[发明专利]一种确定离子型稀土浸矿过程源汇项的方法

说明书

本发明涉及一种确定离子型稀土浸矿过程源汇项的方法，适用于离子型稀土矿浸矿过程的模拟和最优浸矿剂的浓度的确定。本发明包含四个步骤：(1)确定稀土矿样的离子交换选择系数；(2)确定稀土矿样的稀土品位；(3)建立浸矿过程的源汇项模型；(4)确定源汇项模型中的参数。本发明结合对流‑弥散方程，可以模拟离子型稀土浸矿过程，可以确定最优浸矿剂的浓度，为原地浸矿确定浸矿剂的浓度提供依据。当采用最优浓度为12.0g/L的硫酸铵溶液进行柱浸试验，得到的稀土浸取率高达96.3％。

技术领域

本发明属于原地浸矿领域，涉及一种确定离子型稀土浸矿过程源汇项的方法。

背景技术

南方离子型稀土富含中重稀土资源，中重稀土对高端科技产品的发展起着至关重要的作用。现阶段主要以硫酸铵为浸矿剂，采用原地浸矿的工艺开采离子型稀土矿。原地浸矿的工艺为在矿区按孔间距为1.0m～2.0m布置注液孔网，根据探矿资料确定硫酸铵单耗，往注液孔内注入一定浓度的硫酸铵溶液，溶液中的铵根离子与吸附在稀土矿样颗粒表面的稀土离子发生离子交换，解吸下来的稀土离子随溶液流入收液工程，待硫酸铵溶液注完后，向注液孔内注入上清液，待母液中的稀土离子小于0.01g/L后，完成开采(参见期刊《岩土工程学报》中文章“离子型稀土原地浸矿注液孔周含水率分布的计算模型”，2018第5期)。影响离子型稀土矿开采的主要因素为注液孔网的布置、硫酸铵溶液浓度、硫酸铵用量和收液工程的布置，其中硫酸铵溶液的浓度和硫酸铵用量是影响稀土浸取率的主要因素。

现在确定硫酸铵溶液的浓度和硫酸铵用量主要采用两种方式(见中国专利“离子型稀土原地浸矿的浸矿剂浓度计算方法”，申请号201810130892.5)，一种是根据前期开采的经验，结合探矿资料，确定硫酸铵溶液的浓度和硫酸铵用量，由于地质条件的复杂性，各个矿山的地质条件有明显差异，通过经验确定的硫酸铵浓度往往不在合理的浓度范围内，若浓度过高，会使周边水体的氨氮超标，造成环境污染，若浓度过低，稀土浸出不充分，造成资源浪费，而且增加浸矿周期；另一种是现场取样进行室内柱浸试验，根据室内柱浸试验的结果为实际开采的硫酸铵溶液的浓度和硫酸铵用量提供参考(参见期刊《科学技术与工程》中文章“浸矿剂浓度对稀土浸取效果的影响”，2015第28期)，由于实际矿山的地质条件复杂、稀土品位分布不均匀，室内柱浸试验难以较为准确的模拟实际矿山的地质条件和品位分布，因而室内柱浸试验的结果对准确确定实际浸矿过程的硫酸铵溶液的浓度和硫酸铵用量的指导意义很有限。

建立合适的数学模型，通过探矿资料获取实际矿山的水运动参数、溶质运移参数和稀土品位等的分布信息，采用数值计算的方法模拟浸矿过程是充分考虑实际矿山的地质条件和稀土品位分布，确定硫酸铵溶液的浓度和硫酸铵用量最直接有效的方法。离子型稀土浸矿过程可以分为外部溶液的铵根离子交换吸附在稀土矿样颗粒表面稀土离子的浸出过程和稀土离子与铵根离子随溶液向下流动的运移过程，由此可见，离子型稀土浸矿过程实质是铵根离子和稀土离子在矿体内的溶质运移过程(浸出过程为源汇项，运移过程主要受对流和弥散的影响)，科学研究铵根离子和稀土离子在矿体内的溶质运移过程，建立相应的溶质运移模型、模拟浸矿过程，是从科学的角度确定硫酸铵溶液的浓度和硫酸铵用量。关于离子在矿体内的运移过程，已经做了大量研究，运移的机理和模型已相对成熟，而浸出过程的研究很少，提出确定离子型稀土浸矿过程源汇项的方法对科学确定硫酸铵溶液的浓度和硫酸铵用量、绿色开采离子型稀土矿具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定离子型稀土浸矿过程源汇项的方法。

本发明的技术方案：

一种确定离子型稀土浸矿过程源汇项的方法，包括以下步骤：

第一步，确定稀土矿样的离子交换选择系数：