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风化壳淋积型稀土矿磁场强化浸出工艺
2011-08-03
阐述了水系磁化强化处理风化壳淋积型稀土矿浸出稀土的工艺技术。研究结果表明, 水 系磁化处理可提高稀土浸出率, 减少药剂用量。
  2 第 5 期 002 年 10 月 O  cNt. o. 5 2002   矿 产 综 合 利 用 M ultipurpose Utilization of M ineral Resources 风 化 壳 淋 积 型 稀 土 矿 磁 场 强 化 浸 出 工 艺 邱 廷 省 , 罗 仙 平 , 方 夕 辉 , 胡 玖 林 , 成 先 雄 , 郝 志 伟 ( 南 方 冶 金 学 院 , 江 西赣 州 341000)   摘 要 : 阐 述 了 水 系 磁 化 强 化 处 理 风 化 壳 淋 积 型 稀 土 矿 浸 出 稀 土 的 工 艺 技 术 。 研 究 结 果 表 明 , 水 系 磁 化 处 理 可 提 高 稀 土 浸 出 率 , 减 少 药 剂 用 量 。 关 键 词 : 淋 积 型 稀 土 矿 ; 磁 化 处 理 ; 浸 出 中 图 分 类 号 : TF111. 31  文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 100026532(2002) 0520014203 程 、提 高 浸 取 率 的 目 的 。 1 概述 2 试 样 、药 剂 及 研 究 方 法 淋 积 型 稀 土 矿 是 由 富 含 稀 土 的 花 岗 岩 经 风 化 淋 积 后 所 形 成 的 。 该 类 稀 土 矿 床 主 要 分 为 富 钇 重 稀 土 型 、中 钇 重 稀 土 型 、中 钇 富 铕 轻 稀 土 型 、富 镧 富 铕 轻 稀 土 型 、中 钇 低 铕 轻 稀 土 2. 1试 样 矿 样 A 取 自 江 西 寻 乌 某 稀 土 矿 , 稀 土 含 量 0. 182% , 矿 样 B 取 自 江 西 定 南 某 稀 土 矿 , 稀 土 含 量 0. 20% , 各 稀 土 矿 样 经 缩 分 混 匀 后 按 1. 5kg 装 袋 备 用 。 [ 1 ] 型 、富 铈 轻 稀 土 型 和 无 选 择 配 分 等 类 型 。 风 化 壳 淋 积 型 稀 土 矿 也 称 离 子 吸 附 型 稀 土 矿 , 主 要 分 布 在 我 国 南 方 的 江 西 、福 建 、湖 南 以 及 广 东 等 省 。 对 该 类 稀 土 矿 石 早 期 常 采 用 氯 化 钠 浸 泡 — 草 酸 沉 淀 回 收 稀 土 工 艺 , 但 这 种 工 艺 会 产 生 大 量 N aC l 废 水 , 严 重 影 响 环 境 , 以 及 煅 烧 的 氧 化 稀 土 产 品 中 含 有 一 定 的 N aC l 等 弊 端 。为 此 , 江 西 大 学 提 出 了 低 浓 度 硫 酸 铵 提 取 稀 土 的 新 工 艺 , 其 优 点 是 浸 矿 浓 度 低 、稀 土 氧 化 物 纯 度 较 高 , 但 也 存 在 稀 土 浸 取 率 较 低 , 稀 土 资 源 利 用 率 不 高 等 问 题 。后 来 经 过 科 技 攻 关 , 科 技 工 作 者 又 研 究 开 发 了 原 地 浸 取 和 控 速 淋 浸 工 艺 。 本 文 针 对 稀 土 浸 取 过 程 中 的 水 系 (水 、药 剂 溶 液 或 矿 浆 ) , 利 用 磁 场 的 作 用 进 行 磁 化 处 理 , 以 改 变 水 系 的 物 理 化 学 性 质 (如 表 面 张 力 、 溶 氧 能 力 、 渗 透 能 力 等 ) , 从 而 达 到 强 化 和 促 进 该 类 型 稀 土 矿 的 浸 取 过 2. 2药 剂 试 验 过 程 所 用 药 剂 硫 酸 铵 为 工 业 纯 , 草 酸 为 分 析 纯 , 试 验 用 水 为 自 来 水 。 