一种浸出离子型稀土矿中离子相稀土的方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种浸出离子型稀土矿中离子相稀土的方法及其应用，所述方法包括以下步骤：1)将第一有机酸、第二有机酸和溶剂混合，得到浸矿剂溶液；2)将所述浸矿剂溶液和离子型稀土矿混合，进行反应，得到含稀土元素的浸出液；其中，所述第一有机酸和第二有机酸独立地包括乙酸、异丁酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸或抗坏血酸中任意一种或至少两种的组合。本发明专利技术通过将第一有机酸和第二有机酸复配，并结合离子交换反应和多元体系强化络合，极大抑制了稀土离子在黏土矿物上的再吸附，减少了浸矿剂用量，有效提高了离子相稀土浸出的效率。此外，残留在矿山中的浸矿剂可被微生物快速转化，加快了矿山生态恢复，实现了离子型稀土资源生态友好浸出。出。出。

【技术实现步骤摘要】
一种浸出离子型稀土矿中离子相稀土的方法及其应用


[0001]本专利技术属于稀土矿物提取
，具体涉及一种浸出离子型稀土矿中离子相稀土的方法及其应用。

技术介绍

[0002]稀土元素具有独特的光、电、磁等特性，是基础设施、科技和现代生活不可或缺的元素，近年来全球市场对稀土特别是重稀土的需求急剧增长。稀土元素在全球储量丰富，但绝大部分是轻稀土元素，而价值高、可替代性小的中重稀土储量少、缺口大。离子吸附型稀土矿是指以离子态形式被吸附剂所吸附的，可以通过离子交换的方法浸取的稀土。这里所说的吸附剂主要是自然界中广泛存在的黏土矿物和胶体粒子，它们的表面具有负电性，对阳离子具有吸附能力，尤其是对高价态离子的吸附能力更强。离子型稀土矿的独特之处在于稀土元素在风化壳内主要呈离子状态吸附于黏土和云母等矿物上，具有稀土配分齐全、放射性小、容易开采和富含中重稀土元素等特点。
[0003]目前，离子型稀土主要通过原地浸矿工艺进行开采，例如CN114703365A公开了一种用于风化壳淋积型稀土矿的复合浸取剂。该方法通过向传统硫酸铵浸矿剂中添加腐殖酸形成复合浸矿溶液，注入矿体浸出离子型稀土矿。该方法量使用硫酸铵作为浸矿剂，对矿山土壤和周围水体造成了严重的生态环境破坏和氨氮污染，并使矿区土壤酸化，N、P、K等植物营养元素失调，影响矿区生态自然恢复过程，并且过量的氨氮还会引起矿山周围土壤和地下水中氨氮超标。
[0004]为了减少稀土开采过程中的氨氮污染，硫酸镁等无氨浸矿剂被用于原地浸矿工艺，例如CN108034842A公开了一种离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，步骤如下：从采场内布设的注液孔注入一定浓度的无铵浸矿剂，与稀土矿物发生离子交换反应，得到富集稀土阳离子的母液；母液渗流、汇聚到矿层天然隔水底板或人工集液巷道搭配集液导流孔等集液工程中；再经过主运输管道输送到水冶车间，使用无铵药剂除杂沉淀，得到稀土碳酸盐，上清液循环回配液池，经过调节pH值、添加药剂后返回采场作为新的无铵浸矿剂。CN111636003A公开了一种南方离子型稀土矿的浸矿方法，沿用现有地浸矿的工程体系，包括注液井、收液巷道、导流孔、收液沟等，采用中性浸矿剂硫酸镁作为浸矿溶液，采取小水慢浸，大水淋洗的方式，利用阳离子镁交换出被黏土吸附的稀土离子和氢离子，产生可迁移的酸性溶液体系，然后通过大水淋洗使得矿体中的稀土离子随硫酸镁电解质溶液迁移出矿体而回收。但是，这种无氨浸矿剂在避免氨氮污染的同时带来了土壤中镁离子的积累，严重破坏了矿山土壤的生态稳定。
[0005]此外，在原地浸矿过程中，被浸矿剂交换出的稀土离子会再吸附在黏土矿物中，从而降低了稀土的开采率。因此，为了实现离子型稀土的高开采率必然要使用远超理论用量的浸矿剂，否则会导致大量的离子型稀土残留，因此现有浸矿剂开采稀土过程中存在严重的资源浪费。
[0006]因此，开发一种生态友好无污染，且低成本的高效浸矿技术，是亟待解决的难题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种浸出离子型稀土矿中离子相稀土的方法及其应用。本专利技术以多种有机酸组合的多元浸矿体系作为有机酸浸矿剂，通过离子交换反应，实现了稀土阳离子与有机酸根的强力络合，极大地抑制了稀土离子在黏土矿物上的再吸附，并实现了稀土离子高效的浸出效率。此外，残留在矿山土壤中的有机酸浸矿剂可被微生物快速转化，减少了离子型稀土矿山生态恢复时间，实现了离子型稀土资源低成本、高效、生态友好浸出。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种浸出离子型稀土矿中离子相稀土的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)将第一有机酸、第二有机酸和溶剂混合，得到浸矿剂溶液；
[0011](2)将所述浸矿剂溶液和离子型稀土矿混合，进行反应，得到含稀土元素的浸出液；
[0012]其中，所述第一有机酸和第二有机酸独立地包括乙酸、异丁酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、或抗坏血酸中任意一种或至少两种的组合。
