一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其步驟如下：1)將風(fēng)化殼淋積型稀土礦的腐殖層礦土剝離；2)選擇堆場場地；3)構(gòu)筑堆場：在夯實的場地上先鋪墊防漏層，再鋪上木質(zhì)框架，其上再覆蓋麻布片，然后將全風(fēng)化層和半風(fēng)化層礦土堆積在其上構(gòu)筑堆場，最后平整堆頂；4)堆浸提取稀土：將銨鹽浸礦劑經(jīng)加液管由堆頂加入堆場，讓銨鹽浸礦劑自然向下滲透，從堆場底部匯流渠收集稀土浸出母液，用草酸或碳酸氫銨沉淀回收稀土；5)植被恢復(fù)。采用該方法所得稀土浸出液雜質(zhì)含量少、稀土產(chǎn)品純度高，且有利于后期植被恢復(fù)，實現(xiàn)礦山開采的高效化和綠色化。
【專利說明】一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濕法冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)化殼淋積型稀土礦廣泛分布在我國的江西、廣東、福建、湖南、云南、廣西和浙江 等七省區(qū)，因它富含商業(yè)利用價值很高的中重稀土，該礦的開采一直得到國內(nèi)外的高度重 視，被確定為戰(zhàn)略礦種。風(fēng)化殼淋積型稀土礦是由含稀土的花崗巖和火山巖等原巖，在溫暖 濕潤的氣候下，經(jīng)生物、化學(xué)和物理作用，風(fēng)化形成高嶺石、埃洛石、蒙脫石和伊利石等黏土 礦物，同時原巖中易風(fēng)化的稀土礦物也風(fēng)化解離形成稀土水合離子或羥基水合離子吸附在 黏土礦物上，用陽離子，通常是銨離子和鈉離子，通過離子交換將稀土離子交換于溶液中， 再用草酸或碳酸氫銨沉淀回收稀土。
[0003] 風(fēng)化殼淋積型稀土礦所用的浸礦劑一般為硫酸銨，其優(yōu)點是稀土浸出率和產(chǎn)品純 度均較高，但是溶液的滲透性較差，且稀土浸出速度較慢。而氯化銨作浸礦劑時，與硫酸銨 相比，不僅能提高稀土浸出率和稀土浸出速度，而且還能因溶液的滲透性增強，縮短生產(chǎn)周 期。但是氯化銨的缺點是在稀土的浸取過程中，它對鋁的交換能力也很強，導(dǎo)致浸出的稀土 母液中，雜質(zhì)鋁含量較大，給后續(xù)母液的處理增大了成本，且造成稀土產(chǎn)品純度較低，故一 般不用來作浸礦劑。
[0004] 風(fēng)化殼淋積型稀土礦根據(jù)礦體的風(fēng)化程度，自上而下大體可分為腐殖層、全風(fēng)化 層、半風(fēng)化層和未風(fēng)化的基巖。腐植層在礦體的最上層，為結(jié)構(gòu)致密的灰褐色礦土，含大 量黏土、腐殖物和植物殘骸等，土壤肥沃，適合植物的生長，滲透性較差，厚度大約為0. 2? 2m ;全風(fēng)化層呈黃白-淺紅色，結(jié)構(gòu)疏松、多孔，易捏碎，含60?80%黏土礦物和少量石英， 滲透性較好，厚度大約為2?40m ;半風(fēng)化層基本保持原巖顏色和結(jié)構(gòu)，含黏土礦物10? 30%，滲透性良好，厚度大約為0. 5?2m。
[0005] 對風(fēng)化殼淋積型稀土礦中離子相稀土及鋁在礦體各層中的含量研宄發(fā)現(xiàn)，離子相 稀土及鋁的分布基本如圖1所示，離子相稀土主要富集在全風(fēng)化層和半風(fēng)化層，稀土品位 RE2O3分別為0. 04?0. 2 %和0. 03?0. 08 %，而腐殖層則較少，為0. 002?0. 008 %，相反， 可交換離子相鋁主要富集在腐殖層，高達〇. 01?〇. 1 %，而全風(fēng)化層和半風(fēng)化層則很少，分 別不足0.01%和0.001%?；鶐r未風(fēng)化，不含尚子相稀土和錯。因此，稀土浸出液中的主要 雜質(zhì)鋁離子主要來自腐殖層。如能剝離出腐殖層礦土，不進入堆場，那么堆浸場沒有了腐殖 層礦土，減少了鋁離子來源，就能大大減少稀土浸出母液中雜質(zhì)鋁離子的含量，提高稀土產(chǎn) 品的純度，降低后續(xù)回收稀土的成本。此外，還能選擇氯化銨作為浸礦劑，有效改善堆場的 滲透性，縮短生產(chǎn)周期，拓寬了浸取劑的選擇。
