CN114086008B - 分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分类强化离子吸附型稀土矿中稀土离子的浸取方法,属于稀土矿开采领域。所述稀土离子浸取方法首先对稀土矿采用四分法制样,过筛,获得粒径小于20目的粉末样品;再用XRD、SEM测定粉末样品的成分,并根据成分确定粉末样品中的黏土种类及组分含量;依据不同黏土矿物对稀土吸附性能的差异,结合粉末样品中各种黏土矿物的组分含量,制定对具有不同黏土种类及组分含量离子吸附型稀土矿的浸出工艺,并对离子吸附型稀土矿中的稀土离子进行分步地梯度浸取。本发明充分考虑不同类型的黏土矿物对稀土的不同吸附机理及其对溶液pH的不同缓冲效果,提高了稀土矿的浸出率,从而保证了对含有不同矿物组成的稀土矿中稀土离子的充分浸取。

Description

分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法
技术领域
本发明属于稀土矿开采领域,具体涉及一种分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法。
背景技术
离子吸附型稀土矿是中重稀土元素的主要来源,其矿物组成由黏土矿物、石英砂和造岩矿物岩石组成。其中黏土矿物约占40-70%,主要有高岭石、埃洛石、伊利石和少量蒙脱石,而稀土主要以水合或羟基水合稀土离子的形式被吸附在黏土矿物上。该部分稀土离子可以被活性较强的阳离子如NH4+、Mg2+等交换出来,从而实现对稀土的浸取富集。
现有技术中,对离子吸附型稀土矿进行开采时,一般采用原地浸出工艺进行离子型稀土的浸取。在制定开采工艺时,通常对所有类型的离子吸附型稀土矿都采用无差异化的浸取工艺。但是,吸附了稀土离子的黏土矿物有多种类型,不同类型的黏土矿物性质不同,其对稀土的吸附机理也有所差异,并且其对浸取剂溶液pH值的响应也不同,且这些因素都会影响稀土浸出率。因此,当用相同的浸取工艺浸取不同黏土矿物中的稀土离子时,其浸出率有较大差别,严重影响稀土回收率。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,先确定离子吸附型稀土矿中黏土矿物的种类,再依据黏土矿物种类制定有针对性的浸出工艺,提高了浸出率,保证了稀土的回收率。
为了实现上述目的,本发明实施例采用的技术方案如下:
一种分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,所述方法包括如下步骤:
步骤A,对离子吸附型稀土矿采用四分法制样,过筛,获得粒径小于等于20目的粉末样品;
步骤B,测定所述粉末样品的成分;
步骤C,对所述成分进行分析,确定粉末样品中的黏土矿物种类及各种黏土矿物的组分含量;
步骤D,根据步骤C中得到的离子吸附型稀土矿中所含黏土矿物种类及组分含量,结合每种黏土矿物对稀土离子的吸附解吸特性,制定对所述离子吸附型稀土矿的浸出工艺,并采用所述浸出工艺对含有不同种类粘土矿物的离子吸附型稀土矿进行稀土离子的分步梯度浸取。
上述方案中,所述浸出工艺包括:采用硫酸铵、硫酸镁、硫酸钙作为浸取剂,在选定浸取剂pH值和浓度下进行浸取,其中,pH值的范围在2-6之间,浸取剂摩尔浓度在0.01mol/L-0.3mol/L之间。
上述方案中,所述黏土种类包括高岭石、埃洛石、伊利石和/或蒙脱石。
上述方案中,当所述稀土矿中包含高岭石和蒙脱石时,所制定的浸出工艺为浸取剂pH值为小于等于2.8,浓度为0.1mol/L-0.25mol/L。
上述方案中,当所述稀土矿为埃洛石时,所制定的浸出工艺为浸取剂pH值为小于等于3.5-5.5,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L。
上述方案中,当所述稀土矿为伊利石时,所制定的浸出工艺为浸取剂pH值为3.2-4.8,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L。
上述方案中,当所述稀土矿为埃洛石和高岭石时,所制定的浸出工艺为:先采用pH值为4.0-5.5,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L的浸取剂将埃洛石中的稀土浸出,再采用pH值为小于等于2.5,浓度为0.1mol/L-0.25mol/L的浸取剂浸出高岭石中剩余的稀土离子。