[0013]离子型稀土矿的开采实质上是浸矿剂阳离子与被吸附在粘土矿物上的水合稀土离子或羟基水合稀土离子发生的离子交换反应。浸矿剂的浸矿能力强弱与浸矿剂中阳离子的电荷密度关，即电荷密度大的阳离子对稀土离子的交换能力更强。有机酸解离出的H
+
具有极高的电荷密度，与黏附在黏土矿物上的稀土离子具有很强的离子交换能力，通过质子交换作用可以使得稀土元素从矿物中浸出。并且，有机酸能够与金属元素形成配体复合物，从而降低金属元素在溶液中的饱和度，促进稀土浸出的正向进行。因此，有机酸对离子型稀土有更强的交换作用和络合能力，可以在减少浸矿剂用量的同时实现更高的稀土浸出率，减少稀土资源浪费。然而，离子置换过程是一个可逆过程，即被H
+
从黏土矿物上置换出的稀土阳离子会再吸附到黏土矿物上。单一的有机酸阴离子与稀土阳离子的结合由于二元体系络合作用限制，仍有一定数量的稀土阳离子会再吸附在黏土矿物上，导致稀土浸出的不彻底。
[0014]本专利技术以第一有机酸和第二有机酸组合的多元浸矿体系作为有机酸浸矿剂，通过离子交换反应，实现了稀土阳离子与有机酸根的强力络合，极大地抑制了稀土离子在黏土矿物上的再吸附，并实现了稀土离子高效的浸出效率。此外，残留在矿山土壤中的有机酸浸矿剂可被微生物快速转化，减少了离子型稀土矿山生态恢复时间，实现了离子型稀土资源低成本、高效、生态友好浸出。
[0015]需要说明的是，本专利技术中，“独立地”是指第一有机酸可以选择乙酸、异丁酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、或抗坏血酸中任意一种或至少两种的组合，第二有机酸可以选择乙酸、异丁酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸或抗坏血酸中任意一种或至少两种的组合，两者选择种类时互不干扰，可以选择相同的种类，也可以选择不同的种类。
[0016]优选地，所述第一有机酸和所述第二有机酸的摩尔比为(0.5
‑
1.5):(0.5
‑
1.5)，其中，第一有机酸的选择范围0.5
‑
1.5例如可以是0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5等，第二有机酸的选择范围0.5
‑
1.5例如可以是0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5等。
[0017]本专利技术中，若第一有机酸和第二有机酸的摩尔比过小，即第一有机酸的用量过少，则对离子相稀土的浸出率降低，进而使得在多元竞争络合体系中浸矿剂的络合能力降低，部分已浸出的稀土离子再吸附回黏土矿物上，造成总体的稀土浸出率降低；若第一有机酸和第二有机酸的摩尔比过大，即第一有机酸的用量过多，则造成浸矿剂浸矿成本增加，同时导致后期浸矿母液中稀土离子的分离提纯难度升高，稀土的总生产成本同步升高。
[0018]优选地，所述有机酸浸矿剂还包括第三有机酸，所述第三有机酸包括乙酸、异丁酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸或抗坏血酸中的任意一种或至少两种的组合。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浸出离子型稀土矿中离子相稀土的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将第一有机酸、第二有机酸和溶剂混合，得到浸矿剂溶液；(2)将所述浸矿剂溶液和离子型稀土矿混合，进行反应，得到含稀土元素的浸出液；其中，所述第一有机酸和第二有机酸独立地包括乙酸、异丁酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸或抗坏血酸中任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一有机酸和所述第二有机酸的摩尔比为(0.5
‑
1.5):(0.5
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1.5)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机酸浸矿剂还包括第三有机酸，所述第三有机酸包括乙酸、异丁酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸或抗坏血酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一有机酸、第二有机酸和第三有机酸的摩尔比为(1
‑
3):1:(0.1
‑
1)。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸矿剂溶液的浓度为0.02
‑
2mol/L，优选为0.05
‑
1mol/L；优选地，步骤(1)所述溶剂包括水。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合后，调节混合后的溶液的pH值；优选地，所述pH值为1
‑
5。6.根据权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庭刚，赵梦飞，李平，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：