離子型稀土開采提取技術的現狀與發展

施展華，朱健玲，程 哲，彭海英，徐 鵬

（1.贛州稀土礦業有限公司，江西 贛州 341000；2.贛州稀土集團有限公司，江西 贛州 341000）

關鍵字：離子型稀土礦；開采提??；原地浸礦；分離萃取

離子型稀土礦的開采提取技術，受到國內外的廣泛關注。鑒于離子型稀土礦在稀土產業與科技產業中可發揮的重要作用，我國對離子型稀土的開采提取技術極為重視。自離子型稀土礦發現以來，即投入了大量的物力與人力，進行開采提取技術與資源利用方面的研究與實踐。

1 離子型稀土礦資源概述

離子型稀土礦自發現以后，國內的很多科研院所即對其進行了大量的、細致的地質勘查以及成因分析等工作，結果發現，離子型稀土礦中所含的礦物相稀土相對較少，而稀土元素在礦產資源內的賦存形式也較為特殊，即離子態的形式依附于粘土礦物之上。隨后大量的采選研究工作證實，通過浸出的方式，能夠較好的回收離子型稀土礦中的稀土。

離子型稀土礦的原礦一般為白色或者紅色的沙土混合物，其中包含粘土礦物、石英、長石等，呈無規則、疏松顆粒狀。離子型稀土礦的主要地質賦存類型包括全復式與裸腳式兩種，但以全復式為主。就離子型稀土礦中稀土的賦存狀態來看，以羥基水合陽離子、水合陽離子形式存在的稀土元素約占總量的70%～90%，此部分稀土又被稱為離子型稀土；其他稀土元素主要以膠態相、水溶相、礦物相等形式存在。在隨后的研究中發現，離子型稀土的化學性質相對穩定，是現階段離子型稀土礦中唯一具有回收價值的稀土元素。

2 離子型稀土開采提取技術的現狀

在傳統的離子型稀土礦提取工藝中，主要包括原地浸礦與分離萃取兩個部分。其中，原地浸礦是以(NH4)2SO4溶液為浸出劑，通過原地浸礦得到低濃度硫酸稀土液，再用NH4CO3.進行除雜、沉淀得到碳酸鹽稀土的過程；分離萃取是將稀土精礦運至稀土分離廠，使用HCl進行溶解，中和去除有害雜質并經多級萃取分離獲得稀土化合物的過程[1]。但此種提取工藝的生產流程較長，化工材料的消耗量較大，且開采提取過程面臨的環境保護壓力極大，存在一定的安全隱患。

因此，相關研究人員經過多年的技術攻關，自主開發了一種離子型稀土礦開采提取的一體化技術，即“浸出—萃取”。以下就浸出與萃取兩個環節分別進行分析[2]。

2.1 浸出

在離子型稀土礦的浸出方面，經過長期的研究與實踐發現，當吸附于粘土礦物上的稀土離子接觸到化學性質更為活潑的陽離子時，將與這些離子發生交換解析。根據這一發現，使用鹽類電解質溶液淋洗離子型稀土礦進行浸出的想法得到了實踐與應用。結合離子型稀土礦的浸出工藝發展來看，浸礦劑的更新，從最初的氯化鈉到硫酸銨的推廣應用，為稀土浸出率的提升奠定了重要基礎[3]。

浸礦劑的優化方面，有研究提出了加助浸劑的策略，并選取田菁膠（一種天然多糖類高分子物質）作為助浸劑，對離子型稀土礦進行浸出。結果表明田菁膠對于低品位離子型稀土礦的浸出過程，具有較好的促進作用，同時在降低浸礦劑濃度與用量方面也具有一定的優勢。實踐發現，相較于單一的浸礦劑，復合浸礦劑的浸出效果更優，具有一定的推廣價值。

浸礦方式的優化方面，有研究針對池浸工藝存在的缺陷，提出了開發離子型稀土礦柱浸的策略。實踐結果表明，柱浸工藝降低了浸出液中雜質的濃度，提高了浸出的質量與效率，同時可有效浸礦劑的使用。

2.2 萃取

在離子型稀土礦的萃取方面，目前提取稀土的方法主要包括沉淀法、溶劑萃取法、沉淀浮選法、液膜分離法以及離子交換法等。沉淀法是目前提取稀土最主要的方法之一，根據所使用的沉淀劑的不同，可細分為碳酸沉淀法與草酸沉淀法。沉淀法的原理為沉淀劑中的陰離子與稀土陽離子之間進行結合，生成難溶性的化合物，進而通過過濾達到分離雜質與稀土的目的。但沉淀工藝的生產應用面臨著一項重大挑戰，即很難實現連續化的生產。與之相比，沉淀浮選法具有處理周期短、產品純度高、浮渣量小等特點，借助表面活性劑在氣—液界面產生的吸附現象，實現稀土的分離。溶劑萃取法為一種符合綠色化學的提取方法，在實現稀土分離的同時，還可制備稀土的分組產品，因而受到了較為廣泛的關注。離子交換法與溶劑萃取法類似，以陽離子交換劑與稀土離子之間的可逆性化學反應為基本原理，實現稀土元素的提純。液膜分離法為一種新型的分離技術，其基本原理為模擬生物膜的輸送過程，實現稀土的分離[5]。

3 離子型稀土開采提取技術的發展方向

環保要求的提升，對離子型稀土資源的保護性開采提出了更高的要求。結合稀土產業發展的實際需求來看，研發綠色、高效的稀土開采提取技術仍然是未來技術研發的方向。在簡化工序的同時，確保了作業過程的環保性、高效性與資源的利用率。

在離子型稀土礦的開采提取中，浸取液的凈化預處理對后續工藝環節的進行有著積極作用，如鐵、鈣、鋁等雜質離子的去除等。因此，浸取液的凈化預處理將是未來研究的一個重點內容[4]。在沉淀劑的優化上，開發新型的沉淀劑，可能為一大趨勢。溶劑萃取法的研究方面，由于此種工藝具有符合綠色化學提取要求等特點，對其進行深入研究將可為提取技術的綠色高效發展提供重要的參考。因此，針對溶劑萃取法在實踐過程中存在的問題進行分析，提出有效的解決方案或者策略，將為溶劑萃取法在稀土提取中的推廣應用創造基礎條件，從而促進稀土提取率與提取質量的提升，實現稀土產業的新發展。

4 結語

離子型稀土礦的發現與開采，在一定程度上緩解了中重稀土資源匱乏的難題，同時為稀土產業、高尖端科技的發展創造了寶貴的資源條件。從離子型稀土開采提取技術的發展來看，其在綠色化學工藝方向上已經取得了一定的進展，但仍然難以滿足稀土提取的實際需要。鑒于此，相關的科研工作者仍然需要就稀土開采提取技術的創新作深入研究與探索，從而促進稀土產業的發展，更好的發揮稀土的資源優勢。