离子型稀土矿绿色高效提取技术与理论研究进展

1、离子型稀土矿绿色高效浸取技术与理论研究进展*罗仙平讥3,3,李运强-唐学昆】，马沛龙-周贺鹏门(1.江西理工大学，江四赣州，341000： 2.四部矿业股份有限公司，青海西宁810006：3离子型稀土资源开发及应用省部共建重点实验室，江西赣州341000)摘要：介绍了离子型稀丄矿资源的特点，从浸出剂、浸出工艺的高效化、绿色化发展及浸 出过程基础理论研究体系的完善等方而综述了离子型稀上矿浸出技术研究进展，并在此基 础上提出了离子型稀土矿浸出过程的适应性有待提高，污染及地质灾害控制效果不佳等问 题，建议进一步完善渗流规律、传质过程等基础理论研究，掌握尾矿中稀上及金属离子的 二次迁移规律，加强浸出过

2、程中边坡稳左性控制研究，重视低品位难浸离子型稀土矿的回 收工作，以促进离子型稀土矿绿色高效提取技术的可持续发展。关键词：离子型稀上矿：绿色髙效浸出技术：原地浸矿：边坡稳左；基础理论ResearchResearch progressofgreenprogressofgreen andand highhigh efficientextractiontechniqueandefficientextractiontechniqueandtheorytheory oflon-adsorbedtyperareearthore*oflon-adsorbedtyperareearthore*LuoXian-p

3、ing1 -2-3.Liyun-qiang1 ,Tang Xue-kun.Ma Pei-long1, Zhou He-peng1-3(LJiungxi University of Science and Technology. Gcmzhou 341000, China o 2. Westeni mining Limited by ShareLtd .Qingitui Xining 810006 China c 3. Key Liiborutory oflonic-type Ratv Earth Resources Development andApplication, Ministry of

4、 Education, Ganzhou 341000, China)Abstract:TheAbstract:The characteristic of the Ion-adsorbed type rareearthore is introduced The research progress ofextractiontechnique of Ion-adsorbed type rareearthore is summarizcdfrom the aspect of the Greening and high efficiency development and consummate of t

5、he basic theory system of the leaching process. On this basis, some problem such as the adaptation of the in-situ leaching process need improve, poor effect on controlling pollution and geological disasters are raised .In orderto promote sustainable development of green and high efficientexploitatio

6、n technique of ionic-type rare earth orc, it is recommended that researches on basictheory of permeability rule and mass transfer processshould be further strengthened in the future, master the rule of secondar* migration nile of rare earth and heavy metal ions in tailings, and recovery of low-grade

7、 ion-absorbed rareearth be emphasized.Keywords:Ion-adsorbcdtyperareearthore。Green and effective leaching process。 In-situ leaching processo Slope stability： Basictheory.稀丄是当今世界各国发展髙新技术和国防尖端技术、改造传统产业不可缺少的战略物木基金丄程：“十二五”国家科技支撐计划工程（编号:2012BAC11B07） 国家自然科学基金工程（编 号：51404112）,教育部新世纪优秀人才支持计划工程（编号:NCETJ04183

8、）, “赣鄱英才555”工 程领军人才培养计划工程。作者简介：罗仙平（1973）男，江西理工大学稀上学院院长.教授，廨七研究生导师：西部矿业集 团有限公司高级总监.青海省西宁市经济开发区金桥路30号，810（）06a 资山。我国的稀上矿产资源储量丰富，约占世界稀上储量的30%,为我国稀土产业的发展 提供的得天独厚的资源条件W 根据稀上矿中稀上赋存状态的不同，我国稀上矿一般分为 两大类：矿物型稀土矿和离子型稀土矿（也称“风化壳淋积型稀上矿”）。英中，离子型 稀上矿是1969年在我国首次发现的新型外生稀丄矿物，因其稀土元素的赋存形式较为特 殊，主要呈现离子相态吸附黏土矿物上，故而称之为“离子型稀丄

