CN110643840B - 一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，包括向矿体内加注浸矿剂、浸矿完成后加注顶水，所述顶水中含有吸水树脂微球。该方法可以有效抑制黏土矿物吸水膨胀，防止山体滑坡的发生，并且注入的微球还有保水保肥作用，有助于矿山的修复。

Description

一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法

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浸矿剂。

背景技术

风化壳淋积型稀土矿是我国特有的稀土矿种，它具有分布广、放射性低、储量丰富、稀土配分齐全、易开采的特点。广泛分布于我国南方的江西、福建、湖南、广东、广西、云南和浙江等七省。风化壳淋积型稀土矿自发现以来，国家投入了大量的人力和物力对其进行了基础研究和生产工艺的开发，根据风化壳淋积型稀土矿中的稀土是以离子相稀土为主的特点，对其的开发主要是采用电解质水溶液进行离子交换浸出稀土的方法，并逐步发展成三代浸出稀土的工艺。第一代浸出工艺为氯化钠浸出稀土工艺，起初是采用氯化钠桶浸，后逐步发展为池浸，但该工艺需要进行“搬山”运动，环境污染较大且劳动强度高；第二代浸出工艺为硫酸铵浸出稀土工艺，浸出过程有池浸和堆浸两种，该工艺依然存在环境污染大及劳动强度高的问题；第三代浸出工艺为原地浸出工艺，该工艺为将浸矿剂从注液井注入矿体内，选择性地浸出有用成分，然后通过回收腔将浸出液送至地面加工厂提取加工，不需要破坏地形地貌，可大大减轻采矿工人的重体力劳动，充分利用矿产资源。原地浸出工艺在用浸矿剂交换出稀土离子之后，还要再注入大量的水来挤出稀土离子母液，由于在矿体内注入了大量液体，风化壳淋积型稀土矿中含有的黏土矿物在加入浸矿剂后会发生遇水膨胀、极易导致山体滑坡现象。为防止山体滑坡的发生，可以对土体进行改良，改良方法有夯实法、物理改良法、保湿法、换土法、生物改良法和化学改良法，但这些方法都或多或少存在一些缺点，如成本高、操作复杂、引入新杂质和使用范围有限等；也可以选择合适的浸矿剂，但不同的矿床类型对浸矿剂要求不同，导致浸矿剂的普遍适用性较差，且单一浸矿剂抑制黏土膨胀效果有限，需要开发合适的复合浸矿剂，增大了开发难度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中防止引起山体滑坡的原地浸出法较为复杂问题，从而提供一种简单的、可以防止山体滑坡的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法。

为此，本发明提供一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，包括向矿体内加注浸矿剂、浸矿完成后加注顶水，所述顶水中含有吸水树脂微球。

