工程建設(shè)項(xiàng)目壓覆離子型稀土礦回收技術(shù)方案的探討

摘 要：針對(duì)園區(qū)工程建設(shè)剝離大量離子型稀土礦出現(xiàn)的資源浪費(fèi)、非法開采、環(huán)保等一系列問題，探討了采用原地浸礦工藝技術(shù)對(duì)項(xiàng)目工程壓覆稀土資源的可行性，分析了開采回收稀土資源的安全、環(huán)保措施，探索出一種安全、綠色環(huán)保的回收壓覆型稀土資源的開采方案。

關(guān)鍵詞：壓覆；稀土；原地浸礦；回收

中圖分類號(hào)：TD265 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）17-0201-02

前 言

近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，稀土作為國(guó)家的戰(zhàn)略資源被不斷地消耗利用，稀土礦屬于不可再生資源，特別是比較獨(dú)特、比較稀有的南方離子型稀土礦，更加值得進(jìn)行保護(hù)性開采。加上我國(guó)城鎮(zhèn)區(qū)域的不斷擴(kuò)大，基礎(chǔ)建設(shè)工程的不斷開發(fā)，壓覆在項(xiàng)目用地的稀土資源會(huì)不可避免的造成浪費(fèi)，因此，加快對(duì)項(xiàng)目工程壓覆稀土礦資源搶救性回收的步伐，是我們當(dāng)前工作的重中之重。本文就廣西梧州市某園區(qū)開發(fā)建設(shè)工程壓覆稀土資源綜合回收利用開采方案進(jìn)行探討。

1 礦體概況

某園區(qū)位于廣西梧州市區(qū)西側(cè)，處于梧州市長(zhǎng)洲鎮(zhèn)龍新村至龍平村一帶，面積約10.98km2。據(jù)調(diào)查研究分析，園區(qū)礦床屬風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦，主要為中、低山-丘陵地貌，新生代以來地殼處于緩慢抬升狀態(tài)，風(fēng)化速度大于表生剝蝕速度，風(fēng)化殼發(fā)育，多形成全覆式風(fēng)化殼，同時(shí)地處亞熱帶地區(qū)，氣候濕熱，長(zhǎng)期處于弱酸性地球化學(xué)環(huán)境，有利于富含稀土元素的原巖被分解、有利于稀土礦離子的遷移、被吸附，從而在殘坡積、沖洪積物中富集成礦。

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)圈定風(fēng)化殼離子吸咐型稀土礦體16個(gè)，礦區(qū)南北長(zhǎng)6.00km，東西寬約0.20～2.00km。礦體受地層、構(gòu)造、巖漿巖及風(fēng)化殼地形地貌控制明顯，礦體埋深一般在0.50～12.00m。16個(gè)礦體中資源量規(guī)模最大的是105號(hào)礦體，其次是103號(hào)礦體，資源量規(guī)模最小的是111號(hào)礦體。礦體延展規(guī)模最大的礦體是103號(hào)礦體，其次是105礦體，延展規(guī)模最小的是104礦體。礦區(qū)共探獲離子吸附型稀土凈礦石量483.76萬(wàn)t，全相稀土氧化物5421.521t，其中推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量：凈礦石量94.10萬(wàn)t，TRE2O3（全相稀土氧化物）981.16t，SRE2O3（離子相稀土氧化物）629.51t；礦區(qū)資源量規(guī)模為小型。礦區(qū)含礦面積約0.717km2，延展規(guī)模達(dá)中型。

單工程礦層厚度1.00～12.50m，一般為2.00～8.00m，礦體平均礦厚最大為116號(hào)礦體8.85m，礦體平均礦厚最小為111號(hào)礦體1.00m，礦區(qū)平均厚度4.27m，礦厚變化系數(shù)0～58.32%，礦體的礦厚穩(wěn)定程度為穩(wěn)定。

對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)樣品進(jìn)行了全相和離子相品位分析，離子相占全相品位的67～83%，平均66.26%，稀土浸取率58.56～70.47%，平均為64.16%。從數(shù)據(jù)分析可見本礦床礦石稀土浸取率及離子相占全相的比例較高，說明稀土元素富集形態(tài)主要為離子型，故礦石自然類型為離子吸附型礦石。為了了解稀土礦石的配分類型，對(duì)5個(gè)組合樣進(jìn)行了離子稀土分量分析，可知，輕稀土La～Eu占總量的56.96～77.66，平均為66.44%；重稀土Gd～Y占總量的22.34～43.04%，平均為33.56%，因此該礦床礦石工業(yè)類型是以輕稀土為主的混合型稀土礦石。

