一种针对风化壳淋积型稀土尾矿中离子交换态铵的高效复合洗脱剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种针对风化壳淋积型稀土尾矿中离子交换态铵的高效复合洗脱剂，它为复合金属盐和酸形成的混合水溶液，其中复合金属盐对应的金属元素为K、Na、Li、Ca、Mg、Fe、Al中的两种以上，酸为盐酸、草酸、柠檬酸、苹果酸等中的一种或几种。本发明专利技术所述洗脱剂对残留的离子交换态铵去除率高，洗脱速率较快，抑膨效果好；且涉及的制备方法简单、操作方便，成本低，经济环保，适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种针对风化壳淋积型稀土尾矿中离子交换态铵的高效复合洗脱剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种风化壳淋积型稀土尾矿中离子态铵的高效复合洗脱剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]风化壳淋积型稀土矿(离子吸附型稀土矿)，富含中重稀土，是我国特有的矿产资源，也是战略资源，主要分布在江西、福建、广东、湖南、广西、云南、浙江等南方七省区。该类矿中稀土主要以水合或者羟基水合阳离子富集在以高岭土等为主的黏土矿物中，通常采用原地浸出工艺进行开采。
[0003]原地浸出过程中主要以铵盐作为浸取剂浸出稀土，铵盐由注液孔进入矿体，与吸附在黏土矿物表面的稀土离子发生离子交换反应，进而将稀土离子浸出。其中，以铵盐为浸矿剂的原地浸出工艺因具有浸取率高、不破坏矿区原有的地形和地貌等优势，被广泛应用于风化壳淋积型稀土矿的开采中。然而，浸矿过程大量浸取剂的使用导致铵盐残留在尾矿中，其缓慢释放对矿区生态产生严重影响。据统计，每生产1吨的稀土氧化物需要消耗7
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12吨硫酸铵，因此，残留铵盐处理已成为稀土矿山绿色开采的关键所在。稀土矿中残留铵的存在形式可分为三种:水溶态铵、固定态铵和离子交换态铵。稀土尾矿中水溶态铵主要以氢键和范德华力等弱力吸附在粘土矿物上；固定态铵主要以固定态吸附在粘土矿物表面后固定在层与层之间。稀土尾矿中离子交换态铵占80％以上，主要以离子交换态吸附在粘土矿物表面，吸附在粘土矿物层间的离子交换态铵需要用半径相似的金属离子进行交换洗脱下来。离子交换态铵因含量大，是造成氨氮污染的主要原因。
[0004]实际在处理氨氮的过程中，稀土尾矿中的黏土矿物加入低渗的淋洗剂后会发生膨胀、分散等物理和化学作用，导致发生山体滑坡等地质灾害；且加入不适于植物生长的淋洗剂会二次破坏矿区环境。因此，高效环保淋洗剂的开发将对稀土矿山生态环境建设意义重大。目前现有淋洗剂工作主要关注总氮洗脱，大多使用单一盐，洗脱剂用量大，淋洗效率低，淋洗剂成本高，洗脱工艺复杂；且由于稀土尾矿中粘土矿物的变化影响离子交换态铵含量，不同深度，不同粒度的稀土尾矿中粘土矿物组成、含量差别很大。因此从降低生产成本，提高淋洗效率方面出发，对复配淋洗剂复配比例的研究非常必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种用于去除风化壳淋积型稀土矿离子交换态铵的高效洗脱剂，该洗脱剂对残留的离子交换态铵去除率高，洗脱速率较快；成本低，经济环保，应用前景广阔；且涉及的制备方法简单，操作方便，适合推广应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种针对风化壳淋积型稀土尾矿中离子交换态铵的高效复合洗脱剂，它为复合金
属盐和酸形成的混合水溶液；其中，复合金属盐对应的金属元素为K、Na、Li、Ca、Mg、Fe、Al中的两种以上；酸为盐酸、草酸、柠檬酸、苹果酸等中的一种或几种。
[0008]上述方案中，所述高效复合洗脱剂的pH值为3～6。
[0009]进一步地，所述复合金属盐对应的金属元素为K、Na、Li、Ca、Mg、Fe、Al中的两种，其摩尔比为1:4～4:1。
[0010]上述方案中，所述复合金属盐为可溶性盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、甲酸盐、乙酸盐等中的一种或几种。
[0011]上述方案中，所述复合金属盐的浓度(总浓度)为0.02～0.2mol/L。
[0012]上述一种针对风化壳淋积型稀土尾矿中残留铵盐的高效复合洗脱剂的制备方法，包括如下步骤：