9、矿”。离子型稀土矿 稀上元素配分齐全，尤其是富含发展高科技材料所稀缺的中、重稀上元素，世界罕见，是 目前应用价值最高和战略需求最大的稀上资源，在国内外得到了广泛的重视闻。历经多年的研究与生产实践证明，离子型稀上矿的发现不仅可以解决了世界上中重稀 上资源匮乏的问题，为世界稀上产业的发展及高科技新材料的发展创造了的资源条件，在 稀上资源中有着极重要地位，而且其特殊的稀上元素赋存状态极为少见，丰富了稀土元素 化学和湿法冶金学等理论，具有极髙的学术研究价值&叭鉴于离子型稀上矿的特殊性与极 高的应用价值，我国对它的开发利用极为重视，自其发现以来投入了大量的人力和物力对 其进行了研究和提取工艺的开发，许多

10、的科学工作者为此做出了重大贡献，取得了一系列 有价值的科研成果，形成了一个较完整的离子型稀土矿工业生产与科学研究体系，使得离 子型稀土矿的提取工艺不断向高效化、绿色化迈进。本文将对这些科学研究及开采实践工 作进行评述，总结我国离子型稀上矿绿色高效提取技术的进展，并在此基础之上结合目前 开发利用过程中存在的问题及不足，提出今后的研究方向。1离子型稀土矿资源分布与性质1离子型稀土矿的分布离子型稀丄矿最先是江四省地质局908大队第四分队在1969年对江西省赣州市龙南县 足洞地区进行地质普査时在花岗岩风化壳中发现有稀上存在的迹象，后来经过相关权威机 构和专家鉴定发现此类稀上矿在当时属于一种新型的外生稀

11、上矿物，并且在当时认为该类 矿床也只有我国才有，非常独特卩叭离子型稀土矿主要分布于我国的江西、福建、广东、云南、湖南、广四、浙江等七省 （区），七省（区）中的一百多个县（市）均有不同程度的分布，仅南岭五省的矿化而积 就达近10万km2,目前已发现矿床214个，其中江西赣南地区所占份额最大9川。近年 来，国外也相继有发现离子型稀上资源的报道，主要分布在越南、老挝、巴西等国，但这 些离子型稀上矿物风化程度不高，为半风化离子型稀土资源，稀土资源提取难度较大，目 前仍处于研究探索阶段1.2离子型稀土资源的矿床及矿石性质离子型稀土矿在我国一经发现，国内的很多科研院所就开始对苴进行了大量的细致的 地质勘查

12、、成因分析，揭开了其神秘的而纱“儿大量的地质勘察数据表明，离子型稀上矿的矿床大多产于海拔高度小于550M、高差 25060M的丘陵地带，以平缓低山和水系发冇为特征冋。主要是由花岗岩或火山岩裸露地 而经长期强烈风化而形成的。矿床一般呈面形分布，以凸透镜状覆盖在未风化的花岗岩或 火山岩岩体上，其结构模型自上而下可分为腐植层、残坡积层、表上层、全风化层、半风 化层和基岩，其中全风化层的厚度最大，稀丄元素的含捲最髙。现有地质勘察数据表明， 离子型稀土矿矿床的厚度为530m，多数都集中在810miu。离子型稀上矿原矿主要由石英、黏上矿物（如髙岭石、埃洛石、伊利石云母等）、长 石等组成，一般呈红或白色沙丄

13、混合物，矿石密度为1.31.8 t/mi呈疏松状态的无规则颗 粒。离子型稀上矿中稀上元素的含量一般为0.03%0.15%,其赋存形式较为特殊，主要以 水合阳离子或疑基水合阳离子的形式被吸附在矿石中的黏土矿物上，这部分稀土被称为“离子相稀土”，其具有稳泄的化学性质，且含量相对较高，约占稀上总量的70%90%, 是目前离子型稀上矿中唯一有回收价值的稀丄元素I。除离子相稀上之外，矿石中稀上元 素呈水溶相、胶态相、矿物相赋存I。这些前期的矿床及矿石性质研究工作都为今后离子 型稀土矿的緑色髙效提取技术的发展奠泄了坚实的基础。2离子型稀土矿绿色高效浸出技术研究进展离子型稀上矿中的稀上元素主要以离子吸附形式

