离子吸附型稀土分异及高效浸取的基础研究

发布时间：2024-12-23 22:37

　　稀土是高科技领域和国防科技中的关键材料,也是节能环保和满足美好生活要求所必须的先进材料。近十年来,随着新的稀土工业污染物排放标准的实施,人们在广泛的稀土新功能发现和新材料制备的研究中对于环境保护和稀土资源利用效率给予了更大的关注。离子吸附型稀土是一类具有重要战略意义的富含中重稀土的特色资源和基础材料。本研究从其矿床矿物特征、稀土迁移分异和浸取机制、高效绿色提取方法以及废水处理等多个环节开展了系统的研究。1、离子吸附型稀土迁移活性与分异程度评价方法:定义了相对分异值概念及其计算方法,并用于评估离子吸附型稀土的分异特征。研究结果表明:由于矿床的不均匀性,其磨蚀pH值,稀土含量以及富集倍数随矿井深度的变化并不呈规律性变化。而稀土配分和相对分异值的变化则呈单调的上升或下降趋势,可以直接用于评估稀土元素沿某一方向或在某一区域的迁移和分异特征。其中,相对分异值还可以反映单位稀土元素对分异的贡献程度。为此,选择龙南、全南、安远、寻乌等地的几个代表性离子吸附型矿床,以可浸取稀土离子为研究对象,评估了各稀土元素在矿床中的空间分布,以及在垂直方向、粒级之间和水平方向上的迁移活性和分异规律。证明稀土在矿床中的...

