[發(fā)明專(zhuān)利]離子型稀土原地浸礦再吸附銨根離子臨界濃度的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710370830.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107217141B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦磊;王觀石;曹小晶;彭陳亮;邱廷省
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22B3/14
• 分類(lèi)號(hào): C22B3/14;C22B59/00
• 代理公司: 贛州凌云專(zhuān)利事務(wù)所 36116
• 代理人: 曾上

本發(fā)明涉及離子型稀土原地浸礦再吸附銨根離子臨界濃度的計(jì)算方法，適用于原地浸礦注液浸取劑溶液的參數(shù)設(shè)計(jì)和母液回收過(guò)程工藝的監(jiān)控。本發(fā)明包括第一步：杯浸試驗(yàn)；第二步：計(jì)算礦體化學(xué)平衡常數(shù)K和反應(yīng)物的摩爾比n；第三步：測(cè)試土體參數(shù)；第四步：測(cè)試浸取液中稀土離子濃度；第五步：理論銨根離子臨界摩爾濃度計(jì)算；第六步：原地浸礦工藝中銨根離子臨界摩爾濃度計(jì)算。本發(fā)明為監(jiān)控原地浸礦過(guò)程中稀土離子的運(yùn)動(dòng)軌跡提供了可行的方法，同時(shí)也為浸取劑的注液濃度提供了科學(xué)合理的依據(jù)。結(jié)果表明，在浸取過(guò)程中添加計(jì)算的銨根離子臨界摩爾濃度時(shí)，反應(yīng)平衡后浸取液中稀土離子濃度與原濃度的變化率小于5％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子型稀土原地浸礦再吸附銨根離子臨界濃度的計(jì)算方法，適用于原地浸礦注液浸取劑溶液的參數(shù)設(shè)計(jì)和母液回收過(guò)程工藝的監(jiān)控。

背景技術(shù)

原地浸礦工藝具有資源回收率高、綠色、環(huán)保、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于成礦面積非常大和單位面積內(nèi)資源量非常小的離子型稀土資源，原地浸礦工藝具有難以被其它工藝完全替代的優(yōu)勢(shì)，已成為國(guó)家大力推廣應(yīng)用的離子型稀土礦開(kāi)采工藝。原地浸礦工藝是在稀土礦區(qū)內(nèi)按照一定的孔網(wǎng)參數(shù)布置注液孔，通過(guò)注液孔向礦體內(nèi)注入浸取劑溶液，使其與稀土離子發(fā)生交換反應(yīng)，再通過(guò)注液孔注入上清液，稀土離子進(jìn)入上清液中形成稀土母液，稀土母液從收液工程流出，用沉淀劑沉淀母液中的稀土，實(shí)現(xiàn)資源回收的目的。

顯然，影響稀土資源回收的因素很多，主要包括浸取劑的性質(zhì)，注液系統(tǒng)的布置，收液系統(tǒng)的布置，以及稀土母液在礦土流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的再吸附作用。在這些因素中大部分可以通過(guò)工程直接控制浸取劑的效果，只有再吸附作用發(fā)生在工程內(nèi)部，只能通過(guò)監(jiān)控推測(cè)相應(yīng)的效果。

前人已通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，再吸附作用的影響因素主要包括：礦土原礦品位，母液中稀土離子濃度和銨根離子濃度。認(rèn)為當(dāng)?shù)V土原礦品位和稀土離子濃度為定值時(shí)，銨根離子濃度必須要大于某一值，否則母液中的稀土離子會(huì)再次吸附到礦土中去，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為原地浸礦再吸附現(xiàn)象，此時(shí)銨根離子濃度的值，稱(chēng)之為再吸附作用銨根離子臨界濃度。

母液中的稀土離子在礦土中發(fā)生再吸附作用的實(shí)質(zhì)是：稀土離子與銨根離子發(fā)生置換反應(yīng)，當(dāng)銨根離子濃度較高時(shí)，稀土礦體表面的稀土離子被銨根離子置換下來(lái)，進(jìn)入到母液中；當(dāng)銨根離子濃度較低時(shí)，母液中的稀土離子進(jìn)入到稀土礦土表面，發(fā)生再吸附現(xiàn)象。整個(gè)再吸附過(guò)程是一個(gè)可逆發(fā)應(yīng)過(guò)程。本文明將某一具體地方的離子型稀土礦土作為一個(gè)整體，得到浸取劑(用銨鹽表示)與稀土離子的反應(yīng)方程式：

關(guān)系式(1)中：B·RE_(ads)為吸附態(tài)的稀土離子化合物；為溶液中的銨根離子；NH_4(ads)為吸附態(tài)的銨根離子；為溶液中的稀土離子；n為反應(yīng)物的摩爾比。

化學(xué)平衡常數(shù):

關(guān)系式(2)中：K為化學(xué)平衡常數(shù)；為溶液中游離的稀土離子摩爾濃度，單位：mol/L；為溶液中銨根離子摩爾濃度，單位：mol/L；為吸附態(tài)的稀土離子摩爾濃度，單位：mol/L；為吸附態(tài)的銨根離子摩爾濃度，單位：mol/L。

可以通過(guò)關(guān)系式(2)的化學(xué)平衡常數(shù)，計(jì)算某一具體離子型稀土礦在進(jìn)行原地浸礦過(guò)程中的發(fā)生再吸附作用時(shí)的銨根離子臨界濃度。

在推廣原地浸礦工藝的10余年中，工程技術(shù)人員根據(jù)他們的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了關(guān)于在原地浸礦過(guò)程中避免出現(xiàn)再吸附現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)：①注液時(shí)硫酸銨的質(zhì)量濃度維持在2％～4％，可以保證出液時(shí)母液中含有較高質(zhì)量濃度的銨根離子；②在收液尾期，注頂水沖洗礦土?xí)r，頂水中仍然含有一定量的銨根離子，避免浸出液中的稀土離子再吸附到礦土中。但在整個(gè)工藝工程中，缺少了監(jiān)控環(huán)節(jié)，無(wú)法知道稀土離子是否發(fā)生再吸附過(guò)程，同時(shí)也缺少對(duì)銨根離子濃度的量化標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法明確工藝參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種離子型稀土原地浸礦再吸附銨根離子臨界濃度的計(jì)算方法。