[发明专利]一种风化壳淋积型稀土矿复合浸取剂

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种风化壳淋积型稀土矿原地浸取时防止山体滑坡的复合浸取剂。

背景技术

风化壳淋积型稀土矿(亦称离子吸附型稀土矿)是我国特有的稀土矿，广泛分布在我国南方的江西、福建、广东、湖南、广西等地区，它的稀土配分富含中重稀土元素，是我国中重稀土的主要来源，具有巨大的商业价值。风化壳淋积型稀土矿是黏土类矿物，主要由高岭石、埃洛石、蒙脱石等组成，黏土矿是稀土的负载相，其中85％左右的稀土以水合或羟基水合离子吸附在黏土矿物上，组成了一个大小不均和结构复杂的离子交换“树脂”。因而采用常规的物理选矿方法无法使稀土富集，一般采用化学浸出技术从该类型稀土矿中回收稀土。

吸附稀土离子的黏土矿物可看作固定相，而含有浸取剂的溶液为流动相，黏土矿物上的稀土离子遇到化学性质更活泼的阳离子（如：Na⁺、K⁺、H⁺、NH₄⁺等）能被其交换解吸，溶液中的浸取剂阳离子被吸附上去，稀土离子被解吸下来。这种离子交换反应时一个可逆反应，也是非均相反应，此反应奠定了风化壳淋积型稀土矿浸出工艺的理论基础。以NH₄⁺为例，离子交换反应发生在黏土矿物表面和溶液之间其化学反应方程式可表示为：

式中s表示固相；aq表示水相。

风化淋积型稀土矿通常采用原地浸取工艺回收稀土。原地浸取工艺是将浸取剂溶液从注液浅井不间断地注入采场矿体，使电解质中的阳离子与矿石中的稀土离子进行交换，从而使稀土离子进入浸出液中产生浸出稀土母液，母液从集液沟中一侧渗出后，汇集至集液池，收取池中的母液经除杂后再用草酸或碳酸铵沉淀回收稀土的一种新型采矿方法。原地浸取采矿因其不破坏地形、地貌，不剥离植被、表土，无尾矿外排，减少劳动强度，对环境影响小，可回采常规开采方法无法开采的矿石，充分利用资源，节省基建投资，降低生产成本，社会效益明显等优点，已经得到了广泛应用。但在原地浸取过程中常常因注液不当，导致山体滑坡现象发生，其主要原因是风化壳淋积型稀土矿中的黏土矿物吸水发生膨胀，当山体重力向下滑动的分力大于矿石的结构力与矿石滑动的摩擦阻力之和时，易发生山体滑坡，不仅破坏农田，污染环境，还损失了稀土浸取量及浸取剂，造成原地浸取技术经济指标下降。

风化壳淋积型稀土矿中的黏土矿物遇水膨胀先后经历表面水化膨胀和渗透水化膨胀两个过程。表面水化膨胀是由于粘土晶面表层的硅氧键和氢氧键都具有极性，它们可以吸附极性的水分子，形成的多层表面水；粘土表面水化使晶层间的距离超过10A后，表面水化能对水化的作用大大削弱，表面水化结束，渗透水化膨胀开始，即粘土晶层间阳离子浓度大于环境中的阳离子浓度，产生渗透压作用，导致水分子进入，从而形成扩散双电层，在双电层斥力作用下，撑大间距使更多的水进入晶层之间。因此，要防止风化壳淋积型稀土矿在原地浸取时发生山体滑坡，就应选择加入适当的浸取剂，该浸取剂一方面能保持高的稀土浸出率，另一方面需防止黏土矿膨胀，从而达到防止山体滑坡的目的。

崔桂陵等人以聚丙烯酰胺为原始物质，通过羟甲基化和羟阳离子化合成多羟基阳离子聚合物，它可以与黏土表面很好地结合，并有效地中和黏土表面的负电性,因而防膨效果较好，但不能用作稀土浸取剂。佟威等人合、合成了季铵盐型表面活性剂(4C₁₂AC)，带正电的表面活性剂和带负电的粘土间的静电吸引使表面活性剂易被黏土矿吸附，达到良好的防膨性能。但由于季铵盐型表面活性剂倾向于降低黏土矿对水的吸附，会改变黏土矿物的亲水性，阻碍稀土的浸取过程。张臻悦等人评价了黏土矿物在不同接触液条件下的水化膨胀特征，发现NH₄Cl与(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃复配后的防膨能力要好于单一的常规稀土浸取剂。

发明内容

本发明目的在于提供一种针对风化壳淋积型稀土矿的复合浸取剂，其中加入防膨剂既有较强防止黏土矿物膨胀的能力，又不影响稀土浸出效果，兼具浸取和防膨的功能，有效防止风化壳淋积型稀土矿原地浸取时山体滑坡。

为达到上述目的，采用的技术方案如下：

一种风化壳淋积型稀土矿复合浸取剂，其组成为有机胺盐防膨剂、浸取剂以及pH调节剂的混合水溶液；有机胺盐防膨剂浓度为1-15g/L，浸取剂浓度为5-30g/L，pH调节剂调节混合水溶液pH值在4.0-6.0之间；