进一步地，所述吸水树脂微球为聚丙烯酰胺微球、聚丙烯酸微球、酚醛树脂微球和环氧树脂微球中的一种或几种。

进一步地，所述吸水树脂微球的交联度为7～10％。

进一步地，所述吸水树脂微球的分子量为500万～1300万。

进一步地，所述吸水树脂微球的粒径为0.05～2mm。

进一步地，所述顶水中吸水树脂微球的含量为20～30g/L。

进一步地，所述加注顶水包括以下步骤：

全山加注：刚开始加注顶水时，在全山注液井内加注顶水；

半山加注：全山加注顶水后，停止山脚下的顶水加注；

山顶加注：半山加注顶水后，停止山腰上的顶水加注，保留山顶上的顶水加注，其中，所述吸水树脂微球在山顶上的顶水加注过程中加入。

进一步地，所述浸矿剂为钠盐浸矿剂和/或铵盐浸矿剂，质量浓度为1～4％。

进一步地，所述浸矿剂pH为5～7。

进一步地，所述风化壳淋积型稀土矿的孔隙度为18～23％。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，包括向矿体内加注浸矿剂、浸矿完成后加注顶水，所述顶水中含有吸水树脂微球。该方法可以有效地防止山体滑坡的发生。在稀土浸取过程中，需要向矿体中加注大量液体，黏土矿物处于高度饱和和膨胀状态，内聚力下降，在继续有液体注入的情况下，极易发生滑坡现象，本发明所述方法，通过在顶水中加入吸水树脂微球，由于吸水树脂微球极易吸水，可以有效减少矿体再次吸水的水量或进一步吸收矿体内部的层间水，从而降低发生山体滑坡的可能性。并且，吸水树脂微球具有一定的体积，且有高保水性，可以吸收矿体内残留的含稀土溶液并留在矿山体内，避免浸出液日后缓慢浸出矿体。同时，在矿体内注入吸水树脂微球，还有利于后续的矿山修复，如矿山修改过程中在矿山上种植植物，由于矿体内含有吸水树脂微球，提高了山体的保湿、保肥、保温性能，既有利于农作物的生长，又可以节约灌溉用水和灌溉次数。

2.本发明提供的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，进一步限定了吸水树脂微球的交联度、分子量、粒径，浸矿剂的种类和pH，这些因素可以影响微球的吸水和膨胀性能，使所注入的微球能够提供更好的吸水保水性，进一步有效的防止山体滑坡。

3.本发明提供的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，进一步限定了在山顶加注顶水阶段加入吸水树脂微球，可以更好的排出矿体内的稀土离子母液，保证稀土离子的提取率。

4.本发明提供的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，进一步限定了风化壳淋积型稀土矿的孔隙度，可以保证吸水树脂微球的有效注入和保留。

5.本发明提供的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，能够保证稀土的浸出率且方法简单易行，易于推广。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸出方法，以江西赣州寻乌某稀土矿为样品，其主要化学成分如表1所示。

表1寻乌稀土矿化学组分(％，质量分数)

REO	Al	Fe	Ca	Mg	Si	H<sub>2</sub>O	其他
								0.088	1.430	0.550	0.020	0.050	1.730	13.720	82.412

由表1可知，稀土氧化物(REO)含量为0.088％，稀土品位较低，在0.05％～0.30％范围内，是典型的风化壳淋积型稀土矿。

用柱浸实验模拟实际生产条件，浸出步骤包括：

配制质量浓度为1％的的氯化钠溶液，并调节pH为6；

配制顶水，顶水中吸水树脂微球为聚丙烯酰胺微球，交联度为7％，分子量为500万，粒径为0.05mm，顶水中微球含量为20g/L。

装柱：称取2kg矿样，装入规格为φ11cm×100cm的有机玻璃柱中，浸出柱中稀土矿的孔隙度为20％，装矿均匀不产生沟流，向高位槽加注浸矿剂，确保浸矿剂溶液液面高出矿体面2～3cm，溶液由上而下慢慢渗入，待高位槽中的浸取剂溶液流完且柱中的浸矿剂溶液液面与矿体面持平时，开始向高位槽中注入顶水，进行水洗。

向稀土矿中注入的浸矿剂为上述的氯化钠溶液，氯化钠溶液与稀土矿的质量比为2:1，2h后加入含有吸水树脂微球的顶水，顶水与稀土矿的质量比为3:1，收集浸出液。

稀土浸出率为95.3％，稀土矿的膨胀率为0.52％，矿体无泥化现象。

实施例2

本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸出方法，以江西赣州寻乌某稀土矿为样品，其主要化学成分同实施例1。

用柱浸实验模拟实际生产条件，浸出步骤包括：

配制质量浓度为3％的的硝酸铵溶液，并调节pH为6.5；

配制顶水，顶水中吸水树脂微球为聚丙烯酰胺微球，交联度为10％，分子量为800万，粒径为0.1mm，顶水中微球含量为25g/L。

装柱：称取2kg矿样，装入规格为φ11cm×100cm的有机玻璃柱中，浸出柱中稀土矿的孔隙度为18％，装矿均匀不产生沟流，向高位槽加注浸矿剂，确保浸矿剂溶液液面高出矿体面2～3cm，溶液由上而下慢慢渗入，待高位槽中的浸取剂溶液流完且柱中的浸矿剂溶液液面与矿体面持平时，开始向高位槽中注入顶水，进行水洗。

