离子型稀土矿开采工艺存在的问题与对策

2019-01-03汪江萍王慧娟

中国金属通报 2019年11期

汪江萍，黄金，王慧娟

（江西离子型稀土工程技术研究有限公司/国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心，江西赣州 341000）

离子型稀土矿因富含中、重稀土元素，是发展国防航空、军事等重要领域不可或缺的元素，近年来，被广泛应用于高端科技领域，被视为国家战略性资源。近几十年来开采工艺不断发展，经历了池浸、堆浸到原地浸矿的发展过程[1]。其中，池浸工艺由于开采效率低、资源浪费严重、环境危害大等原因早已弃之不用，本文不再讨论。本文主要分析堆浸工艺和原地浸矿工艺特点，总结两种工艺可能产生的问题并提出相应建议。

1 工艺分析

1.1 堆浸工艺分析

堆浸工艺基本工艺过程为：将矿山地表植物砍掉，剥离表土并开挖矿体，矿土挖好后搬运到异地进行筑堆，再采用硫酸铵进行浸矿，浸出液经收集后再经过除杂、沉淀、灼烧等工序即可得到离子型稀土产品。

堆浸工艺有如下特点：①稀土资源利用率不高。挖矿时常发生“采易弃难”、“采富弃贫”等现象，稀土资源利用率往往不高。②矿山生态破坏严重，土地荒漠化。此外，废弃稀土矿区土壤偏酸性、营养元素缺失，植被很难再生长。③污染矿区周围水土。矿堆浸矿后依然残留大量硫酸铵，被雨水淋滤出来后非常容易渗入矿区周围的土壤及水源[2]。④堆场存在安全风险。堆浸平台衔接坡面多为高陡边坡，毫无防护，在降雨条件下，极易发生崩塌或者滑坡。再加上堆场无植被覆盖，下雨极易发生径流，尾砂被雨水冲刷形成泥石流，淹没农田、淤积河道等。

1.2 原地浸矿工艺分析

所谓原地浸矿工艺，就是在较少破坏矿区地表植被、不开挖表土与矿体的情况下，直接在矿山上布置注液井，矿体下部布置集液沟，然后将硫酸铵溶液注入矿体，并通过集液沟收集浸出母液，后再经除杂、沉淀、灼烧等工序获得稀土产品。

原地浸矿工艺基本不破坏植被，被认为是离子型稀土开采的绿色工艺[3]。但依然存在一些缺陷。比如：①复杂地质类型应用效果不理想。原地浸矿不需要开挖矿体，但对于矿石渗透性差、地下水位处于底板下的地质类型，浸矿剂耗量高、开采周期长、稀土回收率低[4]。②收液问题。当遇到无天然底板的稀土矿山，浸出母液会渗漏到地下水，使得稀土回收率大幅度降低[5]。③存在地质灾害隐患。离子型稀山岩石风化强烈，土体结构松散，且局部斜坡坡度较陡，长期的注液使得山体处于水分饱和状态，土体抗剪强度下降，一旦遇到强降雨极易诱发山体崩塌、滑坡。④水、土污染问题。在浸矿过程中浸出母液包含大量的未交换完成的硫酸铵，因渗漏污染地下水、地表水。此外离子型稀土矿山原地浸矿完成后，矿体中依然残留大量硫酸铵，随着降雨会缓慢长期释放出来形成氨氮废水污染矿区周围的水体及土壤。

1.3 工艺对比

从资源利用率、植被破坏、水土污染等情况对堆浸和原地浸矿进行对比分析。

1.3.1 资源利用情况

一方面，与原地浸矿相比，堆浸资源利用率较低，一般不到50%，而原地浸矿的资源利用率可达70%以上。但另一方面，堆浸残留在尾砂中的稀土资源依然存在，稀土资源有望被再利用，而原地浸矿工艺一旦遇到复杂地质类型，稀土会随着浸出母液不能被回收永远的流失，从这个角度看，资源利用质量不高[6]。

1.3.2 植被破坏情况

堆浸过程被称之为“搬山运动”，绝大部分的植被被破坏，堆场荒漠化。而原地浸矿仅需要开挖少量的注液井和集液巷道，对植被影响很小。

1.3.3 对矿区水、土的影响

不管是堆浸工艺还是原地浸矿工艺，其浸矿过程都需要用硫酸铵淋洗离子型稀土矿，这必然会产生含铵废水。其中堆浸是露天开采，可通过收液系统集中处理含铵废水，整个浸矿过程是可控的。而原地浸矿过程中硫酸铵是随着山体自然下渗，在收液系统不完善的情况下，矿体发生渗漏很难进行控制处理，污染矿区周围水体和土壤[7，8]。