论文部分内容阅读
摘 要：针对园区工程建设剥离大量离子型稀土矿出现的资源浪费、非法开采、环保等一系列问题，探讨了采用原地浸矿工艺技术对项目工程压覆稀土资源的可行性，分析了开采回收稀土资源的安全、环保措施，探索出一种安全、绿色环保的回收压覆型稀土资源的开采方案。
关键词：压覆；稀土；原地浸矿；回收
中图分类号：TD265 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0201-02
前 言
近些年来，随着经济社会的快速发展，稀土作为国家的战略资源被不断地消耗利用，稀土矿属于不可再生资源，特别是比较独特、比较稀有的南方离子型稀土矿，更加值得进行保护性开采。加上我国城镇区域的不断扩大，基础建设工程的不断开发，压覆在项目用地的稀土资源会不可避免的造成浪费，因此，加快对项目工程压覆稀土矿资源抢救性回收的步伐，是我们当前工作的重中之重。本文就广西梧州市某园区开发建设工程压覆稀土资源综合回收利用开采方案进行探讨。
1 矿体概况
某园区位于广西梧州市区西侧，處于梧州市长洲镇龙新村至龙平村一带，面积约10.98km2。据调查研究分析，园区矿床属风化壳离子吸附型稀土矿，主要为中、低山-丘陵地貌，新生代以来地壳处于缓慢抬升状态，风化速度大于表生剥蚀速度，风化壳发育，多形成全覆式风化壳，同时地处亚热带地区，气候湿热，长期处于弱酸性地球化学环境，有利于富含稀土元素的原岩被分解、有利于稀土矿离子的迁移、被吸附，从而在残坡积、冲洪积物中富集成矿。
项目区内圈定风化壳离子吸咐型稀土矿体16个，矿区南北长6.00km，东西宽约0.20～2.00km。矿体受地层、构造、岩浆岩及风化壳地形地貌控制明显，矿体埋深一般在0.50～12.00m。16个矿体中资源量规模最大的是105号矿体，其次是103号矿体，资源量规模最小的是111号矿体。矿体延展规模最大的矿体是103号矿体，其次是105矿体，延展规模最小的是104矿体。矿区共探获离子吸附型稀土净矿石量483.76万t，全相稀土氧化物5421.521t，其中推断的内蕴经济资源量：净矿石量94.10万t，TRE2O3（全相稀土氧化物）981.16t，SRE2O3（离子相稀土氧化物）629.51t；矿区资源量规模为小型。矿区含矿面积约0.717km2，延展规模达中型。
单工程矿层厚度1.00～12.50m，一般为2.00～8.00m，矿体平均矿厚最大为116号矿体8.85m，矿体平均矿厚最小为111号矿体1.00m，矿区平均厚度4.27m，矿厚变化系数0～58.32%，矿体的矿厚稳定程度为稳定。
对项目区内样品进行了全相和离子相品位分析，离子相占全相品位的67～83%，平均66.26%，稀土浸取率58.56～70.47%，平均为64.16%。从数据分析可见本矿床矿石稀土浸取率及离子相占全相的比例较高，说明稀土元素富集形态主要为离子型，故矿石自然类型为离子吸附型矿石。为了了解稀土矿石的配分类型，对5个组合样进行了离子稀土分量分析，可知，轻稀土La～Eu占总量的56.96～77.66，平均为66.44%；重稀土Gd～Y占总量的22.34～43.04%，平均为33.56%，因此该矿床矿石工业类型是以轻稀土为主的混合型稀土矿石。
2 回收技术方案
2.1 产品方案及建设规模
鉴于本项目的特殊性，即本矿区系园区建设用地，为梧州市政府已开工建设的重点工程，在工程开发建设过程中发现该项目区内压覆大量可回收利用的稀土矿，在梧州市政府和区国土厅的支持下，一方面受园区工程建设进度限制，园区的建设迫在眉睫，另一方面受地质勘查程度低、查明资源分布及储量限制，在不影响园区工程建设进度的条件下，合理布置生产车间及确定生产能力，尽可能回收稀土矿，不考虑生产规模，矿山产品方案为混合稀土碳酸盐（简称碳盐稀土），即生产REO（折算成92%的氧化稀土）。
2.2 开采方式
根据矿体赋存状态、出露的地形特点、环保要求及园区工程建设进度限制，本方案决定采用原地浸矿工艺开采。原地浸矿工艺就是利用强电解质溶液（如硫酸铵、氯化铵等）从矿体上部的注液井注入，强电解质溶液的阳离子把矿体上稀土离子交换下来，交换出来的稀土离子形成母液汇集到矿体底部的收液巷道集中回收。
2.3 矿块划分及开采顺序
