-
离子吸附型稀土矿
离子吸附型稀土矿
ion
adsorption
type
rare
earth
ore
1
121
xifuxing
xitukuang
离子吸附型稀土矿
(ion
adsorption
type
rare
earth
ore)
p>
稀土元素以离子状态吸附于
矿石中
的粘土类矿物表面的矿床。中国于
1991
年
将其命名为
风化壳淋积型稀土矿床。此种矿床分布在中
国南部的
花岗岩及其他岩类的风化壳矿床中,具有重要的工业
价值。
20
世纪
70<
/p>
年代首先于中国赣南地区
发现,
80
p>
年
代在广东、福建、广西等省又相继发现,至今未见其他
国家有这类矿床的报道。
此类矿床是
含稀土的花岗岩类、火山岩类在湿热
气候和低山丘陵的地貌条件下,经强烈的风化淋滤作
用而形成的。按
稀土配分特征可分为富忆重稀土型、中
< br>
忆重稀土型、富馆低忆轻稀土型、富斓富馆轻稀土型、
中忆低铺轻
稀土型等。离子吸附型稀土矿含
REZ
认
。
.05%~0.3%
,一般约为。
.1
写,稀土总量中离子吸
附相占有率一
般为
75%~96%
,其余为单矿物相及类
质同象。
这类矿床常呈面型分布,具有明显的分带性。自上
而下依
次为残坡积层、全风化层、半风化层和基岩。其
中全风化层厚度大、稀土品位高,是主要工业矿层。全
风
化层中原岩矿物已基本解离,主要由石英、高岭石、
埃洛石、云母及水云母等矿物组成。稀土元素主要呈
< br>离
子相吸附在粘土类矿物晶粒表面及晶层间。在此类矿
床的水平方向上稀土配分值较稳定,而垂直方向上
则
存在明显的差异。如斓和钱在全风化层中最高,往上或
向下均变贫,
’
饰则与此相反
;
忆自上而下变富。
在全风
化层中饰含量低于翎是其特点之一。
离子吸附型稀土矿规模大、易开采、放射性低、提
取工艺简
单,是中国目前生产忆族稀土及馆的主要原
料。在开发利用这类矿床时要加强环境保护。用此类稀
<
/p>
土矿经
富集后的混合稀土氧化物中的主要稀土组分列举于表。
p>
从离子吸附型稀土矿提取混合稀土氧化物的主要组
分
(
质量分数。
/%)
【中文名】离子吸附型稀土矿
【英文名】
ion-absorbing type rare
earths ore
【
CAS
号】
【分子式】
【分子量】
【密度】
2.0
~
2.5
【熔点】
【沸点】
【闪点】
【粘度】
【蒸气压】
【折射率】
【毒性
< br>LD50
】
【性状】为白色、灰色、红色、黄色的松散沙粘土。
【溶解情况】
【用途】用于提取稀土。
【制备或来
源】采矿是露天人工开采,不需粉碎,直接用小推车送进浸取池。化学处理提取稀土。
【备注】离子吸附型稀土矿又称风化壳淋积型稀土矿,是仅我国才工业利用的新稀土矿物
。由于含中度稀
土高,冶炼方便,具有很强的国际市场竞争力。它是由富含稀土矿物和烯
土副矿物的花岗岩和火山岩风化
后,形成粘土矿物,解离出的稀土离子以水合离子或羟基
水合离子吸附在粘土矿物上。吸附在粘土矿物上
的稀土离子在水中不溶解也不水解,但遵
循离子交换规律,可用化学法提取稀土。矿石为松散的沙粘土。
【包装及贮运】
【生产单位】
【类别】
一种从离子吸附型稀土矿中
同步回收高岭土和稀土
的方法
一种从
离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀
土的方法。
将离子吸附
型稀土原矿和水加入捣浆池
中进行捣浆,捣浆的同时加入稀土浸出药剂,在捣
浆过程中使离子吸附型稀土原矿中存在的稀土离
子与稀土浸出药剂发生离子交换反应后进入矿浆
中。
对捣浆形成
的矿浆进行高岭土湿法选矿工艺操
作,得到的中矿和精矿经过过滤,得到的滤饼干燥
p>
后即得高岭土,
滤液加入稀土沉淀剂产生的沉淀经
< br>过滤干燥后即得稀土。本发明对原矿进行捣浆处
理,
使稀