[0013]1)分别配制不同浓度的金属盐的水溶液；
[0014]2)将所得不同浓度金属盐的水溶液按比例混合均匀，得复合金属盐溶液，然后添加酸调节所得混合液的pH值，即得所述复合盐高效洗脱剂。
[0015]优选的，所述复合金属盐为钾盐和镁盐。
[0016]进一步地，所述复合金属盐由氯化钾和氯化镁组成。
[0017]优选的，所述氯化钾和氯化镁的摩尔比为7:(3～4)。
[0018]优选的，所述pH值为4～5。
[0019]将上述方案所述高效复合洗脱剂应用于风化壳淋积型稀土尾矿中离子交换态残留铵盐进行洗脱，对残留的离子交换态铵去除率高，洗脱速率较快，并表现出较好的抑膨效果。
[0020]本专利技术的原理为：
[0021]残留铵盐在矿体中主要以水溶态和可交换态等赋存状态存在，针对洗脱效率受诸多因素的影响(如离子特性、金属离子的渗透性、扩散性和交换能力等)，本专利技术利用复合洗脱剂能对离子交换态铵的作用，并进一步采用少量酸调节pH值，可有效克服传统洗脱剂洗脱效率不高，洗脱速率偏低，成分复杂等问题；本专利技术所述洗脱剂在简单的配方条件下，即可实现残留铵盐的高效洗脱，同时不会对环境带来二次污染，适合推广应用。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0023]1)本专利技术所述复合盐高效洗脱剂成本低，淋洗效率高，洗脱工艺简单；
[0024]2)抑膨效果好，不会造成稀土尾矿中粘土矿物的膨胀，有效防止山体滑坡等问题；
[0025]3)渗透率高，可有效克服矿体之间的粘滞阻力，加大扩散，提高洗脱速率；
[0026]4)功能多样，在浓度差的作用下可以防止氨氮的反吸附，且淋洗剂的使用量少，使洗脱剂成本减少；
[0027]5)本专利技术所述复合盐高效洗脱剂有利于尾矿植物的复垦，具有较好的环境保护作用；
[0028]6)本专利技术所述复合洗脱剂可实现对矿体残留铵盐的高效脱除，显著降低因残留铵盐缓慢释放对环境造成的严重影响，为稀土绿色矿山的建设提供新思路。
附图说明
[0029]图1为实施例1所得高效复合洗脱剂的抑膨性能测试结果。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]以下实施例中，采用的稀土尾矿样品在稀土矿原地浸出的矿山山腰，山顶和山底300
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400cm深处采集稀土尾矿，为了减少一些腐殖质层和杂质对实验处理的影响，首先对所采集的稀土尾矿进行除杂，冷冻干燥，过筛得到所需要的样品。离子态铵在氨的形态中占比最大，通过连续分级洗脱法，用二次水洗脱掉以氢键和范德华力结合的水溶态铵。离子态的铵主要与黏土矿物表面大量的羟基活性位点结合；可以通过离子交换的形式被金属盐溶液洗脱下来，因此该专利技术主要针对的是离子交换态铵的洗脱。
[0032]实施例1
[0033]一种针对风化壳淋积型稀土尾矿中离子交换态铵的高效复合洗脱剂，其制备方法包括如下步骤：
[0034]将700mL浓度为0.1mol/L的氯化钾溶液与300ml浓度为0.1mol/L的氯化镁溶液混合均匀，向所得复合金属盐溶液中滴加几滴(约5mL)浓度为0.01mol/L的苹果酸溶液，调节复合金属盐溶液的pH为5，即得所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对风化壳淋积型稀土尾矿中离子交换态铵的高效复合洗脱剂，其特征在于，它为复合金属盐和酸形成的混合水溶液；其中，复合金属盐对应的金属元素为K、Na、Li、Ca、Mg、Fe、Al中的两种以上；酸为盐酸、草酸、柠檬酸、苹果酸中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的高效复合洗脱剂，其特征在于，所述高效复合洗脱剂的pH值为3～6。3.根据权利要求1所述的高效复合洗脱剂，其特征在于，所述复合金属盐对应的金属元素为K、Na、Li、Ca、Mg、Fe、Al中的两种，其摩尔比为1:4～4:1。4.根据权利要求1所述的高效复合洗脱剂，其特征在于，所述复合金属盐为可溶性盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、甲酸盐、乙酸盐中的一种或几...

【专利技术属性】
技术研发人员：余军霞，李小菊，池汝安，李小娣，郭莉，周如意，欧阳泽，汪荣，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：