离子型稀土矿无氨浸出研究

赖兰萍 欧阳红 伍 莺 陈冬英

(赣州有色冶金研究所，江西 赣州 341000)

·稀土工程(与江西理工大学稀土学院合办栏目)·

离子型稀土矿无氨浸出研究

赖兰萍 欧阳红 伍 莺 陈冬英

(赣州有色冶金研究所，江西 赣州 341000)

为从源头上解决离子型稀土矿以硫酸铵溶液为浸矿剂所带来的氨氮废水污染问题，以赣南某离子型稀土矿为对象，开展了离子型稀土矿无氨浸出研究。首先通过探索试验比较了硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁、硫代硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钠、氯化镁及A1、A2、A3、A4、A5与硫酸铵的浸矿效果，结果显示，A2～A5可取得与硫酸铵较接近的浸出率，而其他8种非硫酸铵浸矿剂的浸出率都太低。在探索试验基础上，对A2～A5和硫酸铵进行了浸矿扩大试验，结果显示，A2、A3和A5均可获得与硫酸铵近乎相同的浸出率(分别为95.25%，95.01%，95.18%和95.05%)，但A3和A5的浸矿周期(分别为92和127 h)分别比硫酸铵的浸矿周期(58 h)增加了58.62%和118.97%，而A2的浸矿周期(48 h)比硫酸铵的浸矿周期缩短了17.24%。进一步对A2和硫酸铵所得浸矿扩大试验浸出液进行化学多元素分析，发现两者REO的浓度及杂质Fe、Al、Si、Ca的浓度都很接近。以上结果表明，A2不仅可取代硫酸铵实现离子型稀土矿的无氨浸矿，而且可较大幅度地缩短浸矿周期。

离子型稀土矿 氨氮废水 无氨浸矿

我国离子型稀土矿主要分布于广东、江西和湖南等地，储量占世界同类资源的90%，具有配分齐全、高附加值元素含量高、放射性比度低、高科技应用元素多、综合利用价值大等突出优点[1-3]。原地浸矿方法已在离子型稀土矿山得到了广泛应用[4]，并取得了巨大的经济和社会效益。该方法主要采用硫酸铵溶液作为浸矿剂，稀土浸出率可达90%以上，具有设备简单、操作容易、投资少、收效快等特点[5]。但是，长期使用硫酸铵溶液作为浸矿剂会带来严重的环境污染问题[6]。因此，有必要寻找能够替代硫酸铵溶液的无氨浸矿剂，从源头解决离子型稀土矿山的氨氮污染问题。本研究经广泛比较，筛选出1种无氨强电解质A2，可取得与硫酸铵相近的离子型稀土矿浸矿指标，并可较大幅度地缩短浸矿周期。

1 离子型稀土矿浸矿原理

离子型稀土矿中的稀土元素主要是以“离子相”存在而不是以“矿物相”存在，即90%左右的稀土元素是呈阳离子态吸附在黏土矿物表面。一些电解质中的阳离子具有比这些离子相稀土更活泼的化学性质，可与这些离子相稀土发生交换而使其进入溶液中[7-8]。这就是离子型稀土矿浸矿的基本原理，可表示为

[Al2Si2O5(OH)4]m·nRE3++3nMe+=

[Al2Si2O5(OH)4]m·3nMe++nRE3+．

2 试样和试剂

离子型稀土矿试样取自赣南某离子型稀土矿矿区，其离子相稀土的含量为0.097%，水分含量为10.86%。

所用配制浸矿剂的电解质试剂包括化学纯硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁、硫代硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钠、氯化镁及A1、A2、A3、A4和A5，其中A1、A2各为1种无氨强电解质，A3、A4和A5各为2种无氨强电解质的混合物。

3 试验方法

(1)将一定量原矿均匀装入浸矿柱(探索试验时浸矿柱规格为φ80 mm×1 000 mm，扩大试验时浸矿柱规格为φ150 mm×2 000 mm)，然后加入体积与矿石所占体积相同的一定浓度的浸矿剂。

(2)待所加浸矿剂穿透矿石(矿石面露出)后，在保持液面始终高出矿石面10 cm的条件下向柱内不断注入顶水(浸矿剂)，以挤出已完成交换作用的浸出液[9]，并每隔15 min截取少量浸出液样品检测其稀土浓度。

