低浓度硫酸铵对离子吸附型稀土的浸取动力学研究.PDF

低浓度硫酸铵对离子吸附型稀土的浸取动 力学研究 1 * 孙园园 ，许秋华，李永绣 （南昌大学稀土与微纳功能材料研究中心，江西 南昌330031） 摘 要：采用低浓度硫酸铵溶液以柱上淋洗方式在更宽的时间范围内研究了离子吸附型稀土的浸取动 2 2 3 力学。以1-  -(1) 对时间 作图所得的浸取动力学曲线由两段直线组成，证明稀土的浸出过程可t 3 以用两个阶段的内扩散控制动力学模型来描述。随着硫酸铵浓度的提高，第一阶段的浸出速率常数急剧上 升，而第二阶段的浸出速出速率常数则先增大而后降低，但两阶段浸出所对应的速率常数差别增大。结合 不同粒径颗粒样品和再吸附稀土样品浸出动力学的实验结果，认为两阶段浸出的稀土分别对应于黏土矿物 表面与内层的稀土离子，其比例随矿样粒度、形成历史和硫酸铵浓度而变化。 关键词：离子吸附型稀土；浸出；动力学；内扩散控制； 中图分类号： [1] 离子吸附型稀土是一类非常重要而又 果 之间存在着一些差异甚至是矛盾的观 独特的稀土资源。该类资源的显著特点是稀 点，主要涉及到温度和浓度的影响问题。 土不以单独矿物存在，而是以离子态被高岭 离子吸附型稀土的交换特征研究对于 石和伊利石等黏土矿物所吸附。该类矿床自 先进提取技术的确立起到了十分重要的作 [1-5] 1969年被发现以来，人们对其基本特征、地 用 。从进一步提高稀土浸取率的要求来 质地球化学和采选提取工艺开展了系统的 看，需要关注在不同浸矿剂浓度范围内稀土 [1-7] 研究 。证明离子吸附型稀土可以被各类电 离子的交换浸出问题和矿山现场由于矿层 解质溶液交换浸出，而且是可逆的。其浸出 不均匀性导致的流体动力学问题。前者包括 速度快，温度影响小。浸出效率受电解质类 热力学和动力学所反映的稀土离子浸出机 [11-16] 型、浓度、pH及浸出液固比、柱层高度与直 理 ，后者包括堆场和矿层内部的渗透性 [17] 径比 （柱比）、矿层致密度、矿粒大小和含 各向异性导致的液流方向预测与控制 。 [1] 水量等因素影响 。基于稀土离子的交换浸 在矿山原地浸析过程中，不同作业阶段 出性质，提出了以离子交换方式浸取稀土的 的浸取剂浓度不同，加上雨水或干旱导致的 工业生产流程。第一个获国家发明奖的技术 实际浓度的变化都会影响到稀土离子的浸 成果是由赣州有色冶金研究所，江西省地质 出效率。尤其是在后期顶补水浸矿过程中稀 大队和江西大学 （现南昌大学）共同完成的 土离子的浸出行为与低浓度稀土的流失和 [5] “江西稀土洗提工艺” 。 矿山环境的控制直接相关。本研究针对离子 近年来，针对原地溶浸和堆浸技术中存 吸附型稀土的交换浸出动力学进行深入研 在的问题，有关离子吸附型稀土的浸出交换 究，重点关注在较低的浸矿剂浓度下稀土离 动力学研究又重新引起了人们的重视。例 子的浸出动力学问题。为