2 回收技術(shù)方案

2.1 產(chǎn)品方案及建設(shè)規(guī)模

鑒于本項(xiàng)目的特殊性，即本礦區(qū)系園區(qū)建設(shè)用地，為梧州市政府已開工建設(shè)的重點(diǎn)工程，在工程開發(fā)建設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目區(qū)內(nèi)壓覆大量可回收利用的稀土礦，在梧州市政府和區(qū)國(guó)土廳的支持下，一方面受園區(qū)工程建設(shè)進(jìn)度限制，園區(qū)的建設(shè)迫在眉睫，另一方面受地質(zhì)勘查程度低、查明資源分布及儲(chǔ)量限制，在不影響園區(qū)工程建設(shè)進(jìn)度的條件下，合理布置生產(chǎn)車間及確定生產(chǎn)能力，盡可能回收稀土礦，不考慮生產(chǎn)規(guī)模，礦山產(chǎn)品方案為混合稀土碳酸鹽（簡(jiǎn)稱碳鹽稀土），即生產(chǎn)REO（折算成92%的氧化稀土）。

2.2 開采方式

根據(jù)礦體賦存狀態(tài)、出露的地形特點(diǎn)、環(huán)保要求及園區(qū)工程建設(shè)進(jìn)度限制，本方案決定采用原地浸礦工藝開采。原地浸礦工藝就是利用強(qiáng)電解質(zhì)溶液（如硫酸銨、氯化銨等）從礦體上部的注液井注入，強(qiáng)電解質(zhì)溶液的陽(yáng)離子把礦體上稀土離子交換下來，交換出來的稀土離子形成母液匯集到礦體底部的收液巷道集中回收。

2.3 礦塊劃分及開采順序

根據(jù)儲(chǔ)量地質(zhì)報(bào)告圈定的礦體形態(tài)、規(guī)模、分布特點(diǎn)、已確定的開采方式及園區(qū)的施工進(jìn)度，合理安排開采順序，礦區(qū)總體開采順序是在擬建1個(gè)生產(chǎn)車間，2個(gè)礦塊同時(shí)浸礦，服務(wù)范圍內(nèi)按照?qǐng)@區(qū)的施工進(jìn)度區(qū)域的順序來安排生產(chǎn)，先開采園區(qū)施工即將推進(jìn)到的區(qū)域，即在可控范圍內(nèi)按園區(qū)的施工區(qū)域的緩急程度進(jìn)行安全開采，順序?yàn)椋?07、110號(hào)礦體→103、105號(hào)礦體。

2.4 開采工程布置

（1）注液工程。水冶車間配制的浸礦液通過配液池和中轉(zhuǎn)池抽至簡(jiǎn)易高位池，簡(jiǎn)易高位池一般只服務(wù)1～2個(gè)礦塊。管路采用2.5～3寸PVC管，根據(jù)實(shí)際的揚(yáng)程和流量選定耐酸泵。高位池至礦塊的主管路采用2寸PVC管，主管路至各個(gè)注液井的管路采用8分PVC管。注液井為？準(zhǔn)0.18m左右的小圓孔，孔深為見礦1～1.5m，注液孔網(wǎng)度為2m×2m，分布采用菱形均勻布置，為減少注液盲區(qū)，在地形較平表土較薄的注液孔之間和礦體較厚地方，再均勻布置適量的注液孔。

（2）收液工程。沿礦體長(zhǎng)度方向布置平行巷道，巷道方位垂直礦體長(zhǎng)度，巷道間距為15m，巷道位于礦體下盤，巷道長(zhǎng)均為100m左右。巷道斷面為梯形（0.8m×1.2m×1.8m）巷道坡度為2～3°，巷道底板在導(dǎo)流孔工程完成后修成淺“V”字形，并且鋪上水泥砂漿。巷道內(nèi)導(dǎo)流孔方向?yàn)榇怪毕锏雷呦?，孔徑為？?zhǔn)100mm，傾角為5～8°，4孔/m，分兩層實(shí)施，孔距0.5m，層間距為0.3m，交錯(cuò)布置，孔深均為7m左右。在巷道口下部建一個(gè)6m3左右的母液中轉(zhuǎn)池，池中開一個(gè)3寸出水口，礦塊出來的母液均流到此池中轉(zhuǎn)后抽到水冶車間母液池。