14、赋存，采用重选、磁选、浮选等常规 的物理选矿方法无法将其富集或回收但这些稀上离子遇到化学性质更活泼的阳离子 （如NaKH+,NH4+等）可被交换解吸。我国科技工作者根据离子型稀上矿这一特性，经 过反复的研究和实践，开发了独具特色的离子型稀丄矿浸岀工艺技术，并经过不断的完善 与发展，该项浸出技术开发水平随之也不断发展，使得浸出工艺由早期的桶浸、池浸工艺 发展到如今的原地浸出工艺，浸出过程中的基础理论也得到不断完善，使离子型稀土矿的 提取工艺不断向绿色高效方向迈进，形成了独具特色的离子型稀土矿浸取技术与理论体系 l8lo2离子型稀土矿浸出剂的绿色化、高效化发展在离子型稀丄矿开采的初期（20世纪70

15、年代初），人们发现食盐溶液浸泡的方法可以 将矿石中的稀上交换下来，经过不断完善和提高，开发了以6%8%浓度的氯化钠溶液作为 浸出剂进行稀土浸出，为离子型稀土矿浸出最早期的浸出剂。但是通过一段时间的生产应用，发现采用氯化钠溶液作为浸岀剂存在极大的缺陷，主 要表现在浸出剂中的氯化钠浓度较高，浸矿过程会产生大疑的氯化钠废水，这些废水的排 放造成上壤的盐化与板结，对环境产生严重破坏。为此，江四大学贺伦燕等人如提出 了采用硫酸钱溶液作为浸出剂。经过长期的实践表明，采用硫酸钱作浸出剂时，硫酸彼的 浓度仅为1%4%即可，实现了低浓度浸出，同时硫酸彼本身在农业生产中作为氮肥使用， 因而大大降低了浸矿剂对上壤的

16、污染。而且由于彼离子相比钠离子具有更强的离子交换性 能，使得浸出效果得到明显提髙。此外，由于硫酸彼中硫酸根离子的存在使得浸出过程的 选择性也得到了一泄的提高，钙、顿等杂质金属离子的浸出得到大大的降低丄21。硫酸彼 的使用使得离子型稀上矿浸岀剂向髙效化、绿色化的迈进了一大步，并一宜沿用至今。此外，针对浸出剂的高效性与环保性能，我国研究人员还开发了许多高效浸出剂。池 汝安等人I提出了以硝酸彼作为浸岀剂，由于硝酸讓溶液相对硫酸彼的浓度更小，因而在 矿体中的扩散速度更大，可以缩短生产周期，提高浸出效率。李婷等人Bl则采用氯化钱与 硫酸彼按7:3的比例混合镂盐溶液作为浸岀剂，并在注浸实验条件下能够提高1

17、.5%左右的回 收率。此外，罗仙平等人必1还开发了LPF与富里酸助浸剂，经实验表明，通过在浸岀剂 中添加这些助浸剂进行浸岀，可以提髙8%左右的稀上浸出率，降低约34%的浸出剂消耗， 有效地强化了稀上的浸出效果。池汝安等人3则还开发了柠檬酸盐浸出剂（主要为柠檬酸 彼与柠檬酸），与目前普遍使用的硫酸钱浸出剂相比，具有浸出率髙，浸出浓度低（浓度 仅为1%）和用量小的特点。可见，这些浸岀剂在实验过程中均能够在有效提高稀上的浸岀 效果，但其实际的使用效果还有待进一步验证，而硫酸钱将在今后很长的一段时间依然离 子型稀土矿的浸出剂。2.2离子型稀土矿绿色高效浸出工艺的发展离子型稀上矿开采的初期（20世纪70

