稀土離子在黏土礦物表面的吸附、遷移與解吸機制.pdf

1、富含中重稀土元素的離子吸附型稀土資源對于發(fā)展高新技術(shù)起著非常重要的作用。但在其開發(fā)過程中仍然存在提取效率不高、環(huán)境影響普遍等關(guān)鍵問題。這些問題的解決還有賴于我們對稀土提取的真實機理和浸礦劑的具體行為的了解。為此，本研究針對離子吸附型稀土在粘土表面的吸附、遷移和浸出特點作更深入的研究，以尋找能夠解決上述問題的新觀點和新方法。具體內(nèi)容包括：
　　比較研究了粗細兩組粘土礦物對稀土離子的吸附等溫線，以及稀土離子在粗細顆粒礦物之間的遷移。結(jié)

2、果表明：黏土礦物對稀土離子的吸附均呈優(yōu)惠吸附，但吸附能力和飽和吸附容量隨顆粒的減小而提高。因此，稀土離子可以從粗粒徑的粘土礦物遷移至細粒徑的粘土礦物，且在pH偏中性條件下遷移效果最好。隨時間的加長，遷移程度由大變小最后趨于穩(wěn)定。這對于理解離子吸附型稀土成礦過程具有指導(dǎo)意義。
　　系統(tǒng)比較了不同濃度的八種無機鹽（分別包含NH4+、Na+、K+三種陽離子和Cl-、NO3-、SO42-三種陰離子）對離子吸附型稀土的浸取率，并與鹽浸取和后

3、續(xù)水浸洗各階段的礦物表面Zeta電位和浸取劑殘留量進行關(guān)聯(lián)。基于顆粒表面雙電層模型，討論陽離子和陰離子在雙電層中的分布以及對稀土浸出的貢獻。結(jié)果證明：稀土浸取率與顆粒表面zeta電位絕對值的增幅有正相關(guān)關(guān)系，而它們又與電解質(zhì)陽離子的水合離子半徑成反比，也與陰離子的水合離子半徑成反比，說明在浸取過程中陰陽離子對稀土的浸取均有直接貢獻。根據(jù)顆粒固液界面的雙電層理論，可以認為陰陽離子均是以水合離子形式進入Gouy- Chapman模型的緊密層

4、，并將緊密層中的稀土交換出來。其中陽離子是交換稀土離子的主力，而陰離子滲入到緊密層則可顯著提高礦物表面電位，帶入更多陽離子，從而促進稀土的浸出。進入緊密層的陰陽離子在后續(xù)水浸洗過程中的撤離能力或顆粒表面zeta電位絕對值的下降速度則與它們的水合離子半徑成正比。其中，陰離子的撤離速度最快，浸取1-2次即可，但也與陽離子的撤離速度相關(guān)。在試驗的8種無機鹽中，硫酸銨是效率最高、流失速度最慢的浸礦試劑。
　　采用低濃度硫酸銨溶液以柱上淋洗