丙烯酰胺絮凝剂，进行絮凝沉淀。

本发明首次提出尝试对闭矿两年以上的矿体进行二次浸矿，发现导流孔流出的稀土浸出液，其稀土浓度虽然没有第一次原地浸出得到的稀土浸出液高，但浸出液稀土浓度也在0.3g/L以上，完全达到了回收稀土的开采浓度。

本发明的原理为：本发明首先对风化壳淋积型稀土矿进行一次原地浸出后，闭矿2～4年；进行一次原地浸出后的矿体，经过两年以上的微生物作用，前期存在的裂隙沟因含有铵盐，给细菌微生物提供了良好的发育环境；细菌微生物通过分解铵盐得到发育成长所需的氮源，且地壳运动有利于促进前期存在的裂隙沟发生断裂，因此，对第一次原地浸出闭矿后进行二次浸矿将有利于对一次浸取的浸取盲区的稀土进行回收；但是进行二次浸矿的时间不能与第一次浸矿间隔的时间过短，这是因为若两次浸矿间隔时间过短，前期存在的裂隙不一定能够发生断裂，导致再次注液后矿体局部溶液过饱和，发生矿体坍塌，不利于二次浸矿；而两次浸矿间隔的时间也不能过长，间隔时间过长会导致输送浸取剂溶液的管道系统和回收稀土浸出液的设施老化，需重新更换而增加投入，影响二次原地浸出回收稀土的经济效益；因此，二次浸矿闭矿间隔时间应在2～4年为宜；此外，为进一步消除一次浸矿矿体内部可能存在的盲区，可在每相邻的四个注液井中间再增设新注液井并进行注液，可有效消除原来矿体内部可能存在的浸取盲区，并防止因腐殖层黏土矿物吸水膨胀而发生矿体坍塌。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明提出对风化壳淋积型稀土矿第一次原地浸出后闭矿2～4年的风化壳矿体进行二次原地浸矿，能有效回收矿体残留的稀土和浸取盲区的稀土，紧缺而珍贵的中重稀土得到更充分回收，提高原地浸出采矿的稀土回收率。

2)本发明可充分利用一次原地浸出的浸出液输送系统、收液和集液系统，以及沉淀系统，基本不需要引入新的设施建设，投入低，经济效益显著。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

针对江西某风化壳淋积型稀土矿，原矿稀土平均品位为0.11％，风化壳稀土矿石量估测有220万吨，采用的原地浸出回收稀土方法包括如下步骤：

1)对稀土矿进行一次原地浸出，当收集得到的一次原地浸出液中稀土浓度仅为0.1g/L时，停止注液，浸取过程收尾，闭矿；最后仅获得折合混合氧化稀土约1700吨，回收率为70％；除了跑冒滴漏和除杂损失外，应该还有相当一部分稀土仍留在矿体中；

2)闭矿两年后，疏通第一次原地浸出的注液井，在每相邻的四个注液井正中平行增加一个新的注液井(直径为0.1m)；疏通第一次原地浸出的导流孔(若部分导流孔封堵严重，可适当补加少量导流孔)，采用浓度为3wt％硫酸铵溶液作为浸取液，注入新注液井中进行二次原地浸出，注液量保持液面在腐殖层以下，获得的初始浸出液稀土浓度达到0.4g/L，直至浸出液稀土浓度低于0.1g/L；

3)收集的二次稀土浸出液中加入含有4wt％硫化钠的碳酸氢铵饱和溶液，调节pH值(pH值为4.6～5.0)除杂，使铝离子形成氢氧化铝，重金属离子形成硫化物沉淀，加入聚丙烯酰胺絮凝剂(保持质量浓度为3×10^-6)，絮凝除去沉淀杂质；然后取出上清液再用碳酸氢铵沉淀回收碳酸稀土。

生产作业约半年，收得碳酸稀土折合混合氧化稀土380吨，二次原地浸出回收稀土15.7％，两次原地浸出获得2080吨混合氧化稀土，稀土总回收率达到85.7％，不仅回收了宝贵的稀土资源，而且经济效益十分显著；两次回收的碳酸稀土的稀土配分分别如表1。

表1.两次原地浸出获得的混合稀土氧化物稀土配分(％)

从表1中的稀土配分可知，两次获得的稀土配分基本一致，都属于国际市场竞争力很强的中重稀土。

实施例2

针对江西某风化壳淋积型稀土矿，原矿稀土平均品位为0.09％，风化壳稀土矿石量估测有290万吨，采用的原地浸出回收稀土方法包括如下步骤：

1)对稀土矿进行一次原地浸出，当收集得到的一次原地浸出液中稀土浓度仅为0.1g/L时，停止注液，浸取过程收尾，闭矿，最后仅获得折合混合氧化稀土约1810吨，回收率为69.3％；扣除必不可少的跑冒滴漏和除杂损失，应该还有相当一部分稀土仍留在矿体中；

