离子型稀土开采提取技术的现状与发展

施展华，朱健玲，程 哲，彭海英，徐 鹏

（1.赣州稀土矿业有限公司，江西 赣州 341000；2.赣州稀土集团有限公司，江西 赣州 341000）

关键字：离子型稀土矿；开采提取；原地浸矿；分离萃取

离子型稀土矿的开采提取技术，受到国内外的广泛关注。鉴于离子型稀土矿在稀土产业与科技产业中可发挥的重要作用，我国对离子型稀土的开采提取技术极为重视。自离子型稀土矿发现以来，即投入了大量的物力与人力，进行开采提取技术与资源利用方面的研究与实践。

1 离子型稀土矿资源概述

离子型稀土矿自发现以后，国内的很多科研院所即对其进行了大量的、细致的地质勘查以及成因分析等工作，结果发现，离子型稀土矿中所含的矿物相稀土相对较少，而稀土元素在矿产资源内的赋存形式也较为特殊，即离子态的形式依附于粘土矿物之上。随后大量的采选研究工作证实，通过浸出的方式，能够较好的回收离子型稀土矿中的稀土。

离子型稀土矿的原矿一般为白色或者红色的沙土混合物，其中包含粘土矿物、石英、长石等，呈无规则、疏松颗粒状。离子型稀土矿的主要地质赋存类型包括全复式与裸脚式两种，但以全复式为主。就离子型稀土矿中稀土的赋存状态来看，以羟基水合阳离子、水合阳离子形式存在的稀土元素约占总量的70%～90%，此部分稀土又被称为离子型稀土；其他稀土元素主要以胶态相、水溶相、矿物相等形式存在。在随后的研究中发现，离子型稀土的化学性质相对稳定，是现阶段离子型稀土矿中唯一具有回收价值的稀土元素。

2 离子型稀土开采提取技术的现状

在传统的离子型稀土矿提取工艺中，主要包括原地浸矿与分离萃取两个部分。其中，原地浸矿是以(NH4)2SO4溶液为浸出剂，通过原地浸矿得到低浓度硫酸稀土液，再用NH4CO3.进行除杂、沉淀得到碳酸盐稀土的过程；分离萃取是将稀土精矿运至稀土分离厂，使用HCl进行溶解，中和去除有害杂质并经多级萃取分离获得稀土化合物的过程[1]。但此种提取工艺的生产流程较长，化工材料的消耗量较大，且开采提取过程面临的环境保护压力极大，存在一定的安全隐患。

因此，相关研究人员经过多年的技术攻关，自主开发了一种离子型稀土矿开采提取的一体化技术，即“浸出—萃取”。以下就浸出与萃取两个环节分别进行分析[2]。

2.1 浸出

在离子型稀土矿的浸出方面，经过长期的研究与实践发现，当吸附于粘土矿物上的稀土离子接触到化学性质更为活泼的阳离子时，将与这些离子发生交换解析。根据这一发现，使用盐类电解质溶液淋洗离子型稀土矿进行浸出的想法得到了实践与应用。结合离子型稀土矿的浸出工艺发展来看，浸矿剂的更新，从最初的氯化钠到硫酸铵的推广应用，为稀土浸出率的提升奠定了重要基础[3]。

浸矿剂的优化方面，有研究提出了加助浸剂的策略，并选取田菁胶（一种天然多糖类高分子物质）作为助浸剂，对离子型稀土矿进行浸出。结果表明田菁胶对于低品位离子型稀土矿的浸出过程，具有较好的促进作用，同时在降低浸矿剂浓度与用量方面也具有一定的优势。实践发现，相较于单一的浸矿剂，复合浸矿剂的浸出效果更优，具有一定的推广价值。

浸矿方式的优化方面，有研究针对池浸工艺存在的缺陷，提出了开发离子型稀土矿柱浸的策略。实践结果表明，柱浸工艺降低了浸出液中杂质的浓度，提高了浸出的质量与效率，同时可有效浸矿剂的使用。

2.2 萃取

在离子型稀土矿的萃取方面，目前提取稀土的方法主要包括沉淀法、溶剂萃取法、沉淀浮选法、液膜分离法以及离子交换法等。沉淀法是目前提取稀土最主要的方法之一，根据所使用的沉淀剂的不同，可细分为碳酸沉淀法与草酸沉淀法。沉淀法的原理为沉淀剂中的阴离子与稀土阳离子之间进行结合，生成难溶性的化合物，进而通过过滤达到分离杂质与稀土的目的。但沉淀工艺的生产应用面临着一项重大挑战，即很难实现连续化的生产。与之相比，沉淀浮选法具有处理周期短、产品纯度高、浮渣量小等特点，借助表面活性剂在气—液界面产生的吸附现象，实现稀土的分离。溶剂萃取法为一种符合绿色化学的提取方法，在实现稀土分离的同时，还可制备稀土的分组产品，因而受到了较为广泛的关注。离子交换法与溶剂萃取法类似，以阳离子交换剂与稀土离子之间的可逆性化学反应为基本原理，实现稀土元素的提纯。液膜分离法为一种新型的分离技术，其基本原理为模拟生物膜的输送过程，实现稀土的分离[5]。

3 离子型稀土开采提取技术的发展方向

环保要求的提升，对离子型稀土资源的保护性开采提出了更高的要求。结合稀土产业发展的实际需求来看，研发绿色、高效的稀土开采提取技术仍然是未来技术研发的方向。在简化工序的同时，确保了作业过程的环保性、高效性与资源的利用率。

在离子型稀土矿的开采提取中，浸取液的净化预处理对后续工艺环节的进行有着积极作用，如铁、钙、铝等杂质离子的去除等。因此，浸取液的净化预处理将是未来研究的一个重点内容[4]。在沉淀剂的优化上，开发新型的沉淀剂，可能为一大趋势。溶剂萃取法的研究方面，由于此种工艺具有符合绿色化学提取要求等特点，对其进行深入研究将可为提取技术的绿色高效发展提供重要的参考。因此，针对溶剂萃取法在实践过程中存在的问题进行分析，提出有效的解决方案或者策略，将为溶剂萃取法在稀土提取中的推广应用创造基础条件，从而促进稀土提取率与提取质量的提升，实现稀土产业的新发展。

4 结语

离子型稀土矿的发现与开采，在一定程度上缓解了中重稀土资源匮乏的难题，同时为稀土产业、高尖端科技的发展创造了宝贵的资源条件。从离子型稀土开采提取技术的发展来看，其在绿色化学工艺方向上已经取得了一定的进展，但仍然难以满足稀土提取的实际需要。鉴于此，相关的科研工作者仍然需要就稀土开采提取技术的创新作深入研究与探索，从而促进稀土产业的发展，更好的发挥稀土的资源优势。