18、年代初），首先将覆盖与矿床上的表上层剥离后 进行矿石的采掘，挖岀的矿石搬运至室内，经粗略筛分后置于木桶之中，用浓度为6%8% 的氯化钠溶液作为浸出剂浸析稀上，产生的尾矿直接就近堆弃，这便是离子型稀丄矿室内 桶浸工艺I。在当时经过一段时间的生产实践，发现该工艺存在生产效率低，经济效益差 的致命的缺陷，主要表现在整个生产过程都依靠人工搬运与人工采掘，使得生产效率低而 生产成本高，工人生产过程劳动强度大且劳动条件差。此外，所有浸出过程在室内进行， 矿石需要经过长距离的运输，进浸析桶的容积也十分有限，使得生产效率十分低。为了克服室内桶浸工艺存在的诸多问题，20世纪70年代中期对离子型稀上矿浸岀工艺 进

19、行了改进，即将采掘的稀上矿石均匀填入容积大小为1020m3的浸岀池内，注入浸岀剂 将矿石浸泡，在池底收集浸出液，这便是离子型稀上矿池浸工艺。该工艺在通过浸出方式 上的改进，使生产的经济性大大提髙然而，在采用池浸工艺进行生产实践过程中经常 会岀现浸出剂耗量大、浸出低与浸出液稀土浓度低的情况。经过研究发现这些现象主要是 由于浸析池内填充的粗细不均匀的矿粒容易发生偏析，使得一些部位在浸取时产生“沟 流”现象，使得浸岀剂利用率大大下降I?叭此外，一些部位浸取时渗透性能差，颗粒间空 隙被堵塞，形成“浸出死区”，直接导致稀土浸岀率低。针对这些问题，卢盛良等人3301通过改善浸出剂的注入方式来提髙浸出效果，

20、主要采 用高浓度硫酸彼、低液固比和低加液速度对浸析池内的矿物进行控速滴淋浸岀。经过实践 证明，采用该方法不仅能够提高稀上浸岀率，浸岀液稀上浓度高，而且浸出周期短、生产 成本等指标均要优于传统池浸工艺的指标。此外，饶国华等人）通过在浸出剂中添加田菁 胶及其改性物等助滤剂来改善离子型稀上矿的浸取性能，使浸出剂的渗透性能提高，减少 了浸出剂在扩散过程中的阻力，取得了较好的效果。邱廷省等人卩刁则利用磁场的作用进行 磁化处理来改变浸出剂的物理化学性质（如溶氧能力、表而张力、渗透能力等），能够有 效降低浸出剂的消耗，同时使稀上的浸出率提高，同样达到了强化浸出过程的目的。李斯 加等人閃与欧阳克毎等人M通过在

21、浸出剂中添加抑杂剂来降低铝、铁等主要杂质金属离子 的浸出，有效地提高了浸出过程的选择性，降低了浸岀液的杂质含量，使浸出效果得到进 一步提髙。这些研究都使得池浸工艺得到不断完善，技术经济指标也获得了很大的提髙。但通过长期的工业实践，发现池浸工艺依然存在两个致命的缺点I儿一是环境破坏严 重。由于池浸工艺同样需要剥离覆盖在矿体上的表上，并将矿石挖出，造成大量废弃物的 产生。统计资料表明，每生产It稀上产品，必须开采的地标面积达200800m2,需剥离表上 和产生尾砂1200-1500m3o二是资源利用率较低。由于浸析池一般都建在矿石采区附近， 使得浸池下面的矿石无法得到利用为了克服池浸工艺的缺点，绿

22、色高效地开发离子型稀上矿，我国科技工作者针对离子 型稀上矿矿床的特点，提出了离子型稀上矿原地浸出工艺|35J6|O该工艺是在不破坏矿区地 表植被，不开挖表上与矿体的情况下，将浸岀电解质溶液经注液井直接注入矿体，浸出剂 沿矿体中的孔隙渗透扩散，并将吸附在矿物表而的稀丄离子交换解读下来，形成稀丄母液 流入集液沟内进行收集，苴工艺流程见图1。混合稀上讯化物产M图1离子型稀土矿原地浸岀工艺流程原地浸出工艺不仅克服了池浸工艺的环境问题，而且由于浸出剂不仅能在风化矿层渗 透扩散，而且还可渗入到半风化层、微风化层直到花岗岩基岩，是这部分稀上也能得到较 好的回收，因而稀丄资源的利用率大大提髙。此外，原地浸矿过

