原地浸析采矿方法在离子型稀土矿的应用及其展望.pdf

第4 1 卷第4期 1 9 9 8年7月 湖南有色金属 HUN ANNONF ERRO万召ME I 、A L昌 原地浸析采矿方法在离予型稀土矿的 应用及其展望 汤i旬忠李茂楠杨殿 中南工业 大学 摘婆离子吸附型稀土矿是我 国70 年代初发现的一种宝贵稀土资源 . 本文概述 了其成矿与富集规律及其开采方式由露采池浸工艺发展为原地浸析采矿 的演变过程 , 介 绍了礴天池浸与原地浸析采矿两 种方法的工艺流程及其优缺点 , 目前原地浸析采矿方法 在离子型稀土矿山的应用简况及今后研究发展的方向 . 关敏词 原地漫析 稀土矿 化学采矿 1 前言 20世纪7 0 年代初在我国南方发现了一种 新型稀土矿离子吸附型稀土矿 。 离子吸附型稀土矿是由含稀土丰度较高 的母岩花岗岩 、 花岗斑岩等在化学风化作 用下由分解作用而形成的稀土离子进人溶 液 , 水溶液在沿风化裂隙向下渗透淋滤过程 中 , 稀土离子被粘土等矿物逐渐吸附而形成 的 。 一般来说 , 离子 型稀土矿富集在地下水 位变动带之 间 , 也 即风 化壳矿体中全风化层 的中部 。 风化壳下部为半风化层 、微 风化层 直至基岩 、 结构逐渐致密 。 一般为地下水位 停滞带 , 可视为底板隔水体 。 风化壳上部为 表土覆盖层 , 一般厚1s m 。 有的矿体无表 土授盖层 。 离子型稀土矿传统开采方式是采用露采 池浸工艺 , 其工艺过程是先砍除矿体上面的 森林 、 植被 , 剥离覆盖在矿体上的表土 , 然后 再开采风化壳矿石 , 将矿石搬运到浸析池中 浸出稀土 ; 浸出稀土后 , 再将尾砂搬运 出池 , 运至尾砂堆弃地堆弃 . 露采池浸工艺存在的主要问题有 ①严 重破坏和污染了矿区环境 。 据统计 , 每吨稀 土氧化物产品需破坏矿区植被16 020 0 m几 , 剥离表土及开挖矿石1 6002000m吕 . 占用 尾砂堆弃地1 5020 0 m . 。 矿区大量植被被 毁 , 大量尾砂堆弃 、 使矿区变成一片满目疮瘫 的荒凉景象 , 水土严重流失 , 环境遭到严重破 坏与污染 。 ②资源利用率低 , 因为大量 的剥 离物与尾砂只能就 地堆弃 , 需 占用很多的地 方 、 迫使漫出池只能建在半山腰 。 山腰以下 矿石则被剥 离物及尾砂掩埋掉 , 加上人为的 采 易 弃 难 、 采富弃 贫 , 其 资源利用率不 足 8 5 , 造成了大量的资源浪费 . ③开采工作 量大 , 工人劳动强度大 , 劳动生产率低 , 生产 成本高 , 矿山效益不好 . 由于以上 三方面的原 因 , 极大的阻碍了该矿种的开发利用 。 2 原地浸析采矿方法 ’ 原理 原地浸析离子型稀土矿的基本原理是 . 21 湖南有色金属 第 14卷 吸附在粘土等矿物表面的稀土阳离子 在遇到 化学性质更活泼的阳离子时 , 能被更 活泼的 阳离子交换解吸 下 采 而进入溶液 , 交换解吸 化学反应如下 2〔高岭土 一’ 义 3十 3 N执才 5 0护- 2高岭土犷 3 N托梦 R护 S O ; 护 N H ; 、 十 离子 吸附在土壤 中 , 而硫酸稀土进人 母液中 。 收集母液 , 将母液除杂 、 净化 、 澄清 , 再加人沉淀剂即可提取稀土 。 2 . 2 工艺流程 原地浸析采矿就是在不破坏矿体地表植 被 、 不剥离表土 、 不开挖与搬 运矿石的情况 下 , 在矿体上直接布置井网 , 利用一 系列的浅 井槽将能交换稀土离子的电解质溶液注人 矿体中 , 使其与稀土离子发生交解作用 , 稀土 进人溶液形成母液 , 再收集母液 , 达到回收稀 土的 目的 , 其流程如图1所示 。 上矿 完成了工业试验 , 199 3年通过 了 国家鉴 定 , 该成果被国家科委列为国家级科技成果 重点推广计划乡项 目 。 199 5年 开始在江西龙 南稀土矿进行推广 , 近十年来 , 试验应用情况 如表 1 。 值得指 出的是 在 1 99 6年9月以后 , 江 西 龙南稀土矿区全部实现 了原 地浸析采矿 。 露 采池浸工艺已经被彻底淘汰 。 江 西赣州冶金研究所曾使用过正压注 液 、 负压抽液的原地浸析采矿法 , 在某些特定 条件下也取得了一定效果 。 图l 原地浸析采矿工艺流程 图 2 . 3 试验研究及应用情况 我们于 1 98 8年开始在湖南江华稀土矿进 行原地浸析采矿研究 , 1992年在广东平远稀 3 原地浸析采矿 方法 的应 用前 景 原地浸析法开采离子型稀土矿有着许多 优点 。 原地浸析采矿不需砍除地表森林植被 , 不要剥离表土与采掘矿石 。 这样可以不破坏 矿区环境 , 不产生尾砂污染与水土流失问题 , 开采后青山依在 , 绿水长流 , 社会环境效益显 著 。 其次 , 由于 不需采掘与搬运矿石 , 工人劳 动条件改善 , 劳动生产率成倍增长 , 采矿成本 大幅度降低吨产品直接成本下降6 00 0 元 以上 , 企业经济效益很好 。 