[0006] 目前，工業(yè)生產(chǎn)中，主要采用硫酸銨作為浸取劑的原地浸出工藝和堆浸工藝。原地 浸出工藝基本不需要破壞植被，不需要搬礦，只需將浸礦劑從注液孔注入礦體中，選擇性地 浸出有用組分，然后通過回收腔收集浸出液，再送至地面加工廠進行稀土提取加工。因此， 原地浸出工藝具有顯著的環(huán)境保護優(yōu)勢，生產(chǎn)成本較低，是目前廣為推崇的技術(shù)。但原地浸 出工藝的應(yīng)用，只適合礦體有假底板且無裂隙的礦床，否則將造成浸取液及浸出液的泄露， 不僅導(dǎo)致稀土無法回收，還會對下游和地下水質(zhì)造成嚴(yán)重污染，而大多數(shù)的礦床并不滿足 此條件，故它的應(yīng)用存在較大的局限性。此外，該工藝還存在不少缺點，比如采礦盲區(qū)，浸出 液不到區(qū)，無法進行稀土交換，常導(dǎo)致稀土回收率較低；原地浸礦的山體受浸取液長時間浸 泡或注液不當(dāng)，易導(dǎo)致山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；礦石粒度細或致密易導(dǎo)致浸礦溶液的滲流過 慢，降低生產(chǎn)效率等。
[0007] 堆浸工藝?yán)玫匦沃眩惺找汉图刑幚砘厥障⊥?，其資源利用率和回收率 高于原地浸出工藝。然而傳統(tǒng)的堆浸工藝通常是將礦山的各層礦土盲目地混合構(gòu)筑堆場， 易造成稀土浸出母液中雜質(zhì)含量較高，除雜成本增加，稀土產(chǎn)品純度不高，且堆場的滲透性 較差，生產(chǎn)周期較長。此外，堆場底部所墊的聚乙烯塑料薄膜易阻止上下土層間的物質(zhì)交 換，不利于植被恢復(fù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種稀土浸 出液雜質(zhì)含量少、稀土產(chǎn)品純度高，且有利于后期植被恢復(fù)的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提 取稀土的方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
[0010] 提供一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，所述風(fēng)化殼淋積型稀土礦從 上至下依次包括腐殖層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層礦土，其步驟如下：
[0011] 1)將風(fēng)化殼淋積型稀土礦的腐殖層礦土剝離；
[0012] 2)選擇堆場場地：選擇不含稀土、方便采礦作業(yè)且土地施工量小的山谷地進行平 整夯實，使堆場場地地面坡度為1?5° ;
[0013] 3)構(gòu)筑堆場：在夯實的堆場場地上先鋪墊防漏層，再鋪上木質(zhì)框架，其上再覆蓋 麻布片，然后將全風(fēng)化層和半風(fēng)化層礦土堆積在其上構(gòu)筑堆場，最后平整堆頂，并在堆頂構(gòu) 筑圍堰并布置加液管，堆場底部較低一側(cè)還設(shè)有匯流渠和集液池；
[0014] 4)堆浸提取稀土 ：將銨鹽浸礦劑經(jīng)加液管由堆頂加入堆場，控制加液流量，讓銨 鹽浸礦劑自然向下滲透，到達堆場底部后，再從堆場底部的低側(cè)流出，流入?yún)R流渠，再進入 集液池，得到稀土浸出母液，稀土浸出母液經(jīng)除雜后，用草酸或碳酸氫銨沉淀收集稀土；
[0015] 5)植被恢復(fù)：堆浸提取稀土結(jié)束后，從堆場頂部向下打孔，打孔深度為從堆場頂 部向下直至穿破防漏層，接著將剝離的腐殖層礦土覆蓋在堆場的上部，恢復(fù)植被。
[0016] 上述步驟2)使得堆場地面坡度為1?5°，以保證稀土浸出液的定向流動。
[0017] 按上述方案，步驟3)所述防漏層為涂有防水材料的塑料薄膜，如聚乙烯塑料薄膜 等。防漏層可阻擋稀土浸出液繼續(xù)向下滲透。
[0018] 按上述方案，步驟3)所述木質(zhì)框架為與場地大小相同的網(wǎng)格狀木質(zhì)框架，每個網(wǎng) 格大小約2 X 3m2,且木條每隔20?50cm在底部開一個直徑小于木條厚度一半的半圓形小 孔，以使到達防漏層的浸出液通過小孔流向場地低側(cè)，進入?yún)R流渠。木質(zhì)框架給礦堆與防漏 層之間創(chuàng)造稀土浸出液流動的空隙。其上再覆蓋麻布片，可作為過濾層，初步濾去浸出液中 的泥沙。
[0019] 按上述方案，步驟3)所述堆場高度為10?30m。
[0020] 按上述方案，步驟3)所述圍堰規(guī)格為按堆頂面積，每2?4m2構(gòu)筑高度為10? 30cm的圍堰。構(gòu)筑圍堰的作用在于防止銨鹽浸礦劑的泄露。