23、程仅需开挖注液井及铺设 注液管道，因而工作量比池浸工艺大大降低，采场的面积则可达数万平方浸析矿疑可 达到几十万吨，稀上产量可达到几百吨，因而矿山生产能力比池浸工艺成倍增长，生产效 率成倍提高，生产成本则大大降低。但在原地浸出工艺应用过程中，有的矿区却出现了浸出液浓度低、原矿浸岀率低、稀 上收率低、药剂耗量高等问题，影响了该工艺的推广应用。汤洵忠等人厲1对此进行了详细 的研究，发现产生这一现象的主要是因稀上离子在原地浸析过程中具有被再吸附的性能， 当采用不当注液方法，如先下后上”式、中心开花”式或全而开花”式等，以及固 液比不足时，矿体中浸出液中解吸的稀上离子则大量被黏上矿物再吸附，并提岀防再吸

24、附 技术的方法，即根据地形特点合理选择浸取参数，并按“先上后下”、先浓后淡”、“先液后水”的“三先”注液原则进行注液。李春等人则提出了根据矿体性质合理布置 注液网井，严格控制注液的连续性、均衡性，注液顺序坚持由上往下分区逐渐下移的方法 来防止在吸附问现象的出现。实践证明，采取这些措施均能够有效防止再吸附问题的岀 现，使原地地浸出能够在更多的矿区得到推广应用。此外，为了进一步完善原地浸出工 艺，研究人员删原地浸出采矿的顶水技术与水封闭工艺，即在浸出结朿后继续加注顶水， 其作用是挤出矿体内已与稀上离子发生交换解吸作用所形成的稀土浸出液，能够使浸出液 干净彻底的渗出，并在集液沟附近设置水封区，防止浸

25、岀液的流失。通过几年的生成实践 证明I,采用顶水加注技术与水封闭技术可以确保浸岀液的收集，使母液的收集率达到 95%以上，提髙稀上综合回收率10%0%,每吨稀上硫酸彼耗量降低121,使离子型稀土 矿原地浸出技术水平得到了有效地提高。此外，王观石等人还根据浸出剂在不同矿体中 的渗流规律，提出了原地浸岀过程注液井布巻优化方法，即对于渗透性较好的大矿床应采 用行列式分布注液井，小矿体或渗透性较差的矿体则按网格式分布注液井，而对于渗透性 非常低的矿体则可采用加压注液的方法来提高其渗透效果。李永绣等人则通过在原地浸 出过程增加“酸-盐浸岀”和“石灰水收尾”两个工序，可使稀上浸岀率提髙2-30%,降低 2

26、0%左右的氨氮消耗以及50%左右的尾矿氨氮残留。这些研究都为离子型稀上矿原地浸岀 技术的推广应用与发展提供了有力的指导作用，使其各项技术与经济指标得到了显箸的提 髙O在原地浸矿工艺应用过程中，有些矿山岀现了滑坡等地质灾害，对原地浸出工艺的推 广造成了较大影响(4451。汤洵忠等人Z6I对出现这一情况的原因进行了分析，发现主要是由 于注液井的不合理开挖以及集液沟渗液不畅所引起，并提岀了通过加强监管，合理开挖注 液井，对集液沟进行防护的方法来避免滑坡的发生。罗嗣海等人I叨也对浸出过程边坡稳左 性进行了研究就，发现浸矿发生的离子反应是影响稀上矿强度和矿山边坡失稳的主要原 因。陈飞等人采用液面控制装置

