离子型稀土矿浸出过程及工艺优化研究

离子型稀土矿浸出过程及工艺优化研究
目前工业上普遍采用原地浸矿工艺开采离子型稀土矿,浸矿剂为硫酸铵。

但在开采过程中硫酸铵消耗过量,氨氮污染严重。

为了实现离子型稀土矿的高效、绿色开采,本文研究了硫酸铵的浸矿过程,优化了硫酸铵浸矿工艺;并对硫酸镁浸矿工艺及其动力学进行了研究。

论文通过柱浸模拟硫酸铵原地浸矿过程,着重考察了浸出液中RE3+、NH4+、SO42-、Si O32-、Al3+、Fe3+以及浸出液p H之间的相互关系。

研究发现,浸出过程各离子浸出的先后顺序是:Si O32->RE3+>Al3+,杂质离子浸出量的大小顺序是:Al3+>Si O32->Fe3+;p H的降低有利于稀土的浸出;根据浸出液中RE3+和NH4+的关系,可以将稀土浸出过程分为吸铵区、铵交换区、铵过量区。

硫酸铵浸矿工艺优化研究表明,用2%(NH4)2SO4浸出离子型稀土矿,浸出液稀土浓度、峰值稀土浓度和稀土浸出率都高但硫酸铵耗量更低,所以采用2%的(NH4)2SO4浸矿浓度即可使浸矿效果达到最优;稀土矿对稀土有很强的吸附能力,每公斤稀土矿最高能吸附5.1632g稀土;无矿层对稀土母液有很强的吸附能力,导致稀土无法完全浸出,且随着无矿层厚度的增加,浸出母液稀土浓度明显降低、峰值延后并降低、硫酸铵耗量增加、稀土浸出率降低,故注收液尽量避免流经无矿层;当浸出液不可避免的要经过无矿带时,硫酸铵加入量液固比在0.62-0.68之间。

硫酸镁浸矿工艺优化研究表明,硫酸镁作为一种绿色无铵浸矿剂,能高效的浸出单一稀土矿,稀土浸出率高;相比于硫酸铵,硫酸镁浸矿受无矿层的负面影响更大,故硫酸镁浸矿更应避免经过无矿层;硫酸镁的浓度对稀土浸出有很大的影响,2%Mg SO4浸矿下,母液稀土浓度较高,在保证稀土浸出率的情况下硫酸镁的消
耗最低,故硫酸镁浸矿的最佳浓度为2%(w/w);较硫酸铵浸矿结果相比,硫酸镁浸出液中稀土浓度偏低,峰值较低,稀土浸出需要的浸矿剂液固比更大,多0.3-0.4,且浸出曲线更平缓。

硫酸镁浸矿动力学研究表明,硫酸镁浸取离子型稀土矿的过程为内扩散控制,稀土浸出表观活化能为9.44k J/mol,浸出反应动力学方程
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