2.5 水冶車間工藝設(shè)計(jì)

母液經(jīng)碳酸氫銨除雜后，除雜渣經(jīng)過酸溶后送至回收公司做進(jìn)一步處理，上清液則自流至沉淀池，再加入飽和碳酸氫銨水溶液，調(diào)節(jié)pH，待澄清后，沉淀的碳酸稀土進(jìn)入板框壓濾機(jī)壓濾裝包入庫(kù)，上清液可放到配液池處理后重新調(diào)配作為浸礦液使用。

3 安全防范及環(huán)境保護(hù)措施

①收液巷道應(yīng)進(jìn)行可靠支護(hù)，預(yù)防坍塌、片幫等風(fēng)險(xiǎn)；注液井不能與底部收液巷道串通，也不能有井井串通的現(xiàn)象。②嚴(yán)格控制注液量，特別是梅雨季節(jié)，應(yīng)減少采區(qū)注液量，疏通、加固排水系統(tǒng)防止表層滑坡。③礦塊浸礦結(jié)束后，巷道的尾液，要及時(shí)回收直至pH、氨氮達(dá)標(biāo)為止，對(duì)于少量殘留在礦體的硫酸銨溶液，則以監(jiān)測(cè)井和環(huán)保井進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)氨氮超標(biāo)，即進(jìn)行回收利用，以防止浸礦液（母液）對(duì)生產(chǎn)礦塊周邊及下游環(huán)境的污染。④生產(chǎn)過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)注、收液管路的巡查，發(fā)現(xiàn)有泄漏的，及時(shí)修理。⑤礦山開采結(jié)束后，應(yīng)采取必要的措施對(duì)裸露面、坡面等進(jìn)行綠化、護(hù)坡，恢復(fù)土地功能，防止水土流失。

4 結(jié)束語(yǔ)

離子吸附型稀土礦是我國(guó)寶貴的稀土資源，由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)導(dǎo)致大量稀土資源被剝離未能及時(shí)回收利用，加上工程項(xiàng)目開發(fā)過程中，有不法分子趁機(jī)非法開采，導(dǎo)致環(huán)境嚴(yán)重破壞，擾亂稀土市場(chǎng)正常秩序。針對(duì)此現(xiàn)狀，就如何規(guī)范開采回收項(xiàng)目工程剝離的稀土資源，本著安全、環(huán)保的原則，采用原地浸礦工藝開采，然后回收母液至水冶車間進(jìn)行后續(xù)處理，產(chǎn)出混合稀土碳酸鹽（簡(jiǎn)稱碳鹽稀土）產(chǎn)品。生產(chǎn)過程中，鑒于露天開采礦山的特殊性，加強(qiáng)對(duì)收液巷道的有效支護(hù)和控制好礦山的注液量，礦山的安全生產(chǎn)才得以保障；回收殘留在礦體少量的硫酸銨及采選后對(duì)礦區(qū)的綠化修復(fù)，能有效減少稀土回收項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的破壞。采用原地浸礦工藝技術(shù)對(duì)礦山表土破壞程度小，稀土回收率高，基本上不產(chǎn)生廢土、廢渣和廢液，對(duì)周邊環(huán)境影響小，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]謝友華.稀土資源綜合回收利用開采方案探討[J].能源與環(huán)境，2014（02）.

[2]方一平，張福良，陶銀龍，李曉宇，靳 松，何 川.工程建設(shè)項(xiàng)目剝離的稀土綜合回收利用問題探究[J].中國(guó)礦業(yè)，2013（12）.

[3]計(jì) 策，秦 東.關(guān)于廣西工程建設(shè)項(xiàng)目壓覆稀土礦資源搶救性保護(hù)開采的探討[J].大眾科技，2015（06）.

[4]張新光.工程壓覆型稀土資源的開采技術(shù)探究[J].礦業(yè)工程研究，2016（09）.

[5]樊 薇，趙子令.關(guān)于建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃中壓覆礦產(chǎn)資源問題的探討[J].2017（09）.

[6]池汝安.風(fēng)化殼淋積型稀土礦化工冶金[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[7]李永繡.離子型吸附型稀土資源與綠色提取[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

收稿日期：2018-4-28

作者簡(jiǎn)介：甘勝敏（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事風(fēng)化殼淋積型稀土礦山開采、稀土冶煉分離技術(shù)和管理等方面研究工作。