2. 3研 究 方 法 稀 土 矿 的 浸 取 试 验 在 容 积 为 3L 的 有 机 玻 璃 浸 出 槽 中 进 行 。 浸 取 过 程 中 , 利 用 a、b 两 个 槽 , 按 常 规 浸 出 和 磁 场 强 化 浸 出 进 行 工 艺 对 比 , 磁 场 强 化 浸 出 工 艺 中 采 用 磁 处 理 装 置 对 水 系 包 括 药 剂 、 渗 浸 淋 洗 液 以 及 矿 浆 进 行 磁 化 处 理 。 其 提 取 工 艺 原 则 流 程 如 图 1 所 示 。 3 试 验 结 果 及 讨 论 3. 1淋 积 型 稀 土 矿 (N H 4 2SO 4 ) 常 规 浸 出 工 艺 条 件 的 确 定 SO 4 2 4 分 析 了 (N H ) 浓 度 、浸 出 液 固 比 以 收 稿 日 期 : 2002203218 基 金 项 目 : 江 西 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (0050009) 作 者 简 介 : 邱 廷 省 (1962- ) , 男 , 工 学 硕 士 , 教 授 , 南 方 冶 金 学 院 学 科 建 设 办 公 室 主 任 , 主 要 从 事 矿 物 加 工 与 环 境 工 程 的 教 学 与 科 研 工 作 。 第 5 期 邱 廷 省 等 : 风 化 壳 淋 积 型 稀 土 矿 磁 场 强 化 浸 出 工 艺 风 15风 及 浸 出 时 间 对 稀 土 浸 出 率 的 影 响 , 图 2 为 浸 出 时 间 16h、浸 出 液 固 比 0. 2∶ 1 时 浸 出 剂 浓 度 对 浸 出 率 影 响 的 关 系 曲 线 , 图 3 为 浸 出 剂 浓 度 4% , 浸 矿 时 间 16h 时 浸 出 液 固 比 对 稀 土 浸 出 率 影 响 的 关 系 曲 线 。 0. 3) ∶ 1 左 右 。 这 可 能 是 当 浸 出 液 固 比 小 时 , 稀 土 浸 出 液 中 浸 出 剂 质 量 浓 度 高 , 稀 土 与 浸 出 剂 在 浸 出 液 中 接 触 机 会 更 多 , 交 换 反 应 也 更 快 速 。另 外 浸 出 时 间 试 验 结 果 表 明 , 浸 出 时 间 16h 左 右 为 宜 。 3. 2水 系 磁 处 理 条 件 的 确 定 水 系 的 磁 处 理 条 件 试 验 考 虑 了 四 种 因 素 对 试 验 指 标 的 影 响 , 各 因 素 与 水 平 如 表 1 所 4 (3 ) 正 交 表 安 排 试 验 。试 验 结 果 示 , 并 采 用 L 9 表 明 , 磁 处 理 的 最 佳 条 件 为 : 磁 场 强 度 111. 1kA öm、C 种 磁 场 形 式 下 , 采 用 药 剂 (淋 洗 液 ) 磁 化 20m in。 4 图 1  淋 积 型 稀 土 矿 提 取 工 艺 原 则 流 程 图 2  浸 出 剂 浓 度 与 稀 土 浸 出 率 的 关 系 图 3  浸 出 液 固 比 与 稀 土 浸 出 率 的 关 系 表 1  磁 处 理 试 验 条 件 A 磁 场 强 度- 1 ökA 风 m B C C 磁 化 时 间 öm in 水 平 磁 化 方 式 磁 场 型 式 1 2 3 95. 49 111. 41 127. 32 矿浆 水 a b c 10 20 30 淋 洗 液 3 . 3  稀 土 矿 磁 处 理 浸 出 与 常 规 浸 出 对 比 试 验 结 果 在 淋 积 型 稀 土 矿 常 规 浸 出 最 佳 工 艺 参 数 N H SO 浓 度 4%、浸 出 液 固 比 0. 2∶ 1、浸   ( 4 ) 2 4 出 时 间 16h 的 条 件 下 , 进 行 稀 土 矿 常 规 浸 出 并 与 采 用 最 佳 的 磁 处 理 条 件 进 行 磁 场 强 化 浸 出 试 验 加 以 对 比 , 其 结 果 如 表 2 所 示 。 