(3)当所截取样品的稀土浓度不再下降时，停注顶水，结束浸矿，按下式计算稀土浸出率：

4 试验结果与讨论

4.1 浸矿探索试验

采用φ80 mm×1 000 mm进行浸矿探索试验，试验结果见表1。

表1 浸矿探索试验结果Table 1 Results of exploring ore leaching experiment

由表1可以看出：A2～A5溶液的浸矿效果较接近硫酸铵溶液的浸矿效果，稀土浸出率都在90%以上，有望成为离子型稀土矿的无氨浸矿剂；而其他8种非硫酸铵浸矿剂的浸出率太低，最高仅为88.14%。

4.2 浸矿扩大试验

根据浸矿探索试验结果，选择A2～A5与硫酸铵在φ150 mm×2 000 mm浸矿柱中进行浸矿扩大试验对比，试验结果见表2。

表2 浸矿扩大试验结果Table 2 Results of extending ore leaching experiment

从表2可以看出，浓度为5%的A2、A3和A5溶液均可获得与浓度为2%的硫酸铵溶液近乎相同的浸出率，但浓度为5%的A2和A5溶液的浸矿周期分别比浓度为2%的硫酸铵溶液的浸矿周期增加58.62%和118.97%，而浓度为5%的A2溶液的浸矿周期比浓度为2%的硫酸铵溶液的浸矿周期缩短17.24%。因此，从稀土浸出率和浸矿周期来看，应选择A2取代硫酸铵实现离子型稀土矿的无氨浸矿。

对浓度为5%的A2溶液和浓度为2%的硫酸铵溶液所得浸矿扩大试验浸出液进行化学多元素分析，结果如表3所示。可见，两者REO的浓度及杂质Fe、Al、Si、Ca的浓度都很接近，从而进一步证明了用A2取代硫酸铵是可行的。

表3 2种扩大试验浸出液化学多元素分析结果Table 3 Chemical composition analysis of leaching solution of the two extending tests

5 结 论

(1)离子型稀土矿实现无氨浸矿在技术上是可行的。

(2)无氨电解质A2可取得与硫酸铵近乎相同的浸出率，浸出液的杂质含量也与硫酸铵的相当，而且A2可比硫酸铵缩短浸矿周期17.24%。

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(责任编辑 孙 放)

No Ammonia Leaching Study of Ionic Rare-earth Ore

Lai Lanping Ouyang Hong Wu Ying Chen Dongying

(GanzhouNonferrousMetallurgyResearchInstitute，Ganzhou341000，China)

In order to solve the pollution of ammonia nitrogen wastewater stemmed from ionic type rare-earth ore leaching using ammonium sulfate solution as the reagents，research on ore leaching with no ammonia is carried out with an ionic type rare-earth ore，Jiangxi，as the research object.Ore leaching efficiency of potassium sulfate，sodium sulfate，magnesium sulfate，sodium thiosulfate，sodium nitrate，sodium nitrite，magnesium chloride and A1，A2，A3，A4，A5，and ammonium sulfate are compared in exploring experiment.The results show that A2～ A5can have nearly the same leaching efficiency as ammonium sulfate，and the other 8 kinds of leaching reagents has lower leaching rate.Extending leaching experiments are carried out using A2～A5and ammonium sulfate as the leaching reagent，based on the exploring tests.The results indicated that，all of A2，A3and A5have nearly the same leaching rate as ammonium sulfate (95.25%，95.25%，95.01% and 95.05% respectively)，while leaching period of A3and A5(92，127 h respectively) are longer than that of ammonium sulfate (58 h) by 58.62% and by 118.97% respectively，while the leaching period of A2(48 h) is shorter by 17.24%.Further chemical element analysis on leaching solution from extending test of A2and ammonium sulfate as leaching reagent is conducted，finding that concentration of REO and impurities Fe，Al，Si，Ca is almost the same.In a word，A2can not only replace ammonium sulfate to accomplish ore leaching of ionic type rare-earth without ammonia，but also greatly shorten the leaching period.

Ionic rare-earth ore，Ammonia nitrogen wastewater,Ore leaching with no ammonia

2014-08-17

科技部科研院所技术开发研究专项(编号：2012EG115017)。

赖兰萍(1983—)，女，工程师，硕士。

TD955，TD925.6

A

1001-1250(2014)-10-095-03