27、来优化控制原地浸出过程的注液过程，可有效消除因 注液不合理所产生的边坡失稳现象，并通过在边坡上插筋形成微型桩的方法来进一步强化 边坡的稳龙性，能够效防止浸出矿体滑坡，并消除矿体局部失稳的安全隐患。此外，李慧 等人刚发现离子稀上矿浸出过程中黏上矿物的膨胀也会对矿体的稳左性产生影响，并采用 添加氯化钾、尿素等抑制剂来降低黏土的膨胀，可有效减小地质灾害的发生的可能性。池 汝安等人2则通过在浸出剂中添加有机胺盐防膨剂以及采用复合钱盐浸岀剂的方法来抑 制浸出过程黏上矿物的膨胀，在实现浸出过程矿体的稳左性提髙的同时，浸岀效果也得到 了一左的提髙。这些研究都为提高离子型稀土矿原地浸岀技术得到进一步完善，为降

28、低浸 出过程中地质灾害的发生找到了有效的途径。3离子型稀土矿提取过程中的基础理论研究进展离子型稀上矿浸岀过程实质上是“浸出剂渗流-离子交换-传质”的循环过程，研究人 员对这整个过程进行了详细的研究，形成了离子型稀丄矿提取过程的基础理论体系，为介 理的、髙效的、低耗的和低污染的开采我国特有的风化壳淋积型稀上矿提供理论支撑。3离子型稀土矿浸出过程中的离子交换经过长期的研究表明，浸取过程中的离子交换反应即是一个可逆反应，也是非均相反 应。其浸取稀上的化学反应是一个快速离子交换反应，浸取剂以银盐为例，其离子交换化 学反应方程式可表示为:6ymnRE*+3nNHr6ymnRE*+3nNHr 伽)Clay

29、Claym m-(NH/)-(NH/)3n!()3n!() + + nREnRE3+3+ 式中Clay表示粘土矿物，s表示固相；aq表示液相。离子型稀上矿中还含有离子相金属杂质。这些金属杂质性质与稀丄离子性质在很多 方而极为相似，在浸取稀上的过程中会随稀上一起被浸岀。浸取剂以钱盐为例，杂质金属 离子以铝离子为例，其离子交换反应可用下式表示):Clay)Clay)m m-nAr-nAr，T T(%(% + + 3nNH/3nNH/(;1(1)(;1(1)=5 5i.|Clay|i.|Clay|inin (NH(NH4 4+ +) )3n(s3n(s + + nAlnAl5+5+il(til(t)

30、 ) 式中s表示固相：aq表示液相。为深入探索浸出过程的离子交换规律，研究人员一呵对离子型稀上矿浸取稀上动力学 展开了研究，结果表明，浸出过程离子交换反应速度极快，较好地符合“收缩未反应芯模 型“，得出了稀上浸取过程受固膜扩散控制，属内扩散动力学控制的结论。此外，出君旳 还对离子型稀上矿铝浸取动力学做了相应的研究，结果表明铝浸取过程受化学反应动力学 控制，而且铝浸取的表观活化能要远高于稀上浸取表观活化能，显示铝浸取平衡时间长于 稀上浸取平衡时间，铝浸取速率远低于稀土浸取速率，发现了在浸取过程中稀土与铝杂质 离子有一定的动力学分离作用近年来，许多国外学者也对离子型稀上矿离子交换过程进行了研究，G

31、eorgiana A. Moldoveanu等人仇I对原地浸矿过程中稀上离子的解读机理进行了研究，研究结果表明稀上 浸出过程是一个复杂的非均相过程，稀上离子与浸岀剂中的钱离子交换反应速度很快，浸 出过程的总速度受控于扩散过程。Georgiana A. Moldoveanu等人I还对离子型稀上矿中不 同稀上离子的浸岀行为进行了研究，结果表明不同稀上元素在浸岀过程中的解吸速度不 同，这种现象主要归因于在澜系元素的在浸出过程的解吸趋势随着原子序数及原子半径的 增加而降低，使得重稀土元素的解吸速度要慢于轻稀土的解吸速度。这些研究都都很好地揭示了离子型稀上矿浸出过程离子交换反应的实质，为实际生产 中绿色