表 2  磁 场 强 化 浸 出 与 常 规 浸 出 对 比 试 验 结 果 原 矿 品 位 ö% 浸 出 率 ö% 工艺 A B A B 磁 场 强 化 浸 出 工 艺 0. 182 0. 20 95. 51 93. 10 常 规 浸 出 工 艺 0. 182 0. 20 94. 40 92. 35   从 表 2 结 果 可 知 , 无 论 是 矿 样 A 还 是 矿 样 B, 采 用 磁 场 强 化 浸 出 工 艺 , 稀 土 矿 的 浸 出 率 均 有 所 提 高 。 同 时 , 在 实 验 中 还 发 现 , 磁 场 不 仅 可 以 提 高 浸 出 率 , 而 且 (N H 4) 2SO 4 的 淋 洗 浓 度 还 可 适 当 降 低 , 即 可 降 低 浸 取 剂 的 用 量 , 每 吨 原 矿 可 减 少 用 量 10%~ 15%。 浸 取 时 间 也 可 缩 短 2h 左 右 , 在 实 际 生 产 中 相 应 提 高 了 矿 山 的 处 理 能 力 。   从 图 2 可 知 , 无 论 是 稀 土 矿 样 A 还 是 矿 样 B, (N H 4 ) 2 SO 4 浓 度 4% 左 右 就 能 使 稀 土 矿 样 达 到 较 佳 的 浸 出 效 果 。 浸 出 时 浸 取 液 与 稀 土 原 矿 液 固 比 对 稀 土 浸 出 率 影 响 较 大 , 从 图 3 可 知 , 最 佳 的 浸 出 液 固 比 条 件 为 (0. 2~ 风 16风 矿 产 综 合 利 用 2002 年 向 分 子 的 数 量 、药 剂 分 散 程 度 都 有 所 增 加 , 说 明 水 系 磁 化 不 但 可 以 改 变 水 溶 液 的 物 化 性 质 , 而 且 能 使 药 剂 分 散 。 因 此 , 磁 场 强 化 淋 积 型 稀 土 矿 的 浸 出 可 能 主 要 是 由 于 磁 场 改 变 了 药 剂 溶 液 的 物 化 性 质 , 促 进 了 药 剂 溶 液 在 矿 粒 之 间 的 渗 透 , 强 化 了 稀 土 离 子 和 电 解 质 阳 离 子 之 间 的 交 换 。 4 机 理 分 析 一 般 认 为 , 磁 性 存 在 于 一 切 物 质 之 中 , 并 与 物 质 的 化 学 组 成 和 结 构 密 切 相 关 , 在 磁 场 中 任 何 物 质 都 不 同 程 度 地 受 到 磁 砀 的 影 响 。 近 年 来 磁 处 理 在 石 油 、环 境 、农 业 、生 物 、医 学 等 领 域 得 到 了 广 泛 的 应 用 。笔 者 在 矿 物 水 冶 、 浮 选 等 领 域 应 用 磁 处 理 技 术 的 结 果 也 表 明 , 磁 处 理 对 矿 物 水 冶 及 矿 物 浮 选 有 较 明 显 的 影 响 。 从 以 上 不 同 稀 土 矿 样 的 磁 场 强 化 浸 出 结 果 也 表 明 , 磁 化 处 理 对 淋 积 型 稀 土 矿 浸 出 的 影 响 是 明 显 的 , 可 强 化 其 浸 出 过 程 。但 由 于 水 系 磁 化 处 理 过 程 及 系 统 的 复 杂 性 , 其 机 理 研 究 困 难 较 大 。 根 据 文 献 资 料 及 实 验 数 据 分 析 笔 者 认 为 , 磁 场 强 化 淋 积 型 稀 土 矿 浸 出 过 程 的 原 因 主 要 有 以 下 两 个 方 面 。 一 是 磁 场 的 作 用 可 能 改 变 了 水 或 药 剂 溶 液 的 性 质 , 使 药 剂 溶 液 的 pH 值 发 生 变 化 , 氧 浓 度 增 加 , 促 进 难 5 结语 淋 积 型 稀 土 矿 是 重 要 的 稀 土 矿 类 型 之 一 , 其 提 取 工 艺 和 技 术 发 展 很 快 , 浸 取 工 艺 和 设 备 近 年 来 也 得 到 不 断 优 化 , 稀 土 回 收 率 也 得 到 了 较 大 提 高 , 但 工 艺 技 术 中 仍 有 许 多 值 得 研 究 和 解 决 的 问 题 。