离子吸附型稀土原地浸矿溶质运移基础研究

离子型稀土开采先后经历了池浸、堆浸和原地浸出,目前广泛采用原地浸矿法,预测和适时调控原地浸矿中溶质运移过程是实施离子型稀土科学化和精准化开采的重要内容。总结了近年来土壤溶质运移几何模型,包括活塞流模型、单毛管模型、毛管束模型,归纳了土壤溶质迁移数学模型,包括对流弥散方程(CDE)、动水—不动水(MIM)模型、随机模型和传递函数模型(TFM),分析了各种模型的特点及其在离子型稀土溶质运移过程的适用性;探讨了色谱塔板理论模型、地理信息系统应用模型、人工神经网络分析离子型稀土溶质运移的可行性,为揭示离子型稀土浸取过程的溶质迁移规律提供思路,有助于进一步完善离子型稀土原地浸矿理论体系。最后提出了离子型稀土溶质运移研究可能的发展趋势。     

低品位离子型稀土资源开采技术研究

随着较高品位离子型稀土资源的日益枯竭,盘活低品位离子型稀土资源,实现矿业经济的可持续发展,是目前面临的一个重要问题。为了解决低品位离子型稀土资源开采技术问题,项目组依据低品位离子型稀土资源赋存特点,以原地浸矿最新技术成果为基础,开展低品位离子型稀土资源原地浸矿试验技术研究,在工业试验研究工作的基础上,摸索出了一套较完整的工艺技术,解决了低品位离子型稀土资源回收成本高、环境污染较严重的问题。为原地浸矿工艺的推广以及低品位离子型稀土资源的回收提供了可靠的技术保障。     

离子型稀土原地浸矿开采技术适用性评价与分类

针对当前离子型稀土矿原地浸矿开采资源综合回收利用率低、环境污染严重等问题, 从离子型稀土矿床地质条件、水文地质条件及工程地质条件3方面入手, 制订了原地浸矿技术适用性对照表, 采用极好、很好、好、一般、差、不适用等标度词评价原地浸矿开采技术适用性, 并将原地浸矿划分为天然底板明沟集液法、人造底板暗沟网集液法、天然底板明沟+辅助巷道法3种采矿方法, 指导离子型稀土矿山科学规划、有序开采。     

离子型稀土矿原地浸矿采矿危险有害因素分析与辨识

以龙南足洞稀土矿区原地浸矿采矿为例,根据原地浸矿采矿工艺流程划分辨识单元,并根据各单元具体特点进行分析和辨识原地浸矿采矿过程中存在的危险有害因素,对南方花岗岩型风化及半风化离子型稀土矿山企业开采具有一定指导意义。     

离子型稀土矿山原地浸矿注液系统的优化及应用

现阶段离子型稀土矿山的主要开采工艺为原地浸矿,浸矿剂的注入过程就是简单的通过水龙头直接将浸矿剂注入到浸矿孔中,基本未做任何的工程防护。针对注液井的塌陷问题,通过对表土层浸矿孔注入装置的改进和优化,不仅解决了工程实际中注液井的塌陷,而且减少了稀土母液中的杂质含量。配备辅助渗漏装置后的注液浸矿系统在实际应用后起到了很好的效果,给离子型稀土矿山原地浸矿的开采提供了技术支持。     

离子型稀土矿山开采的安全风险与防治对策

针对南方离子型稀土矿山开采过程中,分析了原地浸矿开采工艺以及开采过程中存在的主要安全风险因素,提出了相对应的防治措施,达到安全生产的目的。     

离子型稀土原地浸矿场清水淋洗室内模拟试验研究

离子型稀土开采以硫酸铵为浸矿剂进行原地浸矿,大量的浸矿剂通过离子交换作用置换出稀土元素离子后,高浓度的氨氮则留存于稀土矿层土壤中。以广东某稀土矿区为研究对象,采用土柱模拟试验,对浸矿后的土柱体进行清水淋洗,研究了不同pH值浸矿剂、不同清水淋洗工艺特征下氨氮的解析规律。结果表明,以出水氨氮浓度达到《稀土工业污染物排放标准》(GB26451—2011)且变化平稳为淋洗终点,所用淋洗水量与矿样体积比在2.1～2.3倍,氨氮淋出率大于62%,硫酸盐淋出率大于58%,淋洗初期淋洗液氨氮浓度大幅下降,而后随着淋洗水量增加缓慢下降。研究结论为离子型稀土矿区土壤氨氮污染控制奠定一定理论基础。     