32、髙效提取离子型稀土矿提供了重要的理论依据。3.2离子型稀土矿浸出的传质过程在离子型稀上矿的浸出过程中，当浸出剂与矿石接触时，总是先发生矿石颗粒的加湿过 程，浸出剂在矿石的表而形成一层不可流动的液膜（即由物理化学力固定的溶液）铺展于 整个矿物颗粒表面，通常被称为结合液1他。当进一步加入浸出剂时，矿石颗粒加湿达到饱 和，浸取柱内矿石粒层中才出现溶液的流动，形成流动液层。在浸出过程中流动层的彼离 子需要通过结合液层到达黏土矿物颗粒表而与英吸附的稀上离子发生交换反应，而被交换 下来的稀土离子也同样需要通过结合液层到达流动层中，离子型稀上矿浸岀传质过程示意 图见图2。因此，离子型稀上矿的传质过程最终表现

33、为流动液层与颗粒表面结合液层之间 的物质传递。取剂在戦涛中心的浓度 c2-S取剂在矿物衣面的浓度 C、一已浸出稀土克子在液流中心的浓度 C4已浸出稀土离子在百物表面的浓度图2离子型稀土矿浸岀传质过程示意图田君等人16*51对离子型稀上矿的传质过程进行了系统的研究，主要将浸取过程看做色 层淋洗过程，以理论塔板高度来表达浸取传质效果，采用柱浸实验方法来研究浸取流速、 浸取剂浓度、矿石粒度及矿石品位等因素对浸取传质过程的影响。研究浸取流速、浸取剂 浓度、矿石粒度及矿石品位等因素对浸取传质过程的影响。研究发现：浸出剂浓度在一定 范用内的升髙对传质过程有利，而当浓度足够高时，其对传质效果影响不明显：此外

34、，对 于同一矿石和同一浸取剂而言，流速将对传质效果起决定作用，流速过快或过慢均不能得 到较好的传质效果，并发现在实际生产中可以通过对浸出剂流速的控制来强化浸出过程的 传质效果。同时，通过在浸出剂中添加田苦胶及其改性物，也能够有效提高浸出过程的传 质效果，达到降低浸岀剂消耗及提髙浸出回收率的效果。3.3离子型稀土矿浸出过程的渗流规律浸岀液在矿床中的渗透效果是决左原地浸矿的浸岀效果的最重要因素。而掌握其渗 流规律是提高渗透效果的重要前提，为此，我国研究人员在此方而进行了大量的研究。吴爱祥等人倾创对离子型稀丄矿原地浸取过程中的渗流规律进行了研究。其研究结果 表明矿物颗粒表而结合水对溶浸液具有粘滞和吸

35、收作用，并能缩小孔隙体积的特点，是彫响 浸取过程中溶浸液渗流规律的重要因素之一，此外，矿体中存在较多细小松散颗粒在渗流 中容易发生松动形成阻塞颗粒，直接导致渗流孔道的机械堵塞。左恒等人SI则对电场作用下离子型稀上矿浸矿溶浸液渗流特性进行了研究，结果表 明，电场作用可以有效地强化矿床孔隙中浸矿溶浸液渗流能力，强化效果与电场强度、矿床 渗透率和溶浸液流体性质等因素有关；相同流体压力梯度下，电场作用下矿床中溶浸液电动 渗流随电场强度增大而增加变快：矿床渗透率越髙，电场作用对溶浸液渗流特性的影响越明 显。浸矿溶浸液浓度越髙，孔隙中溶浸液的电动渗流效应越明显。汤洵忠等人也采用室内模拟原地浸出的方法对渗流

