離子吸附型稀土礦（RE）是我國特有的一種稀土礦種,主要賦存在高嶺土、伊利石等黏土礦物中,可通過化學和生物作用解離出稀土離子。目前稀土的開采通常采用銨鹽作為浸取劑,通過原地浸礦技術,稀土礦中的稀土離子被浸礦液更為活潑的陽離子置換出來,最后從收集的稀土母液中提取所需要的稀土資源。一方面,在銨鹽原地浸礦過程中,浸礦劑濃度高、浸取時間長,與之相伴的環(huán)境問題日益凸顯,包括礦區(qū)植被破壞、帶走原礦土壤中的鎂等營養(yǎng)元素、大量廢水氨氮超標等,生態(tài)系統(tǒng)極難治理和修復;另一方面,由于持續(xù)性的注入浸礦液,稀土礦體在飽水條件下極易被破壞,稀土礦體中的稀土離子與浸礦液中的陽離子發(fā)生強烈的置換反應,必定會導致礦體內(nèi)部孔隙結構發(fā)生改變;此外,按照等價交換原則,要解吸等量的稀土元素,不同價態(tài)的陽離子置換進入礦體的數(shù)量存在倍數(shù)的差別,在多方面的影響下,對稀土礦體“次生孔隙結構”的演化極有可能產(chǎn)生不同結果,稀土礦體孔隙結構動態(tài)演化成為浸礦液良好運移滲透的關鍵所在。因此,只有對不同價態(tài)離子交換過程稀土礦體微觀結構進行研究,才能判明不同價態(tài)陽離子化學置換過程稀土礦體孔隙結構的動態(tài)演化規(guī)律及其機制,同時為開發(fā)新型綠色環(huán)保浸礦液提... 

【文章來源】：江西理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

礦物表面雙電層示意圖：A-內(nèi)層(定位離子層)；B-緊密層(Stern層)；C-滑移面；D-擴散層(Guoy層)；0-表面總電位；-斯特恩層的電位；-動電位；-緊密層的厚度

第二章多孔介質(zhì)微細顆粒運移原理解析12作用誘發(fā)稀土礦體中大孔隙數(shù)量減少，中、小孔隙數(shù)量上升，礦體孔隙結構由大孔隙向中、小孔隙動態(tài)演化，隨著離子交換結束，孔隙結構再次由中小孔隙向大孔隙動態(tài)演化，整個礦體孔隙結構回復到原先狀態(tài)。浸礦過程中礦體孔隙結構動態(tài)的變化正是微細顆粒的吸附解析過程導致的，離子型稀土微細顆粒吸附解析原理如下：采用含有NH4+的NH4Cl溶液浸礦，如圖2.1a所示，浸礦開始時，浸礦液中充滿了NH4+和Cl-，離子交換作用伴隨了溶液中1+價態(tài)離子向3+價態(tài)離子的轉(zhuǎn)變，浸礦溶液的離子強度增加，如圖2.1b所示，試樣內(nèi)部粘土膠體顆粒雙電層被壓縮，引起膠體顆粒與礦物表面之間的范德華引力和雙電層斥力失去平衡，致使礦體中大量微細顆粒沉積在礦物表面，造成孔隙堵塞，使得大尺寸孔隙變?yōu)橹行〕叽缈紫叮S著礦體中離子置換反應的減弱，大量3+價態(tài)稀土離子脫離浸礦母體，在浸礦液持續(xù)滲流作用下，礦體孔隙中充斥的溶液由3+價態(tài)向1+價態(tài)轉(zhuǎn)變，溶液離子強度降低，如圖2.1c所示，試樣內(nèi)部粘土微細顆粒雙電層厚度再次增加，雙電層斥力再次占據(jù)優(yōu)勢，礦物表面所吸附的大量微細顆粒得到釋放，孔隙回復原狀，整個礦體孔隙結構出現(xiàn)由中小孔隙向大孔隙轉(zhuǎn)變，因此，稀土礦體浸礦過程的離子交換作用誘發(fā)礦體內(nèi)部微細顆粒的沉積與釋放，導致礦體內(nèi)部孔隙結構動態(tài)演化，在一定程度上抑制了浸礦溶液在礦體中的滲流，延緩了浸礦母液的回收速速率。圖2.1微細顆粒雙電層示意圖

第三章離子型稀土浸礦試驗及分析方法13第三章離子型稀土浸礦試驗及分析方法3.1主要試驗材料及儀器裝置3.1.1離子吸附型稀土礦原料本文試驗使用的稀土礦原料來自于江西龍南某離子型稀土礦。由于風化殼礦體疏松，取樣時要開挖除去稀土礦體表面的浮土，盡可能取具有代表性的稀土礦，現(xiàn)場采樣示意圖如圖3.1所示。首先在稀土礦體上開挖較大的粗坯，尺寸約為1m×1m×0.5m，其次沿周邊用竹片和鋼絲將礦樣扎緊，在礦樣底部小心掏槽，將薄木板小心插入礦樣底部，將礦樣取出，利用此法取出多塊礦樣粗坯后妥善保護運至實驗室[82]。獲取的原位稀土礦樣后，測定其密度、含水率、顆粒級配等物理參數(shù)以及稀土元素配分等參數(shù)。圖3.1現(xiàn)場采樣示意圖(1)稀土原礦密度和容重試驗礦樣成微紅色，表面形狀不規(guī)則且極易破裂，根據(jù)土工試驗方法標準，原狀稀土的密度與容重采用蠟封法測定[83]，測定結果如表3.1所示。表3.1稀土原礦密度測量數(shù)據(jù)表測試次數(shù)土塊質(zhì)量(g)封蠟后土塊質(zhì)量(g)排水體積(cm3)封蠟體積(cm3)土塊體積(cm3)密度(g·cm-3)平均值(g·cm-3)17.868.595.514.51.741.7529.049.6861.14.91.84326.7928.20173141.91421.8223.30163131.67529.8232.75225171.75

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]浸礦過程中離子型稀土礦體滲透性變化規(guī)律的試驗研究[D]. 黃群群.江西理工大學 2014



本文編號：3349989