第三原地浸析采 矿可 以实现贫富兼采 , 可 以有效地将矿体从 山顶至 山脚 , 甚 至半风化层 、 微风化层的离子 型稀土浸出来 , 极大地提高了稀土资源利用 率 。 由于原地浸析采矿具有原露采池浸工艺 无法比较的优势 , 所以在江西龙南稀土矿推 表1十年来研究应用情况表 阶段年度矿山采场数 生产稀土/t 备 注 勺 , mm 自, mm 小型试验 中型试验 工业试验 推广应 用 推广应用 推广应用 19 8 819 89 19 9019 91 19 9 21的3 又9 95 19 9 6 湖南江华稀土矿 湖南江华稀土矿 广东平远稀土矿 江西龙南稀土矿 江西 龙南稀土矿 江 西龙南稀土矿 1 . 0 5 6 . 3 0 2 0 . 27 61 . 7 7 3 3 6 . 6 8 5 面积2 0 0 面积75 0 面积3 000 面积9 82 0 不含其它矿山 不含其它矿山19 97 0 0 . 0 0 第4期 汤沟忠等 原 地浸析采矿 方法在离子型稀土 矿 的应用及其展望 广以来 , 全矿区十多个稀土 生产矿山都积极 应用 这一方法 , 原定3 a左右时 间取消池浸 , 实 际上仅用 了l a多一点的时间就实现全矿 区的开采方式的变革 。 产量已突破 1O0 0 t大 关 , 比以前翻了一番 。 从湖南江华矿区 、 广东 平远矿区来看 , 全国稀土矿区的成矿地质条 件 、 构造地质条件 、 水文地质条 件大体相近 似 。 只 要经过努力 , 全国稀土矿区全面推广 应用 这一方法开采在不久的将来即可实现 。 在2 1世纪 , 这 一方法 必将为我国的稀土工业 的科学开发作出较大贡献 。 此外 , 这 一方法 对成矿地质条件类似的有色金属矿床如氧化 铜矿 、 铀矿等也有着推广应用的前景 。 但该方法仍为一新生事物 , 本身有待不 T抽AP P玫a t1O n 仗 咖 I周曲Min j ng 断完善 , 各稀土矿区地质特征上的不同 , 使现 在的方法尚具有一定的局 限性 。 例如 , 对于 埋藏较深的厚矿体 , 或者地表富风化壳中部 反而很贫的所谓 “表露 式 ” 矿体 , 或者风化壳 底板处于地下水位以下较深的矿体等 , 实现 原地浸析采矿尚有一 系列的问题值得我们去 研究 、 去解决 。 参考文献 汤淘忠 ,李茂楠 . 矿业研究与开发 . 19 97 , 6 1 2 汤询忠 ,李 茂楠一种提高稀土矿原 地浸析采 矿母 液收集 率的有效方法 水封闭法 . 全国第一届溶解采矿学术 会论文选集 , 19 96 , 1 0 收稿日期 199 7 一12一09 M日为o di nSit oi nIon . 曲印由闭 Rar eD助h tMet a lMl n e 助di t s FUt o 花 Ta ng 知 n比ong U Ma onan Ya ngDh a 晓脸d翻山I劝公川幻o f T时浏叻 A目如dT比 加, 加以七目 ra民 朗r伪 皿比因 dl x e 斌1 5 a i k目o f n以犯lr即限 倒七 n污。山陀 e i d以幻v 〔 碑卿 d已c x让.b比ny h e t de卯咙仪电运助d e创血出 嘛 , t b e 如目咖咯 厂以龙岛o f h t e m i n加g . dle e比in卜刀lo t】a e比 .加加gin嗯血口 , 朗d沁切闭仪笼, 触 奴加川匆因 d月为j ta nd目va na t罗 a S 百a l l a s 妞免 f aPP 压月 口叨 o f 奴如 ch mj n」ng 皿屺山目 i n匆灿i n 加 , 场“卜月m reea r 也me因 过 触 二留. 伪叨d 山ve l印 血加坦代 和尸份山 U嫂hi n S如 助花 .州么me川 。” 刀 e C比m七川m加加吕 rd e inh t e 1 9 70 5i nC地明 . Th i s 奴b 刀勾u e fn加.别时田戈m勿吨 助d i d改目 v ana t罗 O f加也 me么闭 口 ”刀e a t脚 e se nta ndh t e 曲仪山 n 上接第4页 A伙扣 tM七 姆 P找 X巴岛仗Yin劝a n l无别十Zi n 6 Mi n e Cb e n 劝yo u 〔初如伪即甘了吐幻C. 甲叨r加叻. 加岭助姆 M沁 A如自,dT比户侧,沁切习。。当址凶y 奴 功加吧拼优. 试 y恤由叨b 目 一皿 。”ne a tp乙 We恤v e e 明目a U胜月 o n阮加, o f h e t 以刃山山留,垃坦山川加g, 此触 ””ne P找又e 滔的dpu to f , .月 h e t 加卿哑 Dt 时 v七沁D S 皿触 1种叱i nPo t bl哪 助尸份山 S加加Wb习e n翔山 un口g m j 晚司 NOD 一比如口一卿犷由喇吨 劝吧e . c物g 业也叻 M加e 八 飞 。 公6 1 护 求 {欢迎 订 阅 君 自 _ 欢迎投 稿 件令各兮杏兮杏今乡协乡今乡今乡协