土浸出药剂能够充分与原矿中的离子型稀
土发生离子交换反应,
使得稀土回收率比现有的方
法高。
一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法
一种从离子吸附型稀土矿中同步回收高岭土和稀土的方法,其
特征在于:由下列步骤依次组
成:
(1)捣浆
将离子吸附型稀土原矿和水混合进
行捣浆,形成40%~
50%质量百分浓度的矿浆,捣浆同时或者捣浆之前加入硫酸、硫
酸氢氨或者硫铵作为稀土
浸出药剂,捣浆过程使离子吸附型稀土原矿中存在的稀土离子与
稀土浸出药剂充分发生离子
交换反应生成稀土盐,该稀土盐溶于水中,其中,稀土浸出药
剂与离子吸附型稀土原矿的质
量比例为1∶30~40;
(2)湿法选矿
对捣浆形成的矿浆进行湿法选
p>
矿,具体工艺为:矿浆经过螺旋分级机分级处理,处理后的溢流经过
Φ
150第一水力旋流
器进行第一次粗选,第一次粗选后的溢流
再经过
Φ
150第二水力旋流器进行第二次粗选;
第一次粗选和第二次粗选的底流经过
Φ
150第三水
力旋流器进行扫选,
扫选的溢流返回到
捣浆;
< br>第二次粗选的溢流经过
Φ
75水力旋流器、
Φ
25水力旋流器和
Φ
10
水力旋流器进
行第一次精选、第二次精选和第三次精选;其中,第一次精选的底流返回到
第二次粗选,第
三次精选的底流返回到第一次精选,第二次精选的底流作为中矿备用,第
三次精选的溢流作
为精矿备用;
(3)过滤及后处理
将湿法选矿得到的中矿和精矿分别
经过
过滤得到含高岭土的滤饼和含稀土的滤液;对含高岭土的滤饼进行干燥后得到高岭土
;对含
稀土的滤液进行稀土分离,具体为:将含稀土的滤液加入草酸、氨水或者碳酸氢氨
作为稀土
沉淀剂,其中,稀土与稀土沉淀剂的质量比例为1∶3.5~4.5,稀土与稀
土沉淀剂反
应产生沉淀,该沉淀经脱水处理后得到稀土。
我国离子型稀土发现、命名与提取工艺发明大解密
2007-8-3
9:46
[
关键词
]
稀土
离子稀土
发现
命名
提取
中华商务网讯
:
饶振华
来源:江西省
有色金属
行业
管理
办公室
导语:
稀土
是稀土族元素的简称,人们往往将
17
种元素划归于稀土大家族。我
国
是稀土资源最丰富的国家,储量和产量均居世界首位。离子型稀土是我国特有的
一种新型的稀土
矿产资源
。以其配分齐全、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
“
五大
”
< br>突出优点,异军崛起,独占鳌头,并
从某种意义上改变
、促进和加速了世界高科技的进程。离子型稀土第二代提取工艺
——“
原地浸矿工艺
”
,于
1996
年荣获
“
八五
”
国家科技攻关重大成果奖,是国家
“
八五
”
科技
攻关中
“
十大世界领先技术成果
”
p>
之一,
1997
年荣获国家发明奖。该
p>
项
研究
成果
p>
1996
年被中央
电视
台在新闻联播节目中予以报道,这是我国特有的离子
型稀
土自
1970
年发现、命名和二代提取工艺发明以来,在经历<
/p>
25
年保密管理之后,
首次向国内外的正式公开
“
亮相
”
。
赣州有
色冶金研究所是我国离子吸附型
稀土矿
的发现、命名和二代稀土
提取工
艺科技成果的主要享有单位。时任赣州有色冶金研究所
分管科研副所长、后任所长
的丁嘉榆同志,作为离子型稀土矿
第二代提取工艺的发明及应用的主要参与者、领
导者,对这一
事件的历史发展进程有着刻骨铭心的记忆。应本报记者之约,丁嘉榆
< br>同志对这一历史事件进行了全面地、系统地回顾和总结,多次接受本报记者的采访
。
这篇文
章涉及到的离子型稀土的技术是我国完全拥有的自主
知识产权
。
让我们沿着赣州有色冶金研究所等
单位的科技工作者的足迹,去领略这些我国
在离子型稀土资源
开发利用、洗提工艺发明等方面具有里程碑式的重大事件吧!
