【摘要】：離子型稀土礦是我國特有的一種稀土資源,從這種礦物中提取稀土通常使用硫酸銨作為浸出劑。為深入理解浸出劑初始pH值對離子型稀土礦微觀結(jié)構(gòu)的影響,本文研究了離子型稀土礦浸出前后的工藝礦物學(xué),分析了在不同初始pH浸出劑下,離子型稀土礦浸出過程中的界面反應(yīng),探討了浸出過程中的反應(yīng)機理,并以實驗結(jié)果為基礎(chǔ)建立了離子型稀土礦浸出過程中zeta電位的模擬公式。首先,為研究離子型稀土礦浸出前后的工藝礦物學(xué),本文以柱浸實驗為基礎(chǔ),通過XRD,MLA,FT-IR,XPS,SEM等多種測量手段對稀土原礦與浸出尾礦的表面組成和結(jié)構(gòu)進行對比分析。研究結(jié)果表明:離子型稀土礦主要由高嶺石、鉀長石、石英、金云母、褐鐵礦等礦物組成,稀土含量僅含0.12%左右;浸出過后Al、RE、Fe、O元素相對含量下降,K、Si元素含量相對上升;Al減少的主要原因是高嶺石、褐鐵礦、金云母等礦物與浸出劑發(fā)生溶解反應(yīng)造成的,浸出后礦體結(jié)構(gòu)遭到破壞;Fe減少的主要原因是部分氧化鐵膠體被溶解以及浸出過后離子型稀土礦中的水合鐵離子進入到了溶液中。鉀長石、石英等礦物在浸出過程中基本不參與反應(yīng);元素N在稀土原礦中主要以有機物的形式存在,浸出后稀土礦中發(fā)生了離子交換反應(yīng),大量N元素以-NH_2鍵存在于尾礦中,有機態(tài)N大量減少。Al、Fe等元素隨著礦體的部分溶解而進入到溶液中,使浸出液含有雜質(zhì)。其二,本文分析了在不同初始pH浸出劑下,離子型稀土礦浸出過程中的界面反應(yīng),并運用現(xiàn)有理論解釋了在高酸度下稀土浸出率降低的原因。研究表明:浸出劑的pH會影響浸出液中稀土的含量。隨著浸出劑pH的降低,溶液中稀土濃度先降低后升高,當初始pH=4.5時,稀土浸出率為96.7%到達最高值;隨著浸出劑初始pH的降低,鋁濃度呈一直升高趨勢;稀土運移實驗也表明,當浸出劑初始pH=4.5時,稀土運移受到的阻滯最小。對稀土懸浮液的zeta電位分析可以解釋這種現(xiàn)象:隨著pH的降低,稀土礦的zeta電位由負值逐漸增大到正值,土壤膠體表面對NH_4~+的吸引力逐漸減小,當zeta電位大于零時,土壤膠體表面開始排斥NH_4~+,阻礙了稀土離子交換反應(yīng)的進行,稀土浸出率減小。其三,本文建立了離子型稀土礦表面的zeta電位模型,使用該模型的zeta電位計算值與電泳法測出的zeta電位實驗值進行了比較,結(jié)果表明:利用該公式對不同初始pH值下離子型稀土礦zeta電位的模擬值最大偏差為1.336mV,對不同NH_4~+離子濃度下離子型稀土礦zeta電位的模擬值最大偏差僅2.068mV,因此該模型能較好的對離子型稀土礦的zeta電位進行模擬。綜上,本文研究了離子型稀土礦浸出前后微觀結(jié)構(gòu)的變化,還對離子型稀土浸出過程中的界面反應(yīng)行了分析,這為離子型稀土的開發(fā)提供相關(guān)的理論支持。
【圖文】：

6圖 1.1 Stern 雙電層模型表明：固體表面的電位值總是大于 stern電解質(zhì)溶液的濃度和種類有相當大的關(guān)行解釋，所以 stern 提出了擴散雙電層模了黏土表面電荷的靜電引力，但這些離。因此在擴散雙電層模型中，異電荷離子地排列，而是越靠近黏土顆粒表面的異的異電荷離子分布密度越小，如下圖所示在擴散雙電層理論中，Stern 設(shè)置了一個

圖 1.2 黏土礦物吸附陽離子示意圖ta 電位與稀土浸出的聯(lián)系位可用來表征溶液中懸浮液的穩(wěn)定存在程度，另外也可研究表征溶液表面組成性質(zhì)。李宏亮[32]等人測量了當體系鈣離子濃度不同、pH 值不嶺土表面測得的 zeta 電位的影響情況，從而得到體系離子在顆粒表面的研究發(fā)現(xiàn)：當 pH 值在 9 以下時，隨著體系堿度的增強，zeta 電位的絕勢發(fā)展，主要原因在于端面兩個晶面上吸附 H+的能力不斷減弱，，反之、增加；Wang P.等研究了 pH 值的酸堿度和溶質(zhì)的區(qū)別對黏土礦物表況，研究表明二價比單價陽離子使黏土的 zeta 電位降低的程度更高[33]。2+濃度越來越大，黏土表面的電位往 0 的方向趨近，黏土表面電位變化高嶺土底面的量增加有關(guān)。李忠意等擬對包鋁石英砂進行研究，根據(jù)強弱為判斷依據(jù)，測定實驗中礦物的表面 Zeta 值，表面包鋁石英砂的 鋁的濃度、溶液中所含離子濃度兩個因素關(guān)聯(lián)，且與兩者的變化情況呈
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TF845

【參考文獻】

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本文編號：2710812