2)闭矿两年半后，疏通第一次原地浸出的注液井，在每相邻的四个注液井正中增加一个新的注液井(直径为0.1m)；疏通第一次原地浸出的导流孔(若部分导流孔封堵严重，可适当补加少量导流孔)，采用浓度为2.5wt％的硫酸铵溶液作为浸取液，注入新注液井中进行二次原地浸出，注液量保持液面在腐殖层以下，获得的初始浸出液稀土浓度达到0.36g/L，直至收集到的浸出液稀土浓度低于0.1g/L；

3)向收集的二次稀土浸出液中加入含有4wt％硫化钠的碳酸氢铵饱和溶液，调节pH值除杂(pH值为4.6～5.0)，使铝离子形成氢氧化铝，重金属离子形成硫化物沉淀，再加入聚丙烯酰胺絮凝剂(保持聚丙烯酰胺在所得混合液中的质量浓度为3×10^-6)，絮凝除去沉淀杂质；然后取出上清液再用碳酸氢铵沉淀回收碳酸稀土。

生产作业约半年，收得碳酸稀土折合混合氧化稀土420吨，二次原地浸出回收稀土16.1％，两次原地浸出获得2130吨混合氧化稀土，稀土总回收率达到85.4％，不仅回收了宝贵的稀土资源，而且经济效益十分显著；两次回收的碳酸稀土的稀土配分分别如表2。

表2.两次原地浸出获得的混合稀土氧化物稀土配分(％)

从表2可看出，两次获得的稀土配分差别不大，都属于国际市场竞争力很强的中重稀土。

实施例3

针对板瓦某风化壳淋积型稀土矿，原矿稀土平均品位为0.08％，风化壳稀土矿石量估测有180万吨，采用的原地浸出回收稀土方法包括如下步骤：

1)对稀土矿进行一次原地浸出，当收集得到的一次原地浸出液中稀土浓度仅为0.1g/L时，停止注液，浸取过程收尾，闭矿；最后仅获得折合混合氧化稀土约990吨，回收率为68.8％；扣除必不可少的跑冒滴漏和除杂损失，应该还有相当一部分稀土仍留在矿体中；

2)闭矿两年后，疏通第一次原地浸出留下的注液井，并在每相邻的四个注液井正中增加一个新的注液井(直径为0.1m)；疏通第一次原地浸出的导流孔(若部分导流孔封堵严重，可适当补加少量导流孔)，采用浓度为2wt％的硫酸铵溶液作为浸取液，注入新注液井中进行二次原地浸出，注液量保持液面在腐殖层以下，获得的初始浸出液稀土浓度达到0.34g/L，直至收集到的浸出液稀土浓度为0.1g/L；

3)向收集的二次稀土浸出液加入含有4wt％硫化钠的碳酸氢铵饱和溶液，调节pH值(pH值为4.6～5.0)除杂，使铝离子形成氢氧化铝，重金属离子形成硫化物沉淀，再加入聚丙烯酰胺絮凝剂(保持聚丙烯酰胺在所得混合液中的质量浓度为3×10^-6)，絮凝除去沉淀杂质；然后取出上清液再用碳酸氢铵沉淀回收碳酸稀土。

生产作业一年，收得碳酸稀土折合混合氧化稀土230吨，二次原地浸出回收稀土15.9％，两次原地浸出获得1220吨混合氧化稀土，稀土总回收率达到84.7％，不仅回收了宝贵的稀土资源，而且经济效益十分显著；两次回收的碳酸稀土的稀土配分分别如表3。

表3.两次原地浸出获得的混合稀土氧化物稀土配分(％)

从表3中的稀土配分可知，两次获得的稀土配分几乎一致，都属于国际市场竞争力很强的中重稀土。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法，其特征在于，对风化壳淋积型稀土矿进行一次原地浸出后，闭矿2~4年，然后在每相邻的四个注液井之间再凿一个新注液井，深度达到风化壳淋积型稀土矿的半风化层，向新注液井中注入浸取液并保持液面在风化壳淋积型稀土矿的腐殖层以下进行二次原地浸出，并疏通一次原地浸出留下的导流孔，收集所得二次稀土浸出液，再沉淀回收稀土。

2.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法，其特征在于，所述新注液井的直径为0.08~0.12m。

3.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法，其特征在于，所述浸取液采用的浸取剂为铵盐或镁盐。

4.根据权利要求3所述的风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法，其特征在于，所述铵盐为硫酸铵、氯化铵中的一种或二者混合；镁盐为硫酸镁或氯化镁。

5.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿二次原地浸出回收稀土的方法，其特征在于，所述浸取液中浸取剂的浓度为2.0~4.0wt%。