本 文 的 研 究 结 果 表 明 , 磁 场 强 化 浸 出 工 艺 , 有 利 于 提 高 淋 积 型 稀 土 矿 的 浸 取 率 , 同 时 可 适 当 降 低 淋 洗 剂 的 耗 量 。 但 强 化 浸 出 机 理 有 待 于 进 一 步 研 究 。 参 考 文 献 : [ 2 ] 溶 盐 的 溶 解 , 从 而 提 高 浸 出 效 果 。 朱 元 保 的 1 吴 炳 乾 . 稀 土 冶 金 学 [M ]. 长 沙 : 中 南 工 业 大 学 出 研 究 结 果 表 明 , 磁 化 增 加 了 氧 在 水 中 的 溶 解 版 社 , 1997, 59~ 60. 度 , 以 及 难 溶 盐 的 溶 解 度 , 同 时 pH 值 也 发 生 2朱 元 保 , 等 . 磁 化 水 的 物 化 性 质 [J ]. 湖 南 大 学 学 报 , 1999, 26(1). [ 3 ] 变 化 。 Klassen 的 研 究 结 果 表 明 , 磁 化 后 水 分 子 结 构 及 水 的 润 湿 性 均 发 生 了 变 化 , 矿 物 浸 出 过 程 中 , 溶 解 氧 浓 度 增 加 有 利 于 矿 物 的 浸 出 。 另 一 方 面 , 药 剂 及 水 磁 化 后 浸 取 剂 3 V. I. Klassen, Effect of the m agnetic treatm ent of w ater on the w ettability and so lubility of vari2 ous m ineral, GOR. Zh. 1968, 11(12). 4 A. R. A irpo r, Effect of m agnetic treatm ent on the p roperities of a soudium o leats so lution, llzb. khim. zh, 1967, 11(5). ( N H 4 2SO 4 ) 溶 液 中 离 子 成 份 、 粘 度 等 可 能 发 生 了 改 变 , 矿 物 表 面 的 成 份 及 性 质 也 可 能 发 [ 4 ] 生 变 化 。 A irpo r 的 研 究 结 果 表 明 , 油 酸 钠 溶 液 经 磁 化 后 , 油 酸 钠 的 水 解 程 度 、离 子 周 围 定 A New Technology In ten sif ied by M agnetic F ield for L eaching of Gran itoid W eathing Crust Stra in Amass- type Rare Earth Ores Q IU T ing2sheng,LUO X ian2p ing, FAN G X i2hui, HU J iu2ling, CH EN X ian2xiong, HAO Zhi2w ei ( Southern Institute of M etallurgy, Ganzhou, J iangxi, China) Abstract: Granito id w eathing crust strain am ass2type rare earth leaching p rocess intensifield by m agneticfield is introduced in this paper. Experim ental results show that the m agnetic field can rem arkable imp rove extraction of rare earth, and reduce usage of reagent. Key words: Strain am ass2type rare earth;M agnetic2field treatm ent; L eaching
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