36、规律进行了研究，通过实验对原 地浸矿的各项浸取参数进行了优化选择，并发现最佳注液井的网密度受浸岀剂的侧渗速 度、矿石中的孔隙度的影响，在一左条件下可通过加密注液井可减少浸取死角”，达到 强化浸出渗流效果的目的。罗嗣海等人I研究了离子型稀上浸矿过程中渗透性变化规律，发现在浸矿过程中，离 子吸附和离子交换会渗透系数减小，矿体中微颗粒则迁移引起渗透系数增加，两种相反的 作用同时存在。同时，水利梯度对渗透性能也会产生较大影响，当水力梯度小于某一临界 值时，引起渗透系数变化的主要原因是离子吸附和离子交换，当水力梯度大于某一临界值 时，引起渗透系数变化的主要原因是微颗粒迁移，水力梯度增大，微颗粒迁移对渗透

37、系数 的变化影响增大。这些原地浸矿过程中的渗流规律研究成果对于了解原地浸矿过程的实质，提髙原地浸 矿浸取效率，促进原地浸矿的推广具有重要的理论指导作用。4离子型稀土矿高效绿色提取技术与理论的发展方向历经稀上科技工作者四十余载的探索与研究，禽子型稀上矿在开发利用方而取得了很 大的突破，其提取技术不断向绿色化、高效化方向迈进，其提取过程理论研究内涵不断拓 展和深入，但仍存在不少理论和实践生产上的不足有待进一步完善。通过前面对离子型稀 上矿提取技术与理论研究进展的总结和分析可以看岀，今后需要研究的内容主要有：1）提高原地浸出工艺的适应性与浸出效果。原地浸岀工艺在一些渗透性较差，地质条 件复杂的矿体中

38、应用时，常常会出现浸出周期长，药剂耗量大，稀上母液浓度低、稀上浸 出率低等问题。应针对这些问题进一步完善原地浸出过程的渗流、传质效果强化等基础理 论研究，加强复杂地质条件下原地浸出工程实践研究，以进一步提高原地浸岀效果，找出 原地浸出工艺的适应性的有效途径。2）提高浸岀过程的环保性。目前广泛应用的离子型稀上矿原地浸矿工艺提取稀丄过程 中需消耗大量含氨氮药剂（如硫酸钱、碳酸氢钱），其在矿体及水体中的扩散容易造成稀 上矿区上壤酸化、水体富氧化及氨氮超标。在目前还没有理想药剂的取代（NH4）2SO4等钱盐 作浸取剂的情况下，如何实现减少彼盐消耗是研究的重点方向。此外，还要特别注重稀上 离子的二次迁移

39、富集规律的探索，采取有效措施有效地防止稀丄矿开采后稀上离子及氨氮 对水体和水系的污染，有效提高浸出过程的环保性。3）降低原地浸岀过程地质灾害的发生。离子型稀丄矿原地浸岀工艺对于矿山植被保护 有很大优势，但常常因多种原因不当导致山体滑坡，对周边环境造成不利影响。因此，在 原地浸出工艺的实践中，防止地质灾害是亟待解决的问题。因此，需加强对原地浸出过程 浸出剂的扩散、黏上矿物膨胀、浸出液渗流规律及边坡稳定防护工程学方面的理论与实践 研究，从多角度、多途径强化矿体的稳定性，防止矿山滑坡等地质灾害发生。4）加强低品位难浸离子型稀上资源的利用。随着离子型稀上矿开采的深入与延续，富 矿被迅速优先开采和利用，

40、矿物日趋贫化，出现了越来越多低品位离子型稀上矿。而现有 工艺难以实现对这些低品位矿物的有效回收。因此，对低品位离子型稀上资源的回收工艺 进行开发与研究，实现离子型稀丄资源其可持续发展利用是今后需要重点开展研究工作的 方向。参考文献1徐光宪.稀土M北京：冶金工业出版社，1995.2刘余九中国稀土产业现状及发展的主更任务J中国稀土学报,2007. 25(3)： 257-263.3程建忠，车HH萍中国稀土资源开采现状及发展趋势卩稀土, 2010 , 4 ( 2) : 65-69.41罗仙平.翁存建.徐晶，马汕龙，唐学昆，池汝安.离子型稀上矿开发技术研尤进展及发展方向 |J|.金属矿山，2014, (

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