上述方案中,当所述稀土矿为伊利石和高岭石时,所制定的浸出工艺为:先采用pH值为3.5-4.2,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L的浸取剂将伊利石中的稀土浸出,再采用pH值小于等于2.8,浓度为0.1mol/L-0.25mol/L的浸取剂浸出高岭石中剩余的稀土离子。
上述方案中,当所述稀土矿为伊利石和埃洛石时,所制定的浸出工艺为:浸取剂pH值为3.2-5.5,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L。
上述方案中,当所述稀土矿为伊利石、埃洛石和蒙脱石时,所制定的浸出工艺为:先采用pH值为3.2-5.5,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L的浸取剂将伊利石和埃洛石中的稀土浸出,再采用pH值为小于等于2.8,浓度为0.1mol/L-0.25mol/L的浸取剂浸出蒙脱石中剩余的稀土离子。
本发明具有如下有益效果:
本发明实施例所提供的分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,首先对离子吸附型稀土矿中的黏土种类及组分含量进行分析,基于不同黏土种类对稀土离子吸附解析性能的差异性,提出根据稀土矿中的黏土组成来制定浸取工艺,从而对稀土矿中的稀土离子进行浸取,充分考虑不同类型的黏土矿物对稀土的不同吸附机理,将稀土矿浸取工艺与矿中的黏土组成建立起对应关系,通过精准调控浸取剂pH值和浓度,对不同黏土组成的稀土矿分类制定有针对性的浸取工艺,使各种黏土组成的稀土矿中的稀土浸出率达到96%以上,相较于传统的无差异化高浸取剂pH值工艺,显著提高了稀土浸出率,保证了对含有不同矿物组成的稀土矿中稀土离子的充分浸取,并且节约了浸取剂用量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1-4中浸出方法对不同矿物组成的稀土矿进行浸出所获得稀土浸出率与常规工艺的稀土浸出率比较图。
具体实施方式
下面通过参考示范性实施例,对本发明技术问题、技术方案和优点进行详细阐明。以下所述示范性实施例仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非在这里进行定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
实施例1
本实施例提供了一种分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,具体包括如下步骤:
步骤A,取离子吸附型稀土矿,采用四分法制样,将所制得的样品研磨并过筛,获得粒径为20目的粉末样品。
步骤B,用XRD和SEM分析所述粉末样品中的成分。
步骤C,对所述成分进行分析,并根据分析结果确定粉末样品中的黏土矿物种类及各种黏土矿物的组分含量;经确定,其中含有高岭石和蒙脱石黏土矿物。
步骤D,向该矿物中加入一定量浓度为0.2mol/L,pH为2.6的硫酸铵溶液,反应一定时间后固液分离,计算得出稀土浸出率,结果如图1所示,本实施例稀土浸出率达到98%。
实施例2
本实施例也提供了一种分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,基本步骤与实施例1基本相同,不同的是,所述离子吸附型稀土矿中黏土矿物为高岭石和埃洛石,为了保护生态环境与节约资源,制定本实施例中对所述离子吸附型稀土矿强化浸出时的浸取工艺为:先采用pH值为4.6,浓度为0.1mol/L的硫酸铵溶液浸出埃洛石中的稀土,再采用pH为2.6,浓度为0.15mol/L的硫酸铵浸出高岭石中剩余的稀土。如图1所示,本实施例所获得的稀土浸出率达到97%以上。
实施例3
本实施例也提供了一种分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,基本步骤与实施例1基本相同,不同的是,所述离子吸附型稀土矿中黏土矿物为伊利石和高岭石,为了保护生态环境,制定本实施例中对所述离子吸附型稀土矿强化浸出时的浸取工艺为:先采用pH值为3.6,浓度为0.1mol/L的硫酸铵浸取伊利石中的稀土,再采用pH为2.6,浓度为0.15mol/L的硫酸铵的浸出高岭石中的稀土离子。如图1所示,本实施例所获得的稀土浸出率达到98%以上。
实施例4