离子型稀土矿增浸促渗技术研究

基于我国离子型稀土资源浸渗回收率偏低的工程实际, 在原地浸矿工艺流程和浸渗机理研究的基础上, 从浸矿盲区、反吸附与母液渗漏3个方面分析了导致稀土浸渗损失的主要原因和形式, 并提出了加强生产勘探、加强原地浸矿适用性分析、优化采场划分和开采顺序、优化工程布置和技术参数、加强地下水和边坡监控及替代浸矿剂与参数优化共6项技术措施。以上措施在指导离子型稀土矿企精细化生产, 实现生产可控、可设计方面具有重要意义。     

离子型稀土矿区土壤中高岭土对氨氮的吸附研究

我国南方离子型稀土矿区土壤氨氮污染严重,高岭土是矿区土壤的主要黏土成分之一。本文对高岭土黏土矿物与氨氮污染间的吸附特点及吸附动力学等进行了研究。结果表明:随着氨氮初始浓度、温度的升高,高岭土对氨氮的吸附量与吸附速率均提高;pH9.2时,高岭土对氨氮的吸附量随pH值增大而增大;pH9.2时,二者间的吸附量随pH值增大急剧降低;高岭土对氨氮的等温吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型,吸附动力学符合准二级动力学方程;对于实际的我国南方的离子型稀土开采矿区,在矿区土壤的温度存在主要区间(298~310K)、pH值存在范围(3.0~6.0)内,随原地浸矿时温度、浸矿液浓度或pH值的升高,矿区土壤中氨氮的吸附残留量均会增大;可通过使用较低浓度的原地浸矿液、控制较低的土壤pH值和温度,加强对矿区污染土壤中氨氮的去除。     

溶浸液对离子型稀土饱和-非饱和渗透特性的影响北大核心

在离子型稀土原地浸矿过程中,矿体的渗透特性对于资源浸取速率具有重要影响。利用变水头法研究不同溶浸液作用下离子型稀土的饱和渗透系数,分析溶浸液种类和浓度对饱和渗透系数的影响。通过Geo-Experts压力板仪系统研究溶浸液分别为纯水、3%(NH_(4))_(2)SO_(4)、3%MgSO_(4)时,离子型稀土的含水率与基质吸力的关系。基于Van Genuchten模型和Fredlund&Xing模型,探讨溶浸液种类和浓度对离子型稀土矿体的非饱和渗透系数的影响。结果表明:离子型稀土的饱和/非饱和渗透系数从大到小依次为纯水、3%(NH_(4))_(2)SO_(4)、3%MgSO_(4);当溶浸液的浓度不同时,离子型稀土饱和渗透系数先增大后减小;当矿体为非饱和状态时,基质吸力是影响非饱和渗透系数的重要因素,在相同基质吸力下,非饱和渗透系数随着溶浸液的浓度增加而减小。研究结果可以为注液参数设计提供理论指导,有助于完善离子型稀土原地浸矿理论。     

离子型稀土溶浸液毛细上升规律及影响因素研究

利用自制毛细试验装置,以寻乌某矿的离子型稀土为试验对象,采用3种不同浓度溶浸液,对4组不同粒径的稀土进行毛细上升试验。结果表明,毛细上升高度随时间增长的变化趋势一致,先快速上升,后缓慢上升,再趋于稳定;土样粒径和溶浸液浓度对毛细上升有影响;当土样粒径不同时,硫酸铵溶液浓度对毛细上升的敏感性各不相同,粒径越大,影响越小;溶质势对毛细现象有促进作用,浓度越大,作用越明显;最大毛细上升高度随土柱最大粒径的增大而减小,二者呈幂函数关系,毛细渗透系数随土样最大粒径的增大而增大,二者呈指数关系。     

植物浸取剂浸取离子型稀土矿的试验探索

开展植物浸取剂浸取离子型稀土矿中稀土试验,探索了植物浸取剂的浸取机理、适应性、环保性及浸取性能。结果表明,植物浸取剂浸取离子型稀土矿中稀土的浸取机理为离子交换。在液固质量比1:2,浸取剂滴加速度20 ml/min条件下,用浓度为2.0%植物浸取剂水溶液浸取5种离子型稀土矿中稀土,浸取率最高为98.97%,最低为95.65%;浸取剂、浸取液及上清液的pH值等14项环保指标值均低于GB26451-2011限值;浸取渣的pH值等9项环保指标均低于GB15618-1995限值,pH值、有机质含量高于原矿。在液固比1:2,浸取剂滴加速度20 ml/min条件下,分别以2%植物浸取剂水溶液和2%硫酸铵水溶液浸取离子型稀土矿中稀土,植物浸取剂水溶液的浸取率为97.86%,高于硫酸铵的96.75%,出峰时间30 min,峰值浓度8 g/L以上,无拖尾现象。     

