CN108034842A - 离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，步骤如下：从采场内布设的注液孔注入一定浓度的无铵浸矿剂，与稀土矿物发生离子交换反应，得到富集稀土阳离子的母液；母液渗流、汇聚到矿层天然隔水底板或人工集液巷道搭配集液导流孔等集液工程中；再经过主运输管道输送到水冶车间，使用无铵药剂除杂沉淀，得到稀土碳酸盐，上清液循环回配液池，经过调节pH值、添加药剂后返回采场作为新的无铵浸矿剂。本发明的优点在于：全程实现无铵化，对土壤、水体环境友好；生产废水循环综合利用，无废害外排；稀土离子浸出率、集液率及沉淀率高，提高了资源采选综合回收率。
Description
技术领域
本发明涉及离子型稀土矿绿色环保开采技术领域，尤其涉及离子型稀土矿无铵化开采技术。
背景技术
风化壳离子吸附型稀土是1969年在江西发现的特有的稀土矿种，稀土元素主要呈水合或羟基水合阳离子赋存于风化壳粘土矿物中，通过阳离子交换浸出沉淀获得稀土元素产品。
稀土矿山的生产从开采方式到浸出沉淀方式经历了多次大变革。从矿山开采了经历了池浸－堆浸－原地浸矿，从浸出方式经历了室内食盐桶浸－野外硫酸铵池浸－野外硫酸铵原地浸矿，从沉淀方式经历了草酸二次沉淀+萃取分组法－草酸沉淀法－碳铵沉淀法。碳铵沉淀技术为1985年由南昌大学研究成熟，其沉淀产品可以不经锻烧直接进入后续稀土分离，而沉淀后的上清液酸化后可以返回作浸出液，减少了废水排放和污染，但其技术要求苛刻，不利于提高生产效率，对效益的增长有制约。
现有的稀土矿山的生产主要是硫酸铵浸矿+碳铵沉淀，大部分采用的是原地浸矿的方式。这种生产方式降低了生产成本，减少了地表的剥离和废渣的堆放，减少了水质污染，较好的保护了地表植被和生态环境，但没有根本的解决问题：
1.最关键的技术问题
所采用的浸矿剂、除杂沉淀剂含有铵根离子，伴随着浸矿剂进入到山体中，如果相关技术和工程不过关，则存在浸矿剂渗漏进入地下水的可能性，从而导致土壤和周边水体中氨氮、硫酸盐等超标，造成环境污染。
同时，原地浸矿生产过程向山体中注入大量浸矿剂，使山体长期处于浸泡甚至饱和状态，改变了土壤物化特性，加之地表和地下沟槽、巷道等工程的开挖，破坏了原本稳定和平衡的原岩应力体系，导致山体滑坡、地表塌陷等地质灾害发生。
2.次要问题
原有浸矿剂、除杂沉淀剂的效果不明显，稀土浸出率较低，除杂沉淀率也较低，稀土资源回收率低，从而造成稀土流失和资源浪费。
发明内容
本发明旨在提供离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，解决土壤、水体环境污染严重；浸矿、除杂、沉淀效率低，稀土资源综合回收率低的问题。
离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，包括以下步骤：
(1)在选取好的采场内布设注液孔，利用矿层天然隔水底板或者布置人工集液巷道，并搭配集液导流孔即水钻进行集液；
(2)从注液孔注入无铵浸矿剂；
(3)无铵浸矿剂与稀土矿物发生离子交换反应，得到富集稀土的母液，渗流、汇聚到矿层天然隔水底板或者人工集液巷道，进入母液收集池中；
(4)母液经过输送管道到水冶车间先后经过除杂、沉淀和压滤环节处理，得到稀土碳酸盐产品；
(5)滤出的上清液即废水循环至配液池，通过调节pH值、添加药剂制备成新的无铵浸矿剂；
(6)将新制备的无铵浸矿剂通过管道输送至符合步骤(1)的新采场。
进一步地，所述无铵浸矿剂包括硫酸镁溶液、三氯化铁溶液、三氯化铝溶液中一种或两种以上。
进一步地，所述硫酸镁溶液的质量分数是2％-5％。
进一步地，所述三氯化铁溶液的质量分数是0.2％-1％。
进一步地，所述三氯化铝溶液的质量分数是0.5％-1％。
进一步地，除杂过程中采用的无铵药剂即除杂剂是氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种。
进一步地，采用氢氧化钠除杂，pH调节到5.3。
进一步地，采用碳酸钠除杂，pH调节到5.3±0.1。
进一步地，采用碳酸氢钠除杂，pH调节到5.3±0.1。
进一步地，沉淀过程中使用的沉淀剂是碳酸氢钠，pH调节到5.3±0.1。
本发明的优点在于：
1、无铵化、无污染、综合回收率高的特点，符合绿色环保的要求。采用的浸矿剂所含元素原本就是矿体和土壤中的主要元素，整个工艺没有从外部把污染源带入山体；利用生产废水和稀土废渣再生浸矿剂达到循环利用，避免了浸矿剂外排，同时减少了稀土资源流失，提高了资源综合回收率；该工艺充分利用铁、铝环境容量大的优势，避免氨氮污染，符合国家无铵化、无污染的绿色环保政策要求；
2、浸矿剂硫酸镁溶液渗透性能好，与离子型稀土的岩矿特性能够较好地搭配；