本实施例也提供了一种分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,基本步骤与实施例1基本相同,不同的是,所述离子吸附型稀土矿中黏土矿物为埃洛石和伊利石,制定本实施例中对所述离子吸附型稀土矿强化浸出时的硫酸铵浸取剂pH及浓度为:pH为3.5,浓度为0.1mol/L。如图1所示,本实施例所获得的稀土浸出率达到97%以上。
如图1所示,作为本发明实施例1-4的对比例,采用传统的浸取剂pH为4.5-5.5对所述离子吸附型稀土矿进行浸出,只有当浸取剂浓度达到0.3mol/L时,稀土浸出率才能达到90%左右。与本发明实施例相比,不仅大大的消耗了浸取剂用量,且稀土浸出率无法达到97%,远无法实现本实施例的效果。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,本发明并不受限于以上所公开的示范性实施例,说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,在本发明揭露的技术范围做出的若干改进和润饰、可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤A,对离子吸附型稀土矿采用四分法制样,过筛,获得粒径小于等于20目的粉末样品;
步骤B,测定所述粉末样品的成分;
步骤C,对所述成分进行分析,确定粉末样品中的黏土矿物种类及各种黏土矿物的组分含量;所述黏土矿物种类包括高岭石、埃洛石、伊利石和/或蒙脱石;
步骤D,根据步骤C中得到的离子吸附型稀土矿中所含黏土矿物种类及组分含量,结合每种黏土矿物对稀土离子的吸附解吸特性,制定对所述离子吸附型稀土矿的浸出工艺,并采用所述浸出工艺对含有不同种类粘土矿物的离子吸附型稀土矿进行稀土离子的分步梯度浸取;所述浸出工艺包括:采用硫酸铵、硫酸镁、硫酸钙作为浸取剂,在选定浸取剂pH值和浓度下进行浸取,其中,pH值的范围在2-6之间,浸取剂摩尔浓度在0.01mol/L-0.3mol/L之间;且,
当所述稀土矿中包含高岭石和蒙脱石时,所制定的浸出工艺为浸取剂pH值为小于等于2.8,浓度为0.1mol/L-0.25mol/L;
当所述稀土矿为埃洛石时,所制定的浸出工艺为浸取剂pH值为小于等于3.5-5.5,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L;
当所述稀土矿为伊利石时,所制定的浸出工艺为浸取剂pH值为3.2-4.8,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L。
2.根据权利要求1所述的分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,其特征在于,当所述稀土矿为埃洛石和高岭石时,所制定的浸出工艺为:先采用pH值为4.0-5.5,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L的浸取剂将埃洛石中的稀土浸出,再采用pH值为小于等于2.8,浓度为0.1mol/L-0.25mol/L的浸取剂浸出高岭石中剩余的稀土离子。
3.根据权利要求1所述的分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,其特征在于,当所述稀土矿为伊利石和高岭石时,所制定的浸出工艺为:先采用pH值为3.5-4.2,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L的浸取剂将伊利石中的稀土浸出,再采用pH值小于等于2.8、浓度为0.1mol/L-0.25mol/L的浸取剂浸出高岭石中剩余的稀土离子。
4.根据权利要求1所述的分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,其特征在于,当所述稀土矿为伊利石和埃洛石时,所制定的浸出工艺为:浸取剂pH值为3.2-5.5,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L。
5.根据权利要求1所述的分类强化梯度浸出离子吸附型稀土矿中稀土离子的方法,其特征在于,当所述稀土矿为伊利石、埃洛石和蒙脱石时,所制定的浸出工艺为:先采用pH值为3.2-5.5,浓度为0.02mol/L-0.15mol/L的浸取剂将伊利石和埃洛石中的稀土浸出,再采用pH值为小于等于2.8,浓度为0.1mol/L-0.25mol/L的浸取剂浸出蒙脱石中剩余的稀土离子。
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