离子型稀土矿原地浸矿中反吸附问题的探讨_李春

2 .2 柱浸试验
用室内溶浸采矿通用的 ST 柱进行柱浸试验 。采 用两种方案 :一是柱内上部 1/5 装原矿品位较高(原 矿品位 0 .095 %)的矿石 , 柱内下部 4/5 装甚低品位 (0 .013 %)无矿带土 , 用浓度 20.35g/L 的硫铵浸矿 剂 , 按一定的固液比浸矿 ;二是柱内全部装低品位
基本矿块为全风化壳不完全型矿体 , 矿块坡脚 基岩出露 , 属 A 类简单工艺地质类型 。
矿层厚度平均 7m , 原矿品位 0.10%, 圈定矿量 时 , 最低工业品位定为 0 .06 %, 由此计算矿量为 1.5 万t。
山脊至山脚相对高差 50m , 矿体赋存于山脊与 山腰上部 , 从山腰至山脚有长 30 多 m 的无矿带 。矿 体下部接近最低工业品位矿土与无矿带土的厚度是
子因不断交换稀土离子而越来越少 , 硫铵浓度也越
来越低 。当低到某限值时 , 矿土中粘土矿物表面因
破键而出现的负电荷反过来吸附母液中的稀土离
子 , 从而使母液中的稀土离子又返回到土中 , 出现反 吸附现象[ 1] 。
2 反吸附实验
如果矿体底板距风化壳基岩面较远 , 山体山脊 与山脚相对高差大 , 矿量分布在山体上部 , 其下部无 矿带较长时 , 浸出液流经该无矿带会出现反吸附现 象 , 即母液中的稀土又被吸附到无矿带风化壳中 。为 探讨解决反吸附的途径 , 进行了反吸附室内试验 。
硫铵浓度 /g·L-1 0 .55
1 .10
0 .55
1 .10
0 .27
反吸附率 /% 14.82 9 .09 29.13 27.70 54.14
原矿品位 /% 0 .123 0 .123 0 .017 0 .017 0 .017
试验表明 , 当浸矿母液中硫铵浓度低到一定值 时就开始出现反吸附现象 , 该值称为硫铵浓度平衡 点 。 它受多种因素影响 , 包括矿土的物质成分 、渗透 性能 、粒级匹配 、原矿品位 、浸出母液中稀土与硫铵 含量等 。不同的矿块 , 该平衡点的值不相同 。一般而 言 , 在低原矿品位矿土中 , 该平衡点较高 ;在原矿品 位高的矿土中 , 该平衡点较低 。此外 , 试验结果还表 明:
为了搞好原地浸矿工艺的推广工作 , 除充分认 识此工作的技术含量 , 进行补充地质勘探 , 摸清所隶 属工艺地质类型 , 掌握必要的基础参数 , 合理选择注 收液方案及工艺参数等外 , 还应对原地浸矿过程中 出现反吸附问题的可能性予以充分认识与评估 , 并 采取适当措施予以解决 。
笔者仅对原地浸矿中的反吸附问题进行研讨 , 以引起人们在推广新工艺中加以重视 。
图 1 柱浸母液稀土浓度与时间曲线
从图 1 可知 , 出现反吸附后 , 稀土母液浓度低 , 峰值也较低 , 且低浓度稀土母液持续时间较长 。
在第二方案中 , 浸矿母液中的硫铵含量极低 , 虽 然母液中含较高浓度稀土 , 在流经无矿带过程中 , 稀 土不断被反吸附 , 最终全部被吸附掉 , 始终没有一点 稀土流出 。
在原地浸矿时 , 将浸矿液注入矿体 , 溶液中交换
势能更大的铵离子与呈吸附态的稀土离子发生交换
作用 , 使稀土离子进入浸出液 (母液)。 这个多相固
液交换体系的过程为 :渗透 — ※扩散 — ※交换 — ※
再扩散 — ※再渗透 。 其扩散动力是溶液的浓度差 。
当含稀土母液在矿体中渗透运行时 , 母液中的铵离
由此可见 , 在原地浸矿中 , 如果硫铵浸矿液固液 比选取不当 , 浸出母液中的硫铵含量低于平衡点以 下 , 当浸出母液流经下部无矿带时 , 则母液中的稀土 可被反吸附到土中 , 在集液沟收不到或只能收到低
第 4期
李 春等 :离子型稀土矿原地浸矿中反吸附问题的探讨
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浓度稀土母液 。
3 反吸附的矿山现场论证
的影响 , 水向各个方向渗透 。随着水的不断注入 , 则 以向下渗透运动为主 , 这样在注井周围与底部下就 形成一个呈梨形的渗透体 , 其中心为饱和区 , 外为渗 透区 , 再外为湿润区 。 随着时间的延长 , 渗透体不断 扩大 , 并与周围注井的渗透体相迭加 、合并成一个矿 体范围内注井下的大渗透体 , 其中心饱和区中的水 在重力作用下流动 , 饱和体也不断向下 、向外扩大 , 最终使隔水层面上的矿土全部达到饱和 。流动的水 达到隔水层面后 , 即沿其斜面往下流动 , 最后从集液 沟流出 。
图 2 渗浸体内区域划分
5 解决原地浸矿反吸附问题的途径
4 原地浸矿中反吸附过程分析
在原地浸矿中 , 溶浸剂通过注液井在一定的水 头压力下 , 连续不断地注入矿体 。根据地下水动力 学理论 , 在正常渗透下 , 渗透的最初阶段受毛细管力