[0021] 按上述方案，步驟3)所述加液管沿著堆頂圍堰設(shè)置，且每個圍堰中均安裝一個水 龍頭，控制加液口的流量。
[0022] 按上述方案，步驟4)所述銨鹽浸礦劑為硫酸銨、氯化銨、硝酸銨中的一種或幾種 的混合水溶液，濃度為2?5wt %。
[0023] 按上述方案，步驟4)所述加液管的管口下方靠近堆頂處還放置有麻布片。麻布片 可防止銨鹽浸礦劑加料時攪起泥水而導(dǎo)致細泥封堵礦面，影響銨鹽浸礦劑的滲透。
[0024] 按上述方案，步驟4)所述圍堰內(nèi)銨鹽浸礦劑高度為5?10cm，高度可通過加液口 處設(shè)置的水龍頭控制。
[0025] 按上述方案，步驟5)所述打孔為在堆場頂部呈網(wǎng)狀分布打孔，孔距為1?3m。打 孔深度為從堆場頂部向下直至底部，穿破墊于堆場底部的防漏層，以使上下土層間可進行 物質(zhì)交換。
[0026] 本發(fā)明的有益效果在于：1、傳統(tǒng)的堆浸工藝通常是將礦山的各層礦土盲目地混合 構(gòu)筑堆場，易造成稀土浸出母液中雜質(zhì)含量較高，除雜成本增加，稀土產(chǎn)品純度不高，且堆 場的滲透性較差，生產(chǎn)周期較長。本發(fā)明針對現(xiàn)有的不足，改進堆浸工藝，依據(jù)離子相稀土 及鋁在稀土礦各層中的分布規(guī)律，剝離含雜質(zhì)較多而含稀土較少的腐殖層礦土，僅對含稀 土多而含雜質(zhì)少的全風(fēng)化層和半風(fēng)化層進行筑堆堆浸，這不僅可以大大減少稀土浸出母液 中雜質(zhì)鋁離子的含量，利于后續(xù)稀土母液的處理，降低除雜成本，提高稀土產(chǎn)品的純度，還 可以避免浸礦劑在腐殖層的消耗，降低了生產(chǎn)成本。2、堆浸結(jié)束后，進行植被恢復(fù)前，從堆 場頂部向下打孔，直至堆場的底部，穿破墊于堆場底部的防漏層，使上下土層間可以進行物 質(zhì)交換，有利于生態(tài)修復(fù)。再將腐殖層礦土覆蓋在堆場頂部，加快植被的生長，實現(xiàn)礦山開 采的高效化和綠色化。3、本發(fā)明因剝離了腐殖層礦土，有效改善堆場的滲透性，可優(yōu)選氯化 銨水溶液等滲透速率高的銨鹽溶液作為浸礦劑，縮短生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為風(fēng)化殼淋積型稀土礦各層離子相稀土及鋁的分布示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明實施例1所用木質(zhì)框架俯視圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明實施例1所用木質(zhì)框架上木條示意圖；
[0030] 圖4為實施例1所構(gòu)筑的堆場不意圖。其中：1_防漏層；2_木質(zhì)框架；3_麻布片； 4-堆場；5-加液管；6-加液口。

【具體實施方式】
[0031] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步詳細描述。
[0032] 實施例1
[0033] 廣東某風(fēng)化殼淋積型稀土礦，稀土配分為中釔富銪型，稀土平均品位為 RE2O3O. 078%，其腐殖層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層離子相稀土及鋁的含量和厚度如表1所示。
[0034] 采用堆浸工藝對稀土進行提取。先將山體的含稀土少而含鋁多的腐殖層剝離， 單獨放置，留后用。選擇一不含稀土且方便采礦作業(yè)的山谷處進行平整，場地地面坡度為 Γ，在夯實的場地上先鋪墊涂有防水材料的聚乙烯塑料薄膜作防漏層1，再鋪上網(wǎng)格大小 約2X 3m2的木質(zhì)框架2 (俯視圖如圖2所示），且木條每隔30cm在底部開一個直徑小于木 條厚度一半的半圓形小孔（木條示意圖如圖3所示），木質(zhì)框架上再覆蓋麻布片3。然后將 腐殖層下面含稀土多而含鋁等雜質(zhì)少的全風(fēng)化層和半風(fēng)化層用來構(gòu)筑堆場4,堆高為30m， 平整堆頂后，在堆頂按每4m 2構(gòu)筑30cm的圍堰，再布置加液管5,浸礦劑通過加液管上的加 液口6流進圍堰內(nèi)。堆場示意圖如圖4所示。堆場底部較低一側(cè)還設(shè)有匯流渠和集液池。 將2%的氯化銨水溶液作為浸礦劑加入堆頂，加液口 6下方放置一麻布片，控制加液流量使 液面保持在l〇cm，讓銨鹽溶液自然向下滲透，到達堆場底部后，再從堆場底部的低側(cè)流出， 流入?yún)R流渠，再進入集液池，得到稀土浸出母液，其中稀土含量（RE 2O3)為0.45g/L，雜質(zhì)離 子鋁的含量（Al2O3)為0.05g/L。稀土母液經(jīng)除雜后，用草酸或碳酸氫銨沉淀回收稀土。
