某稀土礦原地浸礦工業試驗研究

李 剛，朱志成，梁 健，謝芳芳，黃紫彬＊

（1.江西離子型稀土工程技術研究有限公司，江西 贛州 341000；2.國家離子型稀土資源高效開發利用工程技術研究中心，江西 贛州 341000）

1 試驗礦塊概況

試驗礦塊位于礦區北部，山體地表植被較多，稀土品位一般，該礦體為簡單地質類型礦，總體上屬高釔低銪型礦種。通過對該試驗礦塊進行生產勘探，礦體按0.02%（離子相）圈定，面積為3894m2，礦塊平均厚度為9.77m，離子相平均品位0.065%，全相平均品位0.13%，礦體體積38044.38m3，礦石比重1.50t/m3，礦石量57066.57t，礦塊離子相儲量為37.09t，全相儲量為74.18t。

2 浸收機理

交換狀態的稀土陽離子遇到交換勢能更大的陽離子時，就可被其交換下來，反應式如下：

當以硫酸銨溶液作為浸礦液時，其交換機理是：

在原地浸礦時，將浸礦液注入礦體，溶液中交換勢更大的陽離子與呈吸附態的稀土離子發生交換作用，使稀土離子進入浸出液。這個多向固液交換體系的過程是：滲透—擴散—交換—再擴散—再滲透，擴散動力是濃度差。不斷注入礦體中的溶液（或頂水）擠出已發生交換作用的稀土浸出液。

3 試驗過程

環保工程、避水工程、管路工程、注液工程、收液工程等、監控工程是原地金礦工程試驗過程中重要環節。試驗浸采工程預計4個月左右，硫酸銨的注入量為160t左右，總注入液量82865m3（含頂水），母液的總收液量75946m3，其回收率可達90%以上，共計回收稀土30t，稀土的回收率可達80%左右，完成浸采作業后，有專人對管路進行回收，封堵注液孔。

3.1 注液工程

注液工作分兩步進行：先注硫酸銨浸礦液，后注頂水。注液順序由上往下逐排分段進行。注液計量通過配液池的刻度標注來進行計量。

硫酸銨浸礦液加注時間歷時29天，共注入硫酸銨163t，累計共注入硫酸銨溶液13261m3；注液濃度先濃后淡，其中前16天內硫酸銨濃度為1.5%，注入硫酸銨溶液6105m3，后13天內硫酸銨濃度為1%，注入硫酸銨溶液7156m3，為了保證注液工作的正常進行，每天分兩班人員巡山，防止硫酸銨溶液跑、冒、滴、漏發生，及時檢查注液管路，調整注液孔上的龍頭控制好流速，使注液孔內水面保持一定的水頭高度，讓注液水面剛好浸沒棘草（即礦石與表土分界線）處，使浸礦效果達到最佳。

硫酸銨浸礦液注夜完成后開始加注頂水，即將回收母液處理后，不再添加硫酸銨，直接注入試驗礦塊。加注頂水共歷時90天，累計共注入頂水量69604m3。

3.2 收液工程

收液計量由通過安裝在母液管的流量計計算。試驗礦塊自注液8天后開始個別導流孔陸續出液，但硫酸銨和稀土均未出現；注液15天后母液中開始出現有硫酸銨存在，但未發現含有稀土；自注液17天后母液中開始出現稀土，稀土濃度為0.08g/L，注液35天后達到最高，稀土濃度為1.05g/L，高峰期較短，稀土濃度開始逐漸下降，直到濃度降至0.07g/L。稀土綜合回收率達到78.2%。

其母液稀土濃度變化曲線圖分別見圖1。

圖1 母液稀土濃度變化曲線圖

3.3 試驗監測

試驗監測分為日常生產監測和環評監測。日常生產監測主要包括日注液量、硫酸銨濃度、pH值；日母液回收量、硫酸銨濃度、稀土濃度、pH值；日稀土沉淀量等。環評監測主要包括浸礦前后土壤變化監測、地表水變化監測、地下水水位、水質監測、降雨量監測以及各泉或礦塊與第四系邊界基巖露頭處的滲出液監測等內容。

試驗礦塊的監測從硫酸銨浸礦液加注前13天開始取本底值樣，到加注頂水結束后20天最后一次取樣監測。監測取樣工作歷時152天。

經過實驗研究得出結果，因使用清污分流和一些防滲方法，在浸礦施工中或完成后，監測到的井下水含氨氮指標維持在最低值范圍內，數值變化較小，注浸礦液對下游水環境未產生影響。馬頭山裸腳式離子型稀土資源適用于原地浸礦工藝進行開發，使用合理防滲技術可避免地表與井下水的污染，試驗取得較好的環境效益。

4 結論

（1）通過本次原地浸礦工業試驗，有效控制了離子型稀土資源開采成本，母液累計回收率達到91.65%，稀土綜合回收率達到78.2%（離子相）的技術指標，共回收稀土29.01t，取得較好的經濟效益和社會效益。

（2）該礦區試驗礦塊采用原地浸礦工藝開采成本低，離子型稀土資源開發價值高，建議在該礦區推廣應用該工藝，充分利用離子型稀土這一寶貴資源。