一、离子型稀土矿的发现
时至
1970
年,在过去长达
175
年的稀土矿产资源开发利用史中,人们发现
< br>自然界中含
稀土元素
及其化合物的矿物多达
200
种。但真正实际有
工业
利用价值
的
< br>稀土矿物
原料却为数不多,数量约十种左右。主要有独居石、
铈硅石
、
氟
碳铈矿
、
硅
铍钇矿、
磷
钇矿、褐帘石、
铌
钇矿、
黑稀金矿。但这些矿物中却大部份含有一
定数量的铀或钍,而
且稀土矿物均以固态、矿物相矿物性态存在,它们往往是与放
射性元素共生或伴生
。
20<
/p>
世纪后期,随着世界范围内高科技及其工业化进程突飞猛进的发展,尤其是
自
20
世纪
80
年代以来,全球范围内对中、重稀土元素的使用量激增,其中又特别是
p>
对
钕
、钐、铕、
钆、
铽
、
镝
、
钬、铒、钇等稀土元素的需求量剧烈地增长。鉴于下
述原因:
一是在传统的稀土矿产资源中,上述大多数稀土元素的含量有限,获取稀
土精矿较为困难;二是由于生产工艺的繁锁,流程很长,成本较高,价格昂贵,若
得工业化应用,难度很大,产量也难以满足要求;三是根据传统稀土矿床资源赋存
的特点,若希望在某一矿山,同时获得上述目标的元素,难能
凑效,必然要开采多
个、多种不同配分的稀土矿山,才有可能
同时满足上述需求。显而易见,仅仅依靠
对传统稀土资源的开
发,势必难于满足现代高科技高速发展态势,对有关稀土元素
的需求。因此,这种局势必然导致人们对稀土新资源的追求和探索,期望着能够获
得高科技所需稀土资源的可靠保障。
p>
其实早在
20
世纪
60
年代,我国就从战略的高度,认识到中、重稀土,尤其是重
稀土资源在国防建设和国民经济建设中的重要作用。
20
世纪
60
年代中叶,原冶金工
业部根据国家军工计划任务的安排,组织了南方重稀土资源科研大会战。旨在
针对
南方某矿围岩中,通过科技攻关,获得代号为
“6
号产品
”
的重稀土产
品。经参战
单位的协同攻关,已打通工艺流程,并拿出
“6
号产品
”
样品。
但成本很高,工业
化实施存在困难。然而接踵而至的
“
文革
”
,会战只好暂
时中断。
“70
1
矿区
”
特殊的稀土矿物,揭开南方<
/p>
“
离子型
”
重稀
土的
“
露头
”
1969
年底、
1970
年初,原江西省地质局
908
队根据群众报矿的线索,在江西省
龙南县一个以后命名为
“701
矿区
”
的矿化区域内,发现了一种特殊的
“
不成矿
< br>”
的稀土矿物。于此,
908
队在
701
矿区开始做普查工作时,尽
管发现此区域含有一定
品位的稀土,但因矿物相稀土矿物仅有
8.4
克
/
吨
,导致评价工作无法深入下去,几
乎将其判为没有工业利用价值
p>
。于是,
1970
年
10
月,
908
队将此矿样委托给赣
州
有色冶金研究所(原江西有色冶金研究所)进行研究。
始于
1970
年
10
月的新类型稀土资源的科技攻关,开始逐步揭开
“
离子吸附型稀
土
矿
”
的序幕。
该所以杨悦、雷捷、陈启仁等同志为代
表
、
908
队以胡淙声同志为代表的
多学
科、多专业科技人员,以严谨的科学态度,在几经周折,
使用传统试验研究方法均
遭失败的情况下,依然不惧艰难,百
折不挠,坚持探索,努力攻关。经过艰苦的工
作,抛弃了以往
研究花岗岩风化壳稀土矿床的传统做法,创造性地采用稀土可溶性