原地浸矿中一旦出现反吸附问题 , 不仅母液浓 度低 , 稀土收率低 , 生产成本增大 , 经济效益差 , 而且 有可能导致原地浸矿生产失败 , 收不到稀土 , 造成较 大经济损失与资源浪费 。 为了解决这个问题 , 应做 好如下各项工作 。
经钻孔检查 , 矿块周边未出现任何泄漏 , 矿体范 围浸出率达 80 %以上 。用深孔取样检测并与勘探钻 孔原矿品位对比 , 发现在矿体下部无矿带出现了反 吸附 。表 4 为其中一组对比资料 。
表 4 检测孔与勘探孔稀土品位 %
孔深 /m
2 #勘探孔
12#对比孔
4
0 .0798
5
0 .1064
6
(1)原矿品位高 , 反吸附率低(3%～ 15%);原矿 品位低 , 反吸附率高(15 %～ 50 %)。
(2)浸矿母液中稀土含量越低 , 反吸附率越高 。 (3)浸矿母液中硫铵含量越低 , 反吸附率越高 。 由此可见 , 在原地浸矿过程中 , 当浸出母液中的
硫铵含量低于平衡点后 , 母液流经矿体下部无矿带 时 , 会出现较大的反吸附现象 。
6
江西有色金属
第 15 卷
土浓度 。 试验对矿石 (原矿品位 0 .123%) 和无矿带土
(原矿品位 0.017 %)的两种矿样 , 采用 6 种不同母液 浸矿 , 浸矿情况见表 1, 试验结果见表 2。
表 1 杯浸浸矿母液中稀土与硫铵含量 g/ L
序号
稀土
硫铵
1
2 .794
1.10
2
2 .974
0 .1009
7
0 .1385
8
0 .1284
9
0.022
0 .0793 0 .0443 0 .0227 0 .0132 0 .0123 0 .0094
10
0 .0238
0 .0113
11
0 .0247
0 .0151
12
0 .0283
13
0 .0415
14
0 .0953
15
0 .0887
16
0 .0812
摘 要 :针对 离子型稀土矿原地浸矿中的反吸附问题 , 开展了 室内与现场试验 , 探 讨了存在反吸附现 象的机理
与原因 , 提出了防范原地浸矿出现反吸附问题的措施 。
关键词 :离子型稀土矿 ;原地浸矿 ;反吸附 ;措施
中图分类号 :TF845 .6
文献标识码 :A
0前 言
离子 型稀 土原 地浸 矿新 工艺 是国 家“ 八 五”科 技 攻关项目的重大成果 , 它解决了池浸工艺水土流失 、 环境污染 、资源利用率低等问题 , 为稀土矿山开发开 创了崭新的局面 。 但目前在推广该工艺中 , 一些矿 山出现了母液浓度低 , 甚至回收不到稀土的问题 。 究其原因 , 一是有的矿山工艺地质类型属较复杂的 B 类 , 而推广时仍一律采用适合 A 类简单类型的模 式进行 , 浸出母液向深部泄漏 ;二是矿体厚度小 , 品 位低 , 渗透系数变化大 , 井网布置不合理 , 渗浸速度 快 , 渗浸锥体小 , 盲区大 , 浸出母液中稀土含量少 ;三 是矿体属不完全型 , 山体山脊与山脚相对高差大 , 矿 量分布在山体上部 , 其下部与山坡下部的无矿带较 长 , 浸矿过程中 , 浸出母液流经无矿带时 , 出现反吸 附现象 。
1.50
3
1 .397
0.55
4
1 .397
1.10
5
0 .689
1.96
6
0 .700
0.27
表 2 杯浸试验结果
母液
浸矿母液 新母液
浸矿母液 新母液
浸矿母液 新母液
浸矿母液 新母液
浸矿母液 新母液
稀土浓度 / g·L-1
1 .397 1 .19 1 .397 1 .27 1 .397 0 .99 1 .397 1 .01 0 .70 0 .321
1 离子型原地浸矿过程中的反吸附 机理
离子型稀土矿在成矿过程中大部分稀土矿物呈
2.1 杯浸试验
对不同原矿品位的矿石 , 用含不同低硫铵浓度 的母液在试验烧杯中浸矿 , 测定浸矿后新母液的稀
收稿日期 :2001-06-10 作者简介 :李 春(1964-), 男 , 江西大余人 , 赣州有色冶金研究所采矿工程师 , 主要从事稀土矿原地浸取工艺研究 。
第 15 卷第 4 期 2001 年 12 月
江西有色金属
Jiangxi Nonfe rrous Metals
文章编号 :1005 -2712(2001)04 -0005 -04
Vol.15 , No .4 Dec.2001
离子型稀土矿原地浸矿中反吸附问题的探讨
李 春 , 邵亿生
(赣州有色冶金研究所 , 江西 赣州 341000)
收液量 稀土浓度 稀土量
/ mL / g·L -1 / g
300
0

50
0
0
300
0
0
300
0
0
0
在第一方案中 , 虽然所加硫铵固液比较大 , 矿石 下部装的全部是无矿带土 , 浸出母液流经此土过程 中 , 需硫铵较少 , 还是出现了反吸附 , 稀土收率只有 60%左右 。正常浸矿和出现反吸附浸矿所得母液浓 度随时间变化曲线见图 1 所示 。