离子吸附型稀土的高效提取与富集工艺经过几十年的发展已经取得很大成绩。但是,随着发展要求和环保意识的提高,现行工艺中存在的氨氮污染和水土流失等问题严重制约了离子型稀土资源的开采。因此,迫切需要开发一条符合国家环保和产品质量要求的离子型稀土提取工艺来满足市场对中重稀土的需求。本文通过对比几种主要电解质溶液浸取离子吸附型稀土的效率和尾矿中黏土矿物粒子的zeta电位变化,研究提出了相继用氯化钙和硫酸铝溶液分阶段浸取离子吸附型稀土新工艺,同时使用石灰水淋洗来中和浸取后的尾矿,在保持较高浸取效率的同时,消除尾矿水土流失带来的环境污染。选择三种代表性原矿,以稀土浸出效率、铀钍浸出量、尾矿黏土矿物Zeta电位为依据,对浸取剂种类和浓度及其用量,分阶段浸取的用量比、石灰水和顶补水用量等条件进行优化。结果表明:几种电解质对稀土的浸取效率大小次序为:硫酸铝＞硫酸铵＞硫酸镁＞氯化镁＞氯化钙。因此,单纯依靠氯化钙很难满足稀土高效浸取的要求,但可以利用硫酸铝的强浸取能力来强化难浸稀土的浸出,达到高效浸取目标。使用氯化钙-硫酸铝分阶段浸取时,确定的氯化钙浓度为0.3-0.6N之间,p H为6.5-7.5之间,硫酸铝浓度为0.1-0.2N之间;在整体液固比为1:1时,氯化钙和硫酸铝溶液体积对矿重的加料液固比分别为0.6-0.8和0.2-0.4之间。这样,80%以上的稀土元素进入氯化钙浸出液中,而放射性铀含量的85%以上进入硫酸铝浸出液中;在整个浸取过程中,尾矿黏土矿物的zeta电位绝对值均低于原矿值,尤其是硫酸铝浸取过程尾矿黏土矿物的Zeta电位趋近于0 m V,符合土壤团聚成团,减少水土流失和滑坡塌方的基础要求。新方法不仅可以提高稀土浸取效率和尾矿安全稳定性,而且所用的浸取剂均可由现行稀土提取分离过程中的废水废渣中提取,实现废物资源化利用。与此同时,采用柱上淋洗的方式,研究了将石灰水用于淋洗离子吸附型稀土尾矿以消除污染物排放和水土流失的效果。为此,以去离子水和石灰水用量、护尾后尾矿稀土及重金属水浸出量为依据,对各阶段淋洗剂种类和用量对护尾所需的石灰水用量进行对比,并研究了尾矿护尾前后残留Al3+的赋存形态变化。结果表明:与硫酸铵、硫酸镁浸取后尾矿的去离子水淋洗相比,石灰水淋洗护尾可以减少30%的水用量;氯化钙浸取后,石灰水淋洗护尾可减少45%的水用量。只要控制尾矿浸淋液6≤p H≤9,硫酸铵浸取后尾矿浸淋液中NH4+含量可降到25μg/m L以下,硫酸铝浸取尾矿浸淋液中Al3+含量可降到1μg/m L以下。三个地区矿样采用氯化钙-硫酸铝分阶段浸取,尾矿通过护尾后的水溶态铝含量与原矿值接近,氢氧态铝含量可提高2.4–3.2倍;证明护尾后铝主要以沉淀形式稳定在尾矿中,流出液中的Al3+不会超标,能够确保矿区闭矿后不产生环境污染。因此,石灰水淋洗是确保离子型稀土尾矿安全的有效方法。