[發(fā)明專利]離子型稀土原地浸礦硫酸銨用量的計算方法

有效

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• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107190144B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 秦磊;王觀石;鄧振鄉(xiāng);羅嗣海;龍平
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C22B3/14
• 分類號: C22B3/14;C22B59/00
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

本發(fā)明涉及離子型稀土原地浸礦硫酸銨用量的計算方法，適用于原地浸礦浸取劑溶液用量的參數(shù)設計。本發(fā)明包括第一步，杯浸試驗；第二步，計算礦體化學平衡常數(shù)K和反應物的摩爾比n；第三步，計算硫酸銨最小理論單耗；第四步，計算用于維持反應濃度的硫酸銨用量；第五步，計算硫酸銨最大理論單耗。本發(fā)明綜合考慮各種情況，以化學平衡常數(shù)為出發(fā)點，考慮現(xiàn)場實際情況，提出了硫酸銨單耗的最小值和最大值的計算方法，為合理確定浸取劑硫酸銨的用量提供了理論基礎。應用本發(fā)明確定的浸取劑硫酸銨用量科學合理，與實際得到的稀土浸取率誤差僅在5％以內(nèi)。

技術領域

本發(fā)明涉及離子型稀土原地浸礦硫酸銨用量的計算方法，適用于原地浸礦浸取劑溶液用量的參數(shù)設計。

背景技術

原地浸礦工藝具有資源回收率高、綠色、環(huán)保、適應性強等優(yōu)點，對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，已成為國家大力推廣應用的離子型稀土礦開采工藝。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，再通過注液孔注入上清液，稀土離子進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，實現(xiàn)資源回收。

顯然浸取劑的用量對原地浸礦的資源回收率具有重要的影響，主要包括兩方面。一方面，浸取劑用量過小，在礦土中的浸取劑含量就較低，不能與礦土中的稀土離子發(fā)生充分反應，礦土中剩余大量可以被交換出來的稀土離子，降低了資源的回收率。另一方面，浸取劑用量過大，既浪費了生產(chǎn)原料，增加了生產(chǎn)成本，也會造成更多的氨氮等廢水在礦土中的殘留，破壞生態(tài)環(huán)境。

原地浸礦過程是一個浸礦劑遷移進入礦體、離子交換和稀土離子遷移流出地表的過程。目前的研究表明，原地浸礦過程中浸取劑主要分為兩部分，一部分為浸取劑中陽離子與礦體中的稀土離子發(fā)生置換反應，這部分消耗的硫酸銨與浸出的稀土離子氧化物的質量比，稱之為最小理論單耗；另一部分為在礦土中浸取劑與稀土離子發(fā)生置換反應時提供一定的浸取劑陽離子濃度環(huán)境，該部分的浸取劑，可以通過工程，對母液進行處理后返回至配液池重新使用，稱為維持反應濃度的硫酸銨用量，這兩部分硫酸銨用量之和，稱之為硫酸銨最大理論單耗。

原地浸礦的離子交換過程是可逆反應，將具體某一地方的離子型稀土礦土作為一個整體，得到浸取劑(用銨鹽表示)與稀土離子的反應方程式：

關系式(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為反應物的摩爾比。

化學平衡常數(shù):

關系式(2)中：K為化學平衡常數(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。

可以通過關系式(2)的化學平衡常數(shù)，計算具體某一種離子型稀土原地浸礦過程中的硫酸銨的用量。

在推廣原地浸礦工藝的十余年中，工程技術人員根據(jù)他們的工作經(jīng)驗總結了一些關于硫酸銨用量的規(guī)律：一般原地浸礦的硫酸銨單耗為3—15t/t。在實際的注液過程中硫酸銨的用量更多的依賴技術人員的經(jīng)驗，缺少相應的理論依據(jù)。因此從理論上建立一套科學合理的計算硫酸銨用量的方法，既可以克服經(jīng)驗主義的缺陷，也能夠為工程的標準化提供可靠的依據(jù)，對現(xiàn)實生產(chǎn)具有重要意義。

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硫酸銨用量的計算方法。

本發(fā)明的技術方案：一種離子型稀土原地浸礦硫酸銨用量的計算方法，包括以下步驟：

第一步，杯浸試驗；