离子型稀土开采提取技术的现状与发展

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离子型稀土开采提取技术的现状与发展

施展华1，朱健玲1，程󰀁哲1，彭海英1，徐󰀁鹏2

（１．赣州稀土矿业有限公司，江西　赣州　３４１０００；２．赣州稀土集团有限公司，江西　赣州　３４１０００）

离子型稀土矿是我国重要的战略矿产资源，其提取工艺包括浸出与萃取两个部分。结合现阶段离子型稀土矿摘 要：

的开采过程来看，浸出与萃取工艺上仍然存在一些亟待解决的问题，其中最为重要的，即是开采提取技术的创新。鉴于此，本文在分析离子型稀土开采提取技术的现状的基础上，浅析稀土提取技术未来的发展方向，以供参考。

离子型稀土矿；开采提取；原地浸矿；分离萃取关键字：

ＴＤ８６５　　Ａ　 １００２－５０６５（２０１８）１７－００４８－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Present situation and development of extraction technology for ionic rare earth extraction

SHI󰀁Zhan-hua1,ZHU󰀁Jian-ling1,CHENG󰀁Zhe1,PENG󰀁Hai-ying1,XU󰀁Peng2

（１．Ｇａｎｚｈｏｕ　ｒａｒｅ　ｅａｒｔｈ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．，Ｇａｎｚｈｏｕ　３４１０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇａｎｚｈｏｕ　ｒａｒｅ　ｅａｒｔｈ　ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．，Ｇａｎｚｈｏｕ　３４１０００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract:　Ｉｏｎｉｃ　ｒａｒｅ　ｅａｒｔｈ　ｏｒｅ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　

ｌｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．　Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｉｏｎ－ｔｙｐｅ　ｒａｒｅ　ｅａｒｔｈ　ｏｒｅｓ，　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｔｉｌｌ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｓｏｌｖｅｄ　ｕｒｇｅｎｔｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｏｆ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｉｓ，　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｏｎ－ｔｙｐｅ　ｒａｒｅ　ｅａｒｔｈ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒａｒｅ　ｅａｒｔｈ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．Keywords:　ｉｏｎｉｃ　ｒａｒｅ　ｅａｒｔｈ　ｏｒｅ；　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；　ｉｎ－ｓｉｔｕ　ｌｅａｃｈｉｎｇ；　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ

离子型稀土矿的开采提取技术，受到国内外的广泛关注。鉴于离子型稀土矿在稀土产业与科技产业中可发挥的重要作用，我国对离子型稀土的开采提取技术极为重视。自离子型稀土矿发现以来，即投入了大量的物力与人力，进行开采提取技术与资源利用方面的研究与实践。

1 离子型稀土矿资源概述

离子型稀土矿自发现以后，国内的很多科研院所即对其进行了大量的、细致的地质勘查以及成因分析等工作，结果发现，离子型稀土矿中所含的矿物相稀土相对较少，而稀土元素在矿产资源内的赋存形式也较为特殊，即离子态的形式依附于粘土矿物之上。随后大量的采选研究工作证实，通过浸出的方式，能够较好的回收离子型稀土矿中的稀土。

离子型稀土矿的原矿一般为白色或者红色的沙土混合物，其中包含粘土矿物、石英、长石等，呈无规则、疏松颗粒状。离子型稀土矿的主要地质赋存类型包括全复式与裸脚式两种，但以全复式为主。就离子型稀土矿中稀土的赋存状态来看，以羟基水合阳离子、水合阳离子形式存在的稀土元素约占总量的70%~90%，此部分稀土又被称为离子型稀土；其他稀土元素主要以胶态相、水溶相、矿物相等形式存在。在随后的研究中发现，离子型稀土的化学性质相对稳定，是现阶段离子型稀土矿中唯一具有回收价值的稀土元素。

2 离子型稀土开采提取技术的现状

在传统的离子型稀土矿提取工艺中，主要包括原地浸

２０１８－０８收稿时间：

施展华，男，生于１９８５年，汉族，江西信丰人，本科，助理工作者简介：

程师，研究方向：稀土冶炼提取。

矿与分离萃取两个部分。其中，原地浸矿是以(NH4)2SO4溶

液为浸出剂，通过原地浸矿得到低浓度硫酸稀土液，再用NH4CO3.进行除杂、沉淀得到碳酸盐稀土的过程；分离萃取是将稀土精矿运至稀土分离厂，使用HCl进行溶解，中和去除有害杂质并经多级萃取分离获得稀土化合物的过程[1]。但此种提取工艺的生产流程较长，化工材料的消耗量较大，且开采提取过程面临的环境保护压力极大，存在一定的安全隐患。

因此，相关研究人员经过多年的技术攻关，自主开发了一种离子型稀土矿开采提取的一体化技术，即“浸出—萃

[2]

取”。以下就浸出与萃取两个环节分别进行分析。2.1 浸出

在离子型稀土矿的浸出方面，经过长期的研究与实践发现，当吸附于粘土矿物上的稀土离子接触到化学性质更为活泼的阳离子时，将与这些离子发生交换解析。根据这一发现，使用盐类电解质溶液淋洗离子型稀土矿进行浸出的想法得到了实践与应用。结合离子型稀土矿的浸出工艺发展来看，浸矿剂的更新，从最初的氯化钠到硫酸铵的推广应用，为稀土浸出率的提升奠定了重要基础[3]。

浸矿剂的优化方面，有研究提出了加助浸剂的策略，并选取田菁胶（一种天然多糖类高分子物质）作为助浸剂，对离子型稀土矿进行浸出。结果表明田菁胶对于低品位离子型稀土矿的浸出过程，具有较好的促进作用，同时在降低浸矿剂浓度与用量方面也具有一定的优势。实践发现，相较于单一的浸矿剂，复合浸矿剂的浸出效果更优，具有一定的推广价值。

