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风化壳淋积型稀土矿抑杂浸取工艺及水动力学研究

作　者: 刘凯
导　师: 邓祥义
学　校: 武汉工程大学
专　业: 化学工艺
关键词: 风化壳淋积型稀土矿化学组成抑杂水动力学
分类号: TF845
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

风化壳淋积型稀土矿是我国特有的稀土矿种，它具有分布广、放射性低、储量丰富、稀土配分齐全、易开采的特点。风化壳淋积型稀土矿广泛的应用于各种领域，国内外对风化壳淋积型稀土矿的主要研究内容集中在稀土矿浸取工艺与稀土沉淀工艺方面，本文采用淋浸方法，研究了风化壳淋积型稀土矿抑杂浸取工艺和晶型碳酸稀土制备工艺及浸取水动力学。本文所研究的矿样为江西省定南县风化壳淋积型稀土矿，采用化学滴定法分析该稀土矿化学组成，得到各化学组成在矿物中的具体含量，并初步分析浸出液中可能存在的非稀土杂质离子。通过具体实验得到化学组成含量分别为：REO含量为0.1146%、SiO2含量为61.8%、Al2O3含量为14.28%、Fe2O3含量为3.19%、CaO含量为0.47%、其它成分含量为20.15%。除稀土离子外，铝离子作为可浸出离子，将是最主要的杂质离子。本文在柱浸条件下对稀土矿抑杂浸取工艺进行研究，降低浸出液中铝离子含量，考察了抑制剂种类、抑制剂用量和浸取剂pH值对铝抑制率的影响。实验结果表明：当液固比为0.5：1，复合浸取剂采用质量分数为2%且质量比为7：3的硫酸铵和硝酸铵复合铵盐，浸取剂中抑制剂质量分数控制为0.05%，浸取剂pH值调节为5.5时，能保证稀土纯度为93.85%，铝的抑制率控制在92.5%。本文以抑杂浸取工艺所得的稀土浸出液为原料，使用碳酸氢铵溶液为沉淀剂制备晶型混合碳酸稀土。考察铝离子，W[NH4HCO3]/W[REO]，温度，搅拌时间和陈化时间对稀土沉淀率的影响。同时使用红外光谱、X射线衍射分析碳酸稀土沉淀，表明使用抑杂浸取工艺所得到的浸出液制备混合碳酸稀土时，能获得晶型结构完美的正碳酸稀土。本文从水动力学的角度研究风化壳淋积型稀土矿浸取过程，并得到水动力学方程，为提高稀土浸出效率提供理论支持。对矿床给定小压差时考察了浸取剂种类、浸取剂浓度、矿物粒径和孔隙度与渗透率的关系，改变小压差时，考察了小压差对稀土浸出率的影响。实验结果给定小压差时，使用质量分数为2%的复合浸取剂不仅从工艺的角度上改善了稀土浸出效果，也改善了浸取过程渗透率，提高稀土浸出率，同时给定孔隙率时，渗透率随着粒径的增大而增大，并通过线性拟合的方法得到水动力学方程：k（mm²）=7.55210^-5d^0.993φ^0.68441。改变小压差时，发现对矿床施加4.95Pa的小压差，能提高稀土浸取率。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第1章绪论  12-24
  1.1 风化壳淋积型稀土矿  12-14
    1.1.1 风化壳淋积型稀土矿简介  12
    1.1.2 风化壳淋积型稀土矿的开采与分离现状  12-13
    1.1.3 稀土的应用  13-14
  1.2 风化壳淋积型稀土矿的形成及性质  14-16
    1.2.1 风化壳淋积型稀土矿的形成  14
    1.2.2 风化壳淋积型稀土矿的物理化学性质  14-15
    1.2.3 风化壳淋积型稀土矿的稀土配分性质  15-16
  1.3 风化壳淋积型稀土矿浸取工艺简介  16-20
    1.3.1 第一代浸取工艺  16-18
    1.3.2 第二代浸取工艺  18-19
    1.3.3 第三代浸取工艺  19-20
  1.4 风化壳淋积型稀土矿浸取水动力学  20
  1.5 风化壳淋积型稀土矿中铝的状态  20-21
    1.5.1 风化壳淋积型稀土矿中铝的赋存形式及含量  20-21
    1.5.2 铝离子的浸出  21
  1.6 浸出液沉淀稀土工艺  21-23
    1.6.1 草酸沉淀稀土工艺  21-22
    1.6.2 碳酸氢铵沉淀稀土工艺  22
    1.6.3 晶型碳酸稀土沉淀工艺  22-23
  1.7 研究思路及内容  23-24
第2章实验部分  24-34
  2.1 实验原料  24-28
  2.2 实验设备  28-29
  2.3 实验分析方法  29-34
    2.3.1 浸出液中稀土浓度的测定  29-30
    2.3.2 稀土纯度的测定  30-31
    2.3.3 浸出液中铝含量的测定  31-32
    2.3.4 浸出液酸度的测定  32-34
第3章稀土矿化学组成的测定  34-40
  3.1 测定原理  34
  3.2 矿样的溶解  34-35
  3.3 稀土矿中钙含量的测定  35-36
  3.4 稀土矿中铁含量的测定  36-37
  3.5 稀土矿中铝含量的测定  37-38
  3.6 稀土矿中硅含量的测定  38
  3.7 稀土矿中稀土含量的测定  38-39
  3.8 本章小结  39-40
第4章风化壳淋积型稀土矿的抑杂浸取工艺研究  40-46
  4.1 介绍  40
  4.2 浸取剂的选择  40-41
  4.3 抑制剂的选择  41-42
  4.4 抑铝剂用量试验  42-43
  4.5 浸取过程 PH 值对浸出率的影响  43-44
  4.6 本章小结  44-46
第5章晶型碳酸稀土的制备  46-56
  5.1 晶型碳酸稀土制备的基本原理  46-47
  5.2 铝离子对稀土沉淀的影响  47-48
    5.2.1 定南稀土矿浸出液主要成分分析  47
    5.2.2 铝离子浓度对稀土沉淀的影响  47-48
  5.3 晶型碳酸稀土制备工艺的研究  48-51
    5.3.1 W[NH4HO3]/W[REO]对晶型碳酸稀土制备的影响  48-49
    5.3.2 温度对晶型碳酸稀土制备的影响  49
    5.3.3 搅拌时间对晶型碳酸稀土制备的影响  49-50
    5.3.4 陈化时间对晶型碳酸稀土制备的影响  50-51
  5.4 晶型碳酸稀土的制备与表征  51-53
  5.5 本章小结  53-56
第6章风化壳淋积型稀土矿原地浸出过程水动力学研究  56-66
  6.1 介绍  56
  6.2 实验原理及方法  56
  6.3 浸取剂种类对渗透率的影响  56-58
    6.3.1 单一浸取剂对渗透率的影响  56-57
    6.3.2 复合浸取剂对渗透率的影响  57-58
  6.4 浸取剂浓度对渗透率的影响  58-59
  6.5 粒径对渗透率的影响  59-60
  6.6 不同粒径的稀土矿浸取渗透率与孔隙率关系  60-64
  6.7 不同压差条件下的动态浸取  64
  6.8 本章小结  64-66
第7章结论与建议  66-68
  7.1 结论  66-67
  7.2 建议  67-68
参考文献  68-74
攻读硕士期间已发表的论文  74-76
致谢  76

风化壳淋积型稀土矿抑杂浸取工艺及水动力学研究

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