半风化离子吸附型稀土矿可浸性试验研究

对某地半风化离子型稀土矿进行了可浸性试验研究。结果表明,该离子吸附型稀土矿可通过浸取富集,温度是影响浸出率的重要因素。并指出地浸工艺不能对其有效回收,建议此类稀土暂不进行开采利用。     

新疆某砂岩型铀矿地浸对采区外围地下水的影响

砂岩型铀矿地浸开采过程中溶浸液向采区外围运移是一个倍受关注的问题[1]。本文对新疆某砂岩型铀矿地浸采区开拓前及开采期间地下水渗流场及地下水中与酸法地浸相关的主要化学组分进行了监测和对比分析,以研究地浸开采过程中溶浸液对采区外围地下水渗流场的影响及溶质运移过程。结果表明,地浸新采区投入运行后4个月内,采区外围60m范围内含矿含水层地下水渗流场发生了明显的改变,采区外缘下注的部分溶浸液在所形成的较强的地浸地下水渗流场驱动下向周围发生了一定程度的扩散运移。     

硫酸铵浸出离子型稀土矿对土壤和地下水污染的研究现状

我国的离子型稀土矿多采用硫酸铵原地浸出工艺富集,该工艺对土壤和地下水均会造成污染。根据硫酸铵原地浸出稀土矿的机理和工艺现状,分析了在浸出过程中对土壤和地下水环境所造成的氨氮污染、重金属污染、稀土元素污染及酸化等。总结了浸矿中所产生的NH_4~+、SO_4~(2-)、H~+、重金属离子、稀土离子等污染物在土壤和地下水中的迁移及转化路径。各污染物随浸出液通过渗透作用进入土壤和地下水,在此过程中,部分NH_4~+被氧化为NO_2~-、NO_3~-,SO_4~(2-)被还原为S~(2-)以及与Ca~(2+)反应生成CaSO_4。     

基于MapGIS的岗下稀土矿山地质环境评价与分区

以江西赣州岗下稀土矿山为研究对象,通过野外地质调查,详细分析了该矿山的地形地貌与水文地质条件、地层岩性、地质构造、开采方式和强度、矿山开发利用现状等信息,基于MapGIS软件分别提取了区内地形地貌信息及区域重要程度信息,并对评价单元进行了划分。在此基础上,将MapGIS软件分别与灰色关联度模型、物元模型及BP神经网络模型相结合,对该矿山的地质环境进行了综合评价和分区,并对该3类模型的评价结果计算了均值,结果表明：①岗下稀土矿山地质环境破坏严重区占地面积1.222 1 km²,约占研究区总面积的24.8%,主要分布于堆浸开采区、尾矿堆积区、地形坡度较陡的原地浸矿开采区;②破坏较严重区占地面积1.504 0 km²,约占研究区总面积的30.6%,分布于地形坡度较缓且开采强度较大的原地浸矿开采区;③破坏轻微区占地面积2.190 7 km2,约占研究区总面积的44.6%,分布于地形坡度较缓且开采强度较小的原地浸矿开采区及未开采区。上述分析结果与区内实际情况较吻合,对于区内地质环境治理及资源开发利用有一定的参考价值。     

离子型稀土矿浸出渗流规律与调控方法研究

离子型稀土矿床成因与矿石性质复杂,矿体特有的黏土矿物不仅不利于稀土离子的渗流浸出,而且易产生药剂残留、渗流盲区,还可能引发山体滑坡等地质环境灾害。为给离子型稀土矿原地溶浸、高效回收工艺以科学指导,从原地溶浸化学反应、渗透规律、浸出动力学、水动力学、铝动力学等角度深入分析了离子型稀土矿浸出渗流规律研究现状,指出了原地溶浸过程存在的问题和发展方向,总结探讨了浸出渗流过程的调控方法。结果表明,以理论为指导,开发高效、经济、环保型浸出剂,研发助浸、抑杂、防膨、促渗等辅助药剂,改善注液、收液方式将是离子型稀土矿原地溶浸工艺优化的主要方向。