[0035] 堆浸結(jié)束后，每隔Im用鉆孔機從堆場頂部向下打孔，直至堆場的底部，穿破墊于 堆場底部的防漏層。接著將存放的腐殖層礦土均勻地覆蓋在堆場的上部，植上植被，生態(tài)恢 復(fù)較好。
[0036] 表1風(fēng)化殼淋積型稀土礦各層稀土及鋁含量和厚度
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，所述風(fēng)化殼淋積型稀土礦從上至下 依次包括腐殖層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層礦土，其特征在于步驟如下： 1) 將風(fēng)化殼淋積型稀土礦的腐殖層礦土剝離； 2) 選擇堆場場地：選擇不含稀土、方便采礦作業(yè)且土地施工量小的山谷地進行平整夯 實，使堆場場地地面坡度為1?5° ; 3) 構(gòu)筑堆場：在夯實的堆場場地上先鋪墊防漏層，再鋪上木質(zhì)框架，其上再覆蓋麻布 片，然后將全風(fēng)化層和半風(fēng)化層礦土堆積在其上構(gòu)筑堆場，最后平整堆頂，并在堆頂構(gòu)筑圍 堰并布置加液管，堆場底部較低一側(cè)還設(shè)有匯流渠和集液池； 4) 堆浸提取稀土 ：將銨鹽浸礦劑經(jīng)加液管由堆頂加入堆場，控制加液流量，讓銨鹽浸 礦劑自然向下滲透，到達堆場底部后，再從堆場底部的低側(cè)流出，流入?yún)R流渠，再進入集液 池，得到稀土浸出母液，稀土浸出母液經(jīng)除雜后，用草酸或碳酸氫銨沉淀收集稀土； 5) 植被恢復(fù)：堆浸提取稀土結(jié)束后，從堆場頂部向下打孔，打孔深度為從堆場頂部向 下直至穿破防漏層，接著將剝離的腐殖層礦土覆蓋在堆場的上部，恢復(fù)植被。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟3)所述防漏層為涂有防水材料的塑料薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟3)所述木質(zhì)框架為與場地大小相同的網(wǎng)格狀木質(zhì)框架，每個網(wǎng)格大小約2X3m2,且木條 每隔20?50cm在底部開一個直徑小于木條厚度一半的半圓形小孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟3)所述堆場高度為10?30m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟3)所述圍堰規(guī)格為按堆頂面積，每2?4m2構(gòu)筑高度為10?30cm的圍堰。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟3)所述加液管沿著堆頂圍堰設(shè)置，且每個圍堰中均安裝一個水龍頭。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟4)所述銨鹽浸礦劑為硫酸銨、氯化銨、硝酸銨中的一種或幾種的混合水溶液，濃度為2? 5wt % 〇
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟4)所述加液管的管口下方靠近堆頂處還放置有麻布片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟4)所述圍堰內(nèi)銨鹽浸礦劑高度為5?10cm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸提取稀土的方法，其特征在于：步 驟5)所述打孔為在堆場頂部呈網(wǎng)狀分布打孔，孔距為1?3m。
【文檔編號】C22B59/00GK104498738SQ201410709093
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】池汝安, 何正艷, 張臻悅 申請人:武漢工程大學(xué)