向稀土矿中注入的浸矿剂为上述的硝酸铵溶液，硝酸铵溶液与稀土矿的质量比为2:1，2h后加入含有吸水树脂微球的顶水，顶水与稀土矿的质量比为4:1，收集浸出液。

稀土浸出率为96.5％，稀土矿的膨胀率为0.62％，矿体无泥化现象。

实施例3

本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸出方法，以江西赣州寻乌某稀土矿为样品，其主要化学成分同实施例1。

用柱浸实验模拟实际生产条件，浸出步骤包括：

配制质量浓度为3％的的硝酸铵溶液，并调节pH为5；

配制顶水，顶水中吸水树脂微球为聚丙烯酰胺微球，交联度为8％，分子量为1000万，粒径为0.6mm，顶水中微球含量为30g/L。

装柱：称取2kg矿样，装入规格为φ11cm×100cm的有机玻璃柱中，浸出柱中稀土矿的孔隙度为23％，装矿均匀不产生沟流，向高位槽加注浸矿剂，确保浸矿剂溶液液面高出矿体面2～3cm，溶液由上而下慢慢渗入，待高位槽中的浸取剂溶液流完且柱中的浸矿剂溶液液面与矿体面持平时，开始向高位槽中注入顶水，进行水洗。

向稀土矿中注入的浸矿剂为上述的硝酸铵溶液，硝酸铵溶液与稀土矿的质量比为2:1，2h后加入含有吸水树脂微球的顶水，顶水与稀土矿的质量比为4:1，收集浸出液。

实施例4

本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸出方法，以江西赣州寻乌某稀土矿为样品，其主要化学成分同实施例1。

用柱浸实验模拟实际生产条件，浸出步骤包括：

配制质量浓度为4％的的硝酸铵溶液，并调节pH为5；

配制顶水，顶水中吸水树脂微球为聚丙烯酰胺微球，交联度为8％，分子量为1300万，粒径为1mm，顶水中微球含量为20g/L。

装柱：称取2kg矿样，装入规格为φ11cm×100cm的有机玻璃柱中，浸出柱中稀土矿的孔隙度为20％，装矿均匀不产生沟流，向高位槽加注浸矿剂，确保浸矿剂溶液液面高出矿体面2～3cm，溶液由上而下慢慢渗入，待高位槽中的浸取剂溶液流完且柱中的浸矿剂溶液液面与矿体面持平时，开始向高位槽中注入顶水，进行水洗。

向稀土矿中注入的浸矿剂为上述的硝酸铵溶液，硝酸铵溶液与稀土矿的质量比为2:1，2h后加入含有吸水树脂微球的顶水，顶水与稀土矿的质量比为4:1，收集浸出液。

稀土浸出率为97.0％，稀土矿的膨胀率为0.51％，矿体无泥化现象。

实施例5

本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸出方法，以江西赣州寻乌某稀土矿为样品，其主要化学成分同实施例1。

用柱浸实验模拟实际生产条件，浸出步骤包括：

配制质量浓度为3％的的硝酸铵溶液，并调节pH为5；

配制顶水，顶水中吸水树脂微球为聚丙烯酰胺微球，交联度为8％，分子量为1300万，粒径为1.5mm，顶水中微球含量为25g/L。

装柱：称取2kg矿样，装入规格为φ11cm×100cm的有机玻璃柱中，浸出柱中稀土矿的孔隙度为20％，装矿均匀不产生沟流，向高位槽加注浸矿剂，确保浸矿剂溶液液面高出矿体面2～3cm，溶液由上而下慢慢渗入，待高位槽中的浸取剂溶液流完且柱中的浸矿剂溶液液面与矿体面持平时，开始向高位槽中注入顶水，进行水洗。

