离子型稀土化学置换过程微观孔隙结构演化规律研究

发布时间：2020-04-05 05:30

【摘要】：原地浸矿法因其在降低回采成本、保护地表环境等方面的突出优势,在南方离子型稀土矿山推广应用。但在推广过程中出现了采矿回收率低、注液边坡滑移等诸多问题,这些突出问题均与浸矿液在母体中的渗流密切相关,而浸矿过程稀土矿体孔隙结构演化成为浸矿液良好运移渗透的关键所在。但查阅国内外相关研究文献发现,众多研究将溶液渗流过程孔隙结构变化归因于介质骨架有效应力降低和渗流母体颗粒运移等物理力学因素,却忽略了由于离子间强烈化学交换而引发的“次生孔隙结构”。本文正是基于这一问题,立足于原地浸矿工艺过程,拟通过试验的方法研究离子置换对稀土矿体孔隙结构的作用机理及动态演化规律。本文主要借助核磁共振试验仪器对试样浸矿过程扫描和检测,从而得到随浸矿持续进行试样的孔隙率和孔隙半径的演化规律,通过浸矿过程稀土试样电镜扫描及能谱测试对比分析,并结合核磁共振测试结果探明浸矿过程中稀土矿体微小颗粒运移特征,观测试样内部微小颗粒的运移,本文主要完成如下工作:(1)根据原状稀土的基本物理性质进行重塑试验样品,进而完成注浸试验,在浸矿过程中,测试稀土试样内剩余的稀土含量(REO)得到了试样的有效浸矿时间。(2)将有效浸矿时间划分等间隔时间段(0.5h),在有效浸矿时间内,保持注浸的渗透压力不变,利用核磁共振试验仪测试不同时间段的试样孔隙率和孔径分布,得到了化学置换过程试样的孔隙率及孔径分布的演化规律。(3)对(NH_4)_2SO_4溶液浸矿过程,将核磁共振测试结果进行反演得到不同浸矿时间稀土试样孔隙分布反演图像并与水浸矿反演图像进行对比分析,得到了化学置换作用对稀土试样微观结构的影响规律并分析其影响机理。(4)取不同浸矿时间段稀土试样,完成电镜扫描和能谱测试,对等间隔时间段测试结果进行对比分析,得到颗粒运移过程中最小单元体的物质成分,进一步揭示了浸矿液渗流过程中矿样微颗粒运移特征,并解释了运移机理。
【图文】：

提取稀土元素工艺简便。赣南地区的龙南县离子型重稀土含量占全球淋积型重稀土总量的 70%，其质量在世界排名第一，，因此被誉为“重稀土之乡”。重稀土元素中的高钇型重稀土含量占有全部质量的一半以上，其它的重稀土元素铽和镝战略性价值应用较大，品位相对较高，是现代工业经济中高新技术材料不可缺少的元素，被称为是世界现独有的稀土矿产资源。在离子型稀土开采过程中，龙南的开采技术一直处在同行业的领先地位，大多数矿山在开采稀土矿过程中采用第二代原地浸矿开采工艺。改善了在第一代开采过程中大面积的破坏表层植被的问题，第二代开采工艺主要是在矿体中打钻形成直径为 20cm 左右大小的注液孔，这样能够减少将近 70%的剥离土，更加有效的减少表层破坏面积。原地浸矿工艺的推广应用，降低了稀土矿的开采成本，对环境保护起到了一定作用，但同时还存在浸矿液在浸取稀土阳离子过程中，浸矿液能够对山体产生液体饱和作用，极易使赋存稀土的矿体的强度降低，最终导致山体出现滑坡现象见图 1.1。在开采的稀土矿山中出现类似的滑坡事故严重威胁到矿山周边的居民和生产人员的人身安全，而且还会直接导致矿山的生产安全和社会效益受损。

第二章 离子型稀土浸矿试验状稀土的颗粒级配分析更好的了解原状稀土的颗粒级配情况，对稀土进行筛分处理粒径不同的筛子进行筛选，按照筛子的孔径从大到小依次叠加筛子的最上面进行均匀筛选，最后称量不同粒径稀土的质量进，100%(1,2,3.....8)i i mmX ：mi为各个粒径级别的质量；m 为稀土的总质量表 2.4 原状稀土的粒径级配径/mm 5 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0的百分量/%2.51 97.49 90.64 70.21 63.64 42.35 24.58 14
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD865;TF845

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本文编号：2614612