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离子型稀土是我国特有的战略资源,资源的开采过程导致的区域性氨氮污染,已经成为制约稀土资源开发的主要生态环境问题,所以无铵浸出工艺的研究已成为该领域研究的热点。
本文以龙南稀土矿的无铵浸出为研究目标,在课题组前期关于皂角苷淋洗土壤中稀土元素研究的基础上,采用生物表面活性剂皂角苷作为浸出剂,研究其对原矿中稀土的浸出效果和作用机理。具体考察了固液比(g/mL)、浸出剂浓度、pH、温度、原矿粒径、溶液性质和浸出时间等因素对浸出效果的影响。通过土柱浸出实验分析了动态浸出效果以及部分杂质离子的浸出规律,得到了以下研究结论:
(1)静态浸出实验表明,浓度50 g/L、pH为5.5的皂角苷浸取液,在固液比1:15条件下,对粒径为0.25 mm原矿的浸出效率为76.78%;其次,在温度10~65℃,随着温度的升高,浸出效率逐渐增大;受溶液性质的影响,皂角苷溶液长时间搁置,分子的活化能降低,溶液性质发生改变,导致浸出效果变差。土柱浸出结果表明,随着皂角苷浓度的增加,浸出效率不断增加,浸出效率为48.79%,减小原矿的粒径,降低进液流速至0.1 mL/min,浸出效率可达65.02%,与静态浸出实验相比,稀土的浸取率有所降低;滤液中杂质离子铝、钙和铁浸出量较大,而铅离子浓度变化不大,仅在0.102~1.084 mg/L之间波动。
(2)浸出前后的皂角苷与原矿及不同稀土元素(Pr、Y、Nd、Dy、Ce)的傅里叶红外光谱图分析结果表明:皂角苷通过其较好增溶、配位、降低界面张力的方式,有效的吸附了原矿中的稀土元素,并通过其分子中的羧基基团与稀土离子反应生成了新的配位化合物,同时结合动力学分析表明皂角苷对原矿中稀土主要以混合慢浸的方式浸出。
(3)通过皂角苷和硫酸镁的分阶段配合浸出,稀土的浸出率可达92.46%,拖尾期短,稀土的浸取率高,杂质离子浸出量低,铝的浸出量也仅是硫酸铵的单一浸出浸出量的67.6%,Fe3+离子的浸出量仅不到0.1 mg/L,与硫酸铵单一浸出相比,耗时久,成本较高;通过对浸出前后稀土的提取实验发现,皂角苷和硫酸镁电解质溶液存在明显的拮抗效应,且浓度越高抑制作用越明显。
本文以龙南稀土矿的无铵浸出为研究目标,在课题组前期关于皂角苷淋洗土壤中稀土元素研究的基础上,采用生物表面活性剂皂角苷作为浸出剂,研究其对原矿中稀土的浸出效果和作用机理。具体考察了固液比(g/mL)、浸出剂浓度、pH、温度、原矿粒径、溶液性质和浸出时间等因素对浸出效果的影响。通过土柱浸出实验分析了动态浸出效果以及部分杂质离子的浸出规律,得到了以下研究结论:
(1)静态浸出实验表明,浓度50 g/L、pH为5.5的皂角苷浸取液,在固液比1:15条件下,对粒径为0.25 mm原矿的浸出效率为76.78%;其次,在温度10~65℃,随着温度的升高,浸出效率逐渐增大;受溶液性质的影响,皂角苷溶液长时间搁置,分子的活化能降低,溶液性质发生改变,导致浸出效果变差。土柱浸出结果表明,随着皂角苷浓度的增加,浸出效率不断增加,浸出效率为48.79%,减小原矿的粒径,降低进液流速至0.1 mL/min,浸出效率可达65.02%,与静态浸出实验相比,稀土的浸取率有所降低;滤液中杂质离子铝、钙和铁浸出量较大,而铅离子浓度变化不大,仅在0.102~1.084 mg/L之间波动。
(2)浸出前后的皂角苷与原矿及不同稀土元素(Pr、Y、Nd、Dy、Ce)的傅里叶红外光谱图分析结果表明:皂角苷通过其较好增溶、配位、降低界面张力的方式,有效的吸附了原矿中的稀土元素,并通过其分子中的羧基基团与稀土离子反应生成了新的配位化合物,同时结合动力学分析表明皂角苷对原矿中稀土主要以混合慢浸的方式浸出。
(3)通过皂角苷和硫酸镁的分阶段配合浸出,稀土的浸出率可达92.46%,拖尾期短,稀土的浸取率高,杂质离子浸出量低,铝的浸出量也仅是硫酸铵的单一浸出浸出量的67.6%,Fe3+离子的浸出量仅不到0.1 mg/L,与硫酸铵单一浸出相比,耗时久,成本较高;通过对浸出前后稀土的提取实验发现,皂角苷和硫酸镁电解质溶液存在明显的拮抗效应,且浓度越高抑制作用越明显。