向稀土矿中注入的浸矿剂为上述的硝酸铵溶液，硝酸铵溶液与稀土矿的质量比为2:1，2h后加入含有吸水树脂微球的顶水，顶水与稀土矿的质量比为4:1，收集浸出液。

实施例6

本实施例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸出方法，以江西赣州寻乌某稀土矿为样品，其主要化学成分同实施例1。

用柱浸实验模拟实际生产条件，浸出步骤包括：

配制质量浓度为3％的的硝酸铵溶液，并调节pH为7；

配制顶水，顶水中吸水树脂微球为聚丙烯酰胺微球，交联度为10％，分子量为1000万，粒径为2mm，顶水中微球含量为20g/L。

装柱：称取2kg矿样，装入规格为φ11cm×100cm的有机玻璃柱中，浸出柱中稀土矿的孔隙度为23％，装矿均匀不产生沟流，向高位槽加注浸矿剂，确保浸矿剂溶液液面高出矿体面2～3cm，溶液由上而下慢慢渗入，待高位槽中的浸取剂溶液流完且柱中的浸矿剂溶液液面与矿体面持平时，开始向高位槽中注入顶水，进行水洗。

向稀土矿中注入的浸矿剂为上述的硝酸铵溶液，硝酸铵溶液与稀土矿的质量比为2:1，2h后加入含有吸水树脂微球的顶水，顶水与稀土矿的质量比为4:1，收集浸出液。

对比例1

本对比例提供一种风化壳淋积型稀土矿的浸出方法，以江西赣州寻乌某稀土矿为样品，其主要化学成分同实施例1。

用柱浸实验模拟实际生产条件，浸出步骤包括：

配制质量浓度为1％的的氯化钠溶液，并调节pH为6；

顶水为清水，不含吸水树脂微球。

装柱：称取2kg矿样，装入规格为φ11cm×100cm的有机玻璃柱中，浸出柱中稀土矿的孔隙度为20％，装矿均匀不产生沟流，向高位槽加注浸矿剂，确保浸矿剂溶液液面高出矿体面2～3cm，溶液由上而下慢慢渗入，待高位槽中的浸取剂溶液流完且柱中的浸矿剂溶液液面与矿体面持平时，开始向高位槽中注入顶水，进行水洗。

向稀土矿中注入的浸矿剂为上述的氯化钠溶液，氯化钠溶液与稀土矿的质量比为2:1，2h后加入含有吸水树脂微球的顶水，顶水与稀土矿的质量比为3:1，收集浸出液。

稀土浸出率为95.3％，稀土矿的膨胀率为1.54％，矿体部分区域出现泥化现象。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出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中。

Claims (4)

1.一种风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，包括向矿体内加注浸矿剂、浸矿完成后加注顶水，其特征在于，所述顶水中含有吸水树脂微球；

其中，所述风化壳淋积型稀土矿的孔隙度为18～23％；

所述顶水中吸水树脂微球的含量为20～30g/L；

所述吸水树脂微球的交联度为7～10％、分子量为500万～1300万、粒径为0.05～2mm，所述浸矿剂为钠盐浸矿剂和/或铵盐浸矿剂，浸矿剂pH为5～7。

2.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，其特征在于，所述吸水树脂微球为聚丙烯酰胺微球、聚丙烯酸微球、酚醛树脂微球和环氧树脂微球中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，其特征在于，所述加注顶水包括以下步骤：

全山加注：刚开始加注顶水时，在全山注液井内加注顶水；

半山加注：全山加注顶水后，停止山脚下的顶水加注；

山顶加注：半山加注顶水后，停止山腰上的顶水加注，保留山顶上的顶水加注，其中，所述吸水树脂微球在山顶上的顶水加注过程中加入。

4.根据权利要求3所述的风化壳淋积型稀土矿原地浸出方法，其特征在于，所述浸矿剂质量浓度为1～4％。