分析和矿浆
树脂
吸附等多种综合技术手段,精诚所至,金石
为开,终于逐步地揭开
了这种
“
p>
不成矿
”
的
“
p>
离子吸附型稀土矿
”
的奥秘。
“
八大研
究发现
”
,揭示其内在奥秘
首先,在利用多种传统的选矿方法,不能有效地富集稀土矿物
的过程中,存在
着一种奇怪的现象,即入选物料与选出物料<
/p>
金属
不平衡,选矿过程中出现金属流失
的现象。那么,它流往何处?怎么流的?第二,继之,跟踪追击,发现这种奇怪的
稀土矿物,它不是以传统的
“
矿物相
”
矿物而存在的
“<
/p>
矿物
”
,而是以一种
“
不成
矿
”
的、非常特殊的性态存在,即以一种新型的
“
离子相
”
矿物性态存在。亦即稀
土矿物中的稀土,绝大部份以阳离子状态存在,而被吸附在某些矿物载体上,例如
,主
要被
吸附在高岭石、白
云母
等
铝
硅酸盐矿物或氟
碳酸盐
矿物上。第三,进而
,科技人员依据这些特征,将这种新型的
“
不成矿
”
的稀土矿物,命名为
“
离子吸
附型稀土矿
物
”
。亦即,
“
离子吸附型稀土矿物
”
是以
“
离子相
”
矿物性态存在,
被吸附于
“
载体
”
矿物表面上的稀土矿物;而由这种
“
离子吸附型稀土矿物
”
构成
的矿体,则命名为
“
离子吸附型稀土矿
”
。第四,深入的试验工作发现,只要以某
种
电
解质溶液作为
“
洗提剂
”
或
“
浸矿剂
”
,对含离子相<
/p>
稀土矿物进行
“
渗滤洗
提
”
或
“
淋洗
”
,则溶液中的
化学
性质更为活泼的离
子,将同被吸附在高岭石等载
体矿物表面的
< br>“
离子相
”
稀土发生交换,形成
新状态的稀土,而进入到溶液之中,
由此获得
“
含稀土母液
”
。第五,若对
含稀土母液,或直接施加
“
沉淀剂
”<
/p>
,沉淀
后可获得混合稀土,经灼烧后,
又可获得纯度较高的混合
氧化
稀土(一般
TREO≥9
2%
);或经萃取粗
分组,得分组富集稀土,经沉淀、灼烧后,得分组氧化稀土。第
六,科技人员依据以上科学发现,深入研究后,发明出这种新型稀土矿的稀土提取
<
/p>
工艺,即为
“
江西稀土洗提工艺
”
。第七,随着
“
离子
相
”
稀土矿物的发现,新类
型
“
离子吸附型稀土矿
”
的命名,和这种稀土矿物中稀土的提取工艺的发明,而将
<
/p>
这种新类型的稀土矿床相应命名为
“
离子
吸附型稀土矿床
”
;之后经进一步的地质
工作,又将其称之为
“
风化壳淋积
型稀土矿床
”
。从而,在世界上首次确定,以
< br>“
离子相
”
< br>矿物性态赋存的新类型
“
离子吸附型稀土矿
”
矿床类型,具备工业利用价
值,它不仅可供工业开发,而且比传统稀土矿床类型,具有更高的工业利用价值。
第八,上述研究成果,为这种新类型的稀土资源的勘探和评价,提供了可靠的依据
。
p>
根据上述一系列的科研成果,
908
队的后
续工作,使
701
矿区很快地被确定为世
界上最大型的高钇型离子型重稀土矿床,矿化面积达几十平方公里,稀土配分中
p>
Y
2O3
含量高达
64.97%
,实属世界罕见。至此,
20
世纪
60
年代稀土军工科技会战的目
标得以全面实现。随着时间的流逝,至今,世界上还未发现比它更好的重稀土矿床
。
之后,
又陆续在江西寻乌、广东平远发现大型低钇富铕型
“
离子型
p>