3、浸矿剂三氯化铁溶液效果最好，三氯化铁溶液渗透强，高峰出现早，不拖尾，稀土可以快速浸出，浸出效率高，与硫酸镁溶液联合使用浸矿效果比单一的效果显著，可在低浓度浸出使用，且杂质浸出低。
附图说明
图1是应用矿层天然隔水底板的采场结构示意图；
图2是应用人工集液巷道和集液导流孔的采场结构示意图；
图3是人工集液巷道的结构俯视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
采用表1和表2中各个实施例的浸矿剂、除杂剂、沉淀剂，分别按如下工艺步骤进行浸矿：
(1)在选取好的采场内按一定网度布设注液孔，利用矿层天然隔水底板或者按一定间距布置人工集液巷道，并搭配一定规格的集液导流孔即水钻进行集液；
(2)从注液孔注入无铵浸矿剂；
(3)如图1所示，图1中是应用矿层天然隔水底板的采场，在采场内布设注液孔5，注液孔5穿过表土层1，延伸至全风化层2，无铵浸矿剂从注液孔5 中流入全风化层2、半风化层3，与稀土矿物发生离子交换反应，得到富集稀土阳离子的母液，母液在自重和注液压(动)力作用下沿矿层天然隔水底板4汇聚，进入母液收集池中；
或者，
如图2所示，图2中是应用人工集液巷道，并搭配一定规格的集液导流孔的采场，注液孔24穿过表土层21延伸至全风化层22，在人工集液巷道25设在矿层原地下水位线26之上，注液孔24和人工集液巷道25之间设有集液导流孔，无铵浸矿剂从注液孔24中流入全风化层22稀土矿物发生离子交换反应，得到富集稀土阳离子的母液，母液在自重和注液压(动)力作用下渗流、汇聚到人工集液巷道，进入母液收集池7中。
(4)母液经过输送管道到水冶车间先后经过无铵药剂除杂、沉淀和压滤环节处理，得到稀土碳酸盐产品；
(5)滤出的上清液即废水循环至配液池，通过调节PH值、添加药剂制备成新的浸矿剂；
(6)将新制备的无铵浸矿剂通过管道输送至符合步骤(1)的新采场。
浸矿效果也一同在表中体现。
表1：
表2
注：表1和表2中浸矿剂的浓度是指质量分数，沉淀剂浓度是溶质与溶剂重量份之比。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在选取好的采场内布设注液孔，利用矿层天然隔水底板或者布置人工集液巷道，并搭配集液导流孔即水钻进行集液；
(2)从注液孔注入无铵浸矿剂；
(3)无铵浸矿剂与稀土矿物发生离子交换反应，得到富集稀土的母液，渗流、汇聚到矿层天然隔水底板或者人工集液巷道，进入母液收集池中；
(4)母液经过输送管道到水冶车间先后经过无铵药剂除杂、沉淀和压滤环节处理，得到稀土碳酸盐产品；
(5)滤出的上清液即废水循环回至配液池，通过调节PH值、添加药剂制备成新的无铵浸矿剂；
(6)将新制备的无铵浸矿剂通过管道输送至符合步骤(1)的新采场。
2.根据权利要求1所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，所述无铵浸矿剂包括硫酸镁溶液、三氯化铁溶液、三氯化铝溶液中一种或两种以上。
3.根据权利要求2所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，所述硫酸镁溶液的质量分数是2％-5％。
4.根据权利要求2所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，所述三氯化铁溶液的质量分数是0.2％-1％。
5.根据权利要求2所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，所述三氯化铝溶液的质量分数是0.5％-1％。
6.根据权利要求1所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，除杂过程中使用的无铵药剂即除杂剂是氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种。
7.根据权利要求6所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，采用氢氧化钠除杂，pH调节到5.3。
8.根据权利要求6所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，采用碳酸钠除杂，pH调节到5.3±0.1。
9.根据权利要求6所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，采用碳酸氢钠除杂，pH调节到5.3±0.1。
10.根据权利要求1所述离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，其特征在于，沉淀过程中使用的沉淀剂是碳酸氢钠，pH调节到5.3±0.1。
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