浸矿方式的优化方面，有研究针对池浸工艺存在的缺陷，提出了开发离子型稀土矿柱浸的策略。实践结果表明，柱浸工艺降低了浸出液中杂质的浓度，提高了浸出的质量与效率，同时可有效浸矿剂的使用。

（下转50页）

48世界有色金属 2018年 9月上

M采矿工程

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制动装置，能有效提高作业安全性。

同时为了确保作业过程中的照明和视频质量，放矿硐室内设置有LED投光灯（图1中5），放矿硐室正对的巷道（图1中7）设置有LED灯带（图1中4），LED投光灯（图1中5）、LED灯带的电源回路中设置有声控器，声控器在车辆进入时会控制灯光亮其，在未作业的时候则不会工作，这样能为车辆和工作人员提供照明，但在没有人员进入的时候，则照明灯熄灭，这样也可有效杜绝电能浪费。

动下矿，下矿过程中，司机能通过显示屏观察到装矿情况，

当矿石达到车辆斗车中的感应器位置时，感应器又将信号发送控制器，控制器使遥控接收器电源回路闭合，振动放矿机自动停止下矿。

3 结语

本自动放矿系统研发成功后，我们在赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司柴胡栏子金矿矿井中进行了试验，试验结果表明:该智能遥控自动放矿系统应用了电子信息技术，有效解决了原本振动放矿机工作过程中人员浪费的问题，其自动化程度较高,且经过半年的使用，其性能也非常可靠,稳定,并大幅度降低劳动强度,提高了生产效率，能达到节约成本、提高生产效率的良好效果，也取得了较高的经济效益和安全效益，具有极大的推广应用价值，但整个系统还需不断结合新的科技技术以及矿区的实际情况，还需各位同行不断改进、升级，才能达到更好的效果。[1]󰀡邱福胜,尹春伟,刘成杰,王进艳,王韶庆，新型遥控刮板式放矿机设

计及应用[J].黄金科学技术,2014(2):67-69.[2]󰀡张新民，独民行，胡宁业，矿井检测分站备用电池远程遥控放电装置的

研究与应用[J].煤炭工程,2010,1(8):98-99.

图1󰀁󰀁遥控自动放矿系统

整个过程，摄像头用于监视运输车辆（图1中10所示）的位置及装矿的实际情况，并将视频信息传输到液晶显示器上，供司机实时观察，且司机无需下车，振动放矿机独自完成放矿作业，在整套系统中每个遥控接收装置都配有单独对码的遥控器，无对码的遥控器与遥控接收装置之间不会发生相互干扰。这也在一定程度上进一步提升了安全性。并且通过本系统，能减少相关操作人员有效减少放矿作业人员数量，节约人力物力，节约成本，并且通过自动化作业和紧急（上接48页）2.2 萃取

在离子型稀土矿的萃取方面，目前提取稀土的方法主要包括沉淀法、溶剂萃取法、沉淀浮选法、液膜分离法以及离子交换法等。沉淀法是目前提取稀土最主要的方法之一，根据所使用的沉淀剂的不同，可细分为碳酸沉淀法与草酸沉淀法。沉淀法的原理为沉淀剂中的阴离子与稀土阳离子之间进行结合，生成难溶性的化合物，进而通过过滤达到分离杂质与稀土的目的。但沉淀工艺的生产应用面临着一项重大挑战，即很难实现连续化的生产。与之相比，沉淀浮选法具有处理周期短、产品纯度高、浮渣量小等特点，借助表面活性剂在气—液界面产生的吸附现象，实现稀土的分离。溶剂萃取法为一种符合绿色化学的提取方法，在实现稀土分离的同时，还可制备稀土的分组产品，因而受到了较为广泛的关注。离子交换法与溶剂萃取法类似，以阳离子交换剂与稀土离子之间的可逆性化学反应为基本原理，实现稀土元素的提纯。液膜分离法为一种新型的分离技术，其基本原理为模拟生物

[5]

膜的输送过程，实现稀土的分离。

子的去除等。因此，浸取液的净化预处理将是未来研究的一

[4]

个重点内容。在沉淀剂的优化上，开发新型的沉淀剂，可能为一大趋势。溶剂萃取法的研究方面，由于此种工艺具有符合绿色化学提取要求等特点，对其进行深入研究将可为提取技术的绿色高效发展提供重要的参考。因此，针对溶剂萃取法在实践过程中存在的问题进行分析，提出有效的解决方案或者策略，将为溶剂萃取法在稀土提取中的推广应用创造基础条件，从而促进稀土提取率与提取质量的提升，实现稀土产业的新发展。

4 结语

离子型稀土矿的发现与开采，在一定程度上缓解了中重稀土资源匮乏的难题，同时为稀土产业、高尖端科技的发展创造了宝贵的资源条件。从离子型稀土开采提取技术的发展来看，其在绿色化学工艺方向上已经取得了一定的进展，但仍然难以满足稀土提取的实际需要。鉴于此，相关的科研工作者仍然需要就稀土开采提取技术的创新作深入研究与探索，从而促进稀土产业的发展，更好的发挥稀土的资源优势。3 离子型稀土开采提取技术的发展方向

环保要求的提升，对离子型稀土资源的保护性开采提出

了更高的要求。结合稀土产业发展的实际需求来看，研发绿色、高效的稀土开采提取技术仍然是未来技术研发的方向。在简化工序的同时，确保了作业过程的环保性、高效性与资源的利用率。

在离子型稀土矿的开采提取中，浸取液的净化预处理对后续工艺环节的进行有着积极作用，如铁、钙、铝等杂质离

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世界有色金属 2018年 9月上

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