【文章页数】：221 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 稀土材料与稀土资源
    1.2 离子吸附型稀土
    1.3 离子吸附型稀土资源开发利用中的问题
    1.4 黏土矿物的表面及其对金属离子的吸附
        1.4.1 黏土矿物的类型
        1.4.2 黏土矿物的表面结构
        1.4.3 黏土矿物对金属离子的吸附特征
    1.5 稀土元素的分异规律
    1.6 Zeta电位与浸取机理
    1.7 提取技术最新进展
    1.8 废水废渣处理及最新进展
    1.9 研究目标与内容
第2章 离子吸附型稀土迁移活性及分异程度评价方法
    2.1 引言
    2.2 材料与实验方法
        2.2.1 研究区位置
        2.2.2 主要原料、仪器及步骤
    2.3 观察对象和参考点的选择及相对分异值的计算
    2.4 全南dd1矿井中稀土元素的结果与分析
        2.4.1 稀土元素总量的富集和分布
        2.4.2 稀土元素配分类型
        2.4.3 稀土元素沿垂直方向的分异
        2.4.4 稀土在黏土矿物之间的富集和分异
        2.4.5 稀土元素的相对分异值及其意义
        2.4.6 全南dd1矿井的主要结论
    2.5 龙南fk1井稀土元素配分及分异规律
        2.5.1 稀土元素配分类型
        2.5.2 稀土元素垂直方向分异规律
        2.5.3 稀土元素在颗粒之间的分异
        2.5.4 稀土元素的相对分异值及其意义
    2.6 安远ay1稀土元素配分及分异规律
        2.6.1 稀土元素配分类型
        2.6.2 稀土元素垂直方向分异规律
        2.6.3 稀土元素的相对分异值及其意义
    2.7 寻乌xw1井稀土元素配分及分异规律
        2.7.1 稀土元素配分类型
        2.7.2 稀土元素分异规律
        2.7.3 稀土元素的相对分异值及其意义
    2.8 铈的吸附与解吸
        2.8.1 黏土对铈的等温吸附
        2.8.2 黏土对铈的吸附动力学
        2.8.3 XPS表征结果及铈异常的原因
    2.9 本章小结
第3章 不同景观位置的离子吸附型稀土分异和迁移规律
    3.1 引言
    3.2 材料与实验方法
        3.2.1 研究区概况及取样点分布
        3.2.2 主要原料、仪器及步骤
    3.3 样品表征结果分析
        3.3.1 粒度及形貌分析
        3.3.2 红外光谱图分析
        3.3.3 XRD谱图分析
        3.3.4 TGA曲线分析
    3.4 代表性矿样全分析结果与讨论
        3.4.1 龙南全风化矿样
        3.4.2 全南半风化和全风化矿样
    3.5 不同景观位置上的原矿特征
        3.5.1 含水率测试结果与讨论
        3.5.2 矿样磨蚀pH测试结果与讨论
        3.5.3 矿样的分级结果与讨论
        3.5.4 有机碳含量测定结果与讨论
        3.5.5 矿样渗透性的测定结果与讨论
    3.6 分水岭景观位置矿井中稀土元素分布状况
        3.6.1 稀土总量垂直分异规律及在各粒级中分布情况
        3.6.2 不同深度矿样稀土配分模式
        3.6.3 轻稀土与重稀土的分异
        3.6.4 Ce和Eu与其它元素的分异
        3.6.5 主要稀土元素配分随深度的变化关系
        3.6.6 稀土元素相对分异值
    3.7 上脊梁景观位置矿井中稀土元素分布状况
        3.7.1 稀土总量垂直分异规律及在各粒级中分布情况
        3.7.2 不同深度矿样稀土配分模式
        3.7.3 轻稀土与重稀土的分异
        3.7.4 Ce的异常值
        3.7.5 主要稀土元素配分随深度的变化关系
        3.7.6 稀土元素相对分异值
    3.8 下脊梁和侧面坡、尾面坡景观位置矿井中稀土元素分布状况
        3.8.1 稀土总量垂直分异规律及在各粒级中分布情况
        3.8.2 不同深度矿样稀土配分模式
        3.8.3 轻稀土与重稀土的分异
        3.8.4 Ce和Eu的异常
        3.8.5 主要稀土元素配分随深度的变化关系
        3.8.6 相对分异值
    3.9 水流方向的判定依据与意义
        3.9.1 基于尾矿中铵氮和稀土残留量分析结果
        3.9.2 基于稀土总量和重稀土富集的水流方向判断依据
    3.10 本章小结
第4章 提高离子吸附型稀土提取效率的途径和方法
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂和仪器
        4.2.2 样品采集及处理方法
        4.2.3 浸出实验及表征方法
        4.2.4 Zeta电位测定方法
        4.2.5 增加石灰水护尾工艺的实验方法
    4.3 基于双电层模型和水化理论的离子吸附型稀土交换机理
        4.3.1 基于水化理论的离子吸附型稀土交换机理
        4.3.2 离子吸附型黏土矿物原矿的Zeta电位
        4.3.3 浸取过程中的Zeta电位变化与稀土浸出效率
        4.3.4 基于双电层模型和水化理论的离子吸附型稀土交换机理
    4.4 基于pH依赖性的离子吸附型稀土分类和高效浸出方法
        4.4.1 基于pH依赖性的离子吸附型稀土分类
        4.4.2 黏土矿物的结构及吸附稀土离子的解吸模型
        4.4.3 离子吸附型稀土及共存离子浸取的pH值依赖性
        4.4.4 几种典型离子型稀土矿样的两段法浸出工艺浸出效果
        4.4.5 两段法工艺浸取剂中氢离子对稀土、铁、铝的浸出作用
        4.4.6 不同粒级离子型稀土矿样的两段法浸出效果比较及原因
    4.5 增加石灰水护尾工艺的结果与分析
    4.6 本章小结
第5章 低浓度稀土的回收与废水处理
    5.1 引言
    5.2 实验方法
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
第6章 结语与展望
    6.1 离子吸附型稀土资源开发的环境工程模式
    6.2 离子吸附型稀土资源的生产勘探与技术选择
    6.3 提高离子吸附型稀土浸取效率的方法和原理
    6.4 矿山低浓度稀土含铵废水的处理与稀土回收
    6.5 问题与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：4019903