[發(fā)明專利]一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦抑膨助劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN114934200A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周芳;張鐿馨;張立森;馮健;張子赟;池汝安
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B3/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李欣榮

本發(fā)明公開了一種用于風(fēng)化殼淋積型稀土礦抑膨助劑，由稀土礦腐殖層通過堿提制備而成；主要制備步驟包括：將稀土礦所在的腐殖層取適量與堿液按比例混合均勻，充分反應(yīng)2～3h，通過離心進(jìn)行分離，取得過濾后的濾液即得可溶性腐殖酸鉀基抑膨助劑。本發(fā)明所得抑膨助劑在礦山浸取過程中，能有效抑制黏土礦物吸水膨脹，加快浸取劑在礦體中的滲透速度；并為保護(hù)環(huán)境，保護(hù)土壤，防止山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害做出積極影響；采用的原料無毒無害，取自天然環(huán)境，且在采礦浸取過程中加入量少，可有效兼顧良好的成本和環(huán)保效益，屬于一類具有較好發(fā)展前景的抑膨助劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦抑膨助劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

我國風(fēng)化殼淋積型稀土礦是世界上獨(dú)一無二的礦種，具有巨大的商業(yè)價值。黏土礦物是風(fēng)化殼淋積型稀土礦在開采過程中重要的組成部分，在礦山進(jìn)行原地浸出的過程中，稀土礦中的黏土礦物吸水膨脹，失水收縮，會發(fā)生固-液、液-液等物理化學(xué)變化，使黏土礦物發(fā)生膨脹與分散遷移，堵塞多孔介質(zhì)，增加滲流阻力，從而影響稀土礦的浸出時間和浸出率。

風(fēng)化殼淋積型稀土礦在浸取過程當(dāng)中因為原地浸出使得液體通過山體的過程當(dāng)中導(dǎo)致圖層間隙發(fā)生吸水膨脹，容易引起水土流失和山體滑坡等問題。不僅會使滑坡的礦體無法開采，浪費(fèi)寶貴的稀土資源，還會毀壞礦體下的農(nóng)田，造成安全問題和環(huán)境問題。為防止山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，一般采用土體改良的方法增加山體穩(wěn)固性，減少山體滑坡。其中化學(xué)改良法的應(yīng)用最為廣泛，但這種方法在一定程度上會污染地下水，影響生態(tài)環(huán)境。

傳統(tǒng)的原地浸出工藝會增加水層間隙，使礦體表面水膜厚度變大，不僅影響浸出效率，還會影響礦體安全。現(xiàn)有研究中提出的大多數(shù)抑膨助劑為額外添加合成物、在助浸過程中可能在礦體中存在殘留，進(jìn)而影響土壤自身生態(tài)平衡，且實(shí)際應(yīng)用中不利于保證產(chǎn)量，同時存在成本較高等問題。因此，急需進(jìn)一步探索合適的環(huán)保型抑膨助劑，在不影響稀土浸出率的前提下降低資源消耗、減少環(huán)境污染和存在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)風(fēng)化殼淋積型稀土礦的實(shí)際應(yīng)用中高效浸出的同時抑制黏土礦物吸水膨脹導(dǎo)致的礦體失穩(wěn)等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦抑膨助劑，該抑膨助劑制備過程高效低耗，簡易實(shí)用，在礦山開采過程中能夠有效抑制黏土礦物的膨脹，促進(jìn)稀土浸出，實(shí)現(xiàn)安全采礦和環(huán)境保護(hù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種風(fēng)化殼淋積型稀土礦抑膨助劑，通過對稀土礦腐殖層礦樣進(jìn)行原位堿提制備。

優(yōu)選的，所述稀土礦腐殖層礦樣為風(fēng)化殼淋積型稀土礦原地開采過程中的腐殖層土樣；通過地質(zhì)勘測分析腐殖層所在范圍并進(jìn)行取樣。

優(yōu)選的，所述抑膨助劑通過對風(fēng)化殼淋積型稀土礦的腐殖層礦樣進(jìn)行原位堿提制備。

優(yōu)選的，所述堿提采用堿液，堿液優(yōu)選為氫氧化鉀溶液，其濃度為0.08～0.2mol/L；氫氧化鉀溶液濃度過低時，不能充分反應(yīng)，進(jìn)而造成腐殖酸鉀產(chǎn)率低等問題；隨著氫氧化鉀溶液濃度的增加，反應(yīng)到達(dá)飽和，不僅不能提高腐殖酸鉀產(chǎn)率，還會增加溶液中氧化鉀的含量，降低產(chǎn)品的純度，同時增加生產(chǎn)成本。

上述方案中，所述腐殖層礦樣與氫氧化鉀溶液的質(zhì)量比為1:(4～8)。

上述方案中，所述堿提步驟包括將腐殖層礦樣與氫氧化鉀溶液混合均勻，靜置充分反應(yīng)2～3h。

進(jìn)一步地，對腐殖層礦樣進(jìn)行堿提后，采用pH調(diào)節(jié)劑對離心后濾液進(jìn)行調(diào)節(jié)使所得抑膨助劑的pH值至4.0～5.0。

上述方案中，所述pH調(diào)節(jié)劑可選用稀鹽酸或稀硫酸等，濃度為0.1～1mol/L。

優(yōu)選的，所述pH調(diào)節(jié)劑選用濃度為0.2mol/L的稀鹽酸。