”
轻稀土矿
床,
在江西信丰发现中钇富铕型
“
离子型
”
稀土矿床。然后又在赣、粤、闽、湘、
桂、滇、淅等南方诸省(区)先后发现大量的
“
离子型
”
稀土矿。
列为国家保护性开采矿种
p>
鉴于我国特有的离子吸附型稀土矿,在工业与高科技发展中的特殊地位和作用
,
1991
年国家将其列为
实行保护性开采特定矿种矿产资源之一,国家对其实施保护
性
开采。规定禁止与外商合作、合资及外商独资开采离子型稀土矿产;禁止个体(
含联户)开采离子型稀土矿产;矿山产品开采总量实行指标控制。
p>
第一代提取工艺
——“
池浸工艺
”
荣获国家发明奖奖励
p>
1984
年
4
月,
有关单位在系统综合十多年来围绕新类型离子型稀土的发现、命
名和第一代提取工艺(池浸工艺)发明等有关科技成果后,向国家呈报发明申报书
。随后,根据上级要求,又将发明
申报材料改为
“
离子吸附型稀土矿的发现及其
< br>
洗提工艺
”
。
1985
年
6
月,国家向赣州
有色冶金研究所、江西地质局
908
队、江西大
学正式授予
“
江西稀土洗提
工艺
”
国家发明奖。
至此,由于我国对
“
离子吸附型稀土矿
”
一系列的科技攻关和地质勘探、评价工作
的结果,使我国拥有了至今世界上仍然独有的新型稀土资源矿种,尤其是拥有了大
量的中、重稀土资源,足以与世界上任何国家相抗衡。因此,中国的新类型离
子型
稀土彻底地改写了世界稀土矿产资源的历史。
二、解开第一代提取工艺(池浸工艺)密码
离子型稀土第一代提取工艺,可简述为
“
异地提取工艺
”
,或归结为
“
池浸工
艺
”
。其主要工艺过程为:表土剥离
→
开挖含矿山体、搬运矿石
→
浸矿池
→
将按一
定比例(浓度要
求)配置的电解质溶液作为
“
洗提剂
”
或
“
浸矿剂
”
,加入浸矿池
,溶液对池中含
“
离子相
”
稀土矿石
进行
“
渗滤洗提
”
或
“
淋洗
”
→
溶液中活泼
离子与稀土离子交换,
“
离子相
”
稀
土从含矿载体矿物中交换出来,成为新状态稀
土;加入
“
顶
水
”
,获含稀土母液;母液经管道或输液沟流入集液池或母液池,然
后进入沉淀池;浸矿后废渣从浸矿池中清出,异地排放
→
在沉淀池中加入沉淀剂、
除杂剂,使稀土母液中稀土
除杂、沉淀,获混合稀土;池中上清液经处理后,返回
浸矿池
,作
“
洗提剂
”
循环使用
→
混合稀土经灼烧,获纯度
≥92%
的混合稀土氧化
物。由上可
见,本工艺过程中的技术关键词是:
“
表土剥离
”
、
“
开挖含矿山体
”
、
“
矿石搬运
”
、
“
浸矿池
”
、
“
洗提剂
”
、
“
异地渗滤洗提
”
、
“
p>
离子交换
”
、
<
/p>
“
含稀土母液
”
、
“
尾砂异地排放
”
< br>、
“
母液池
”
< br>、
“
沉淀池
”
< br>、
“
沉淀剂、除杂
剂
”
、
“
沉淀、除杂
”
、
“
混合稀土
”
、
“
上清液返回
”
、
“
p>
灼烧
”
、
“REO
≥92
%
混合稀土氧化物
”
。
p>
“
池浸工艺
”
与传
统的生产工艺相比较,其第一、二、三道工序过程相似于矿
产
资源开采中传统的采矿专业的各作业工序;第三、四、五道工序过程相似于传统
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