根据储量地质报告圈定的矿体形态、规模、分布特点、已确定的开采方式及园区的施工进度，合理安排开采顺序，矿区总体开采顺序是在拟建1个生产车间，2个矿块同时浸矿，服务范围内按照园区的施工进度区域的顺序来安排生产，先开采园区施工即将推进到的区域，即在可控范围内按园区的施工区域的缓急程度进行安全开采，顺序为：107、110号矿体→103、105号矿体。
2.4 开采工程布置
（1）注液工程。水冶车间配制的浸矿液通过配液池和中转池抽至简易高位池，简易高位池一般只服务1～2个矿块。管路采用2.5～3寸PVC管，根据实际的扬程和流量选定耐酸泵。高位池至矿块的主管路采用2寸PVC管，主管路至各个注液井的管路采用8分PVC管。注液井为？准0.18m左右的小圆孔，孔深为见矿1～1.5m，注液孔网度为2m×2m，分布采用菱形均匀布置，为减少注液盲区，在地形较平表土较薄的注液孔之间和矿体较厚地方，再均匀布置适量的注液孔。
（2）收液工程。沿矿体长度方向布置平行巷道，巷道方位垂直矿体长度，巷道间距为15m，巷道位于矿体下盘，巷道长均为100m左右。巷道断面为梯形（0.8m×1.2m×1.8m）巷道坡度为2～3°，巷道底板在导流孔工程完成后修成浅“V”字形，并且铺上水泥砂浆。巷道内导流孔方向为垂直巷道走向，孔径为？准100mm，倾角为5～8°，4孔/m，分两层实施，孔距0.5m，层间距为0.3m，交错布置，孔深均为7m左右。在巷道口下部建一个6m3左右的母液中转池，池中开一个3寸出水口，矿块出来的母液均流到此池中转后抽到水冶车间母液池。 2.5 水冶车间工艺设计
母液经碳酸氢铵除杂后，除杂渣经过酸溶后送至回收公司做进一步处理，上清液则自流至沉淀池，再加入饱和碳酸氢铵水溶液，调节pH，待澄清后，沉淀的碳酸稀土进入板框压滤机压滤装包入库，上清液可放到配液池处理后重新调配作为浸矿液使用。
3 安全防范及环境保护措施
①收液巷道应进行可靠支护，预防坍塌、片帮等风险；注液井不能与底部收液巷道串通，也不能有井井串通的现象。②严格控制注液量，特别是梅雨季节，应减少采区注液量，疏通、加固排水系统防止表层滑坡。③矿块浸矿结束后，巷道的尾液，要及时回收直至pH、氨氮达标为止，对于少量残留在矿体的硫酸铵溶液，则以监测井和环保井进行监测，一旦发现氨氮超标，即进行回收利用，以防止浸矿液（母液）对生产矿块周边及下游环境的污染。④生产过程中，应加强对注、收液管路的巡查，发现有泄漏的，及时修理。⑤矿山开采结束后，应采取必要的措施对裸露面、坡面等进行绿化、护坡，恢复土地功能，防止水土流失。
4 结束语
离子吸附型稀土矿是我国宝贵的稀土资源，由于经济社会建设导致大量稀土資源被剥离未能及时回收利用，加上工程项目开发过程中，有不法分子趁机非法开采，导致环境严重破坏，扰乱稀土市场正常秩序。针对此现状，就如何规范开采回收项目工程剥离的稀土资源，本着安全、环保的原则，采用原地浸矿工艺开采，然后回收母液至水冶车间进行后续处理，产出混合稀土碳酸盐（简称碳盐稀土）产品。生产过程中，鉴于露天开采矿山的特殊性，加强对收液巷道的有效支护和控制好矿山的注液量，矿山的安全生产才得以保障；回收残留在矿体少量的硫酸铵及采选后对矿区的绿化修复，能有效减少稀土回收项目对环境的破坏。采用原地浸矿工艺技术对矿山表土破坏程度小，稀土回收率高，基本上不产生废土、废渣和废液，对周边环境影响小，值得推广。
参考文献
[1]谢友华.稀土资源综合回收利用开采方案探讨[J].能源与环境，2014（02）.
[2]方一平，张福良，陶银龙，李晓宇，靳 松，何 川.工程建设项目剥离的稀土综合回收利用问题探究[J].中国矿业，2013（12）.
[3]计 策，秦 东.关于广西工程建设项目压覆稀土矿资源抢救性保护开采的探讨[J].大众科技，2015（06）.
[4]张新光.工程压覆型稀土资源的开采技术探究[J].矿业工程研究，2016（09）.
[5]樊 薇，赵子令.关于建设项目规划中压覆矿产资源问题的探讨[J].2017（09）.
[6]池汝安.风化壳淋积型稀土矿化工冶金[M].北京：科学出版社，2006.
[7]李永绣.离子型吸附型稀土资源与绿色提取[M].北京：化学工业出版社，2014.
收稿日期：2018-4-28
作者简介：甘胜敏（1987-），男，助理工程师，本科，主要从事风化壳淋积型稀土矿山开采、稀土冶炼分离技术和管理等方面研究工作。
关键词：压覆；稀土；原地浸矿；回收
中图分类号：TD265 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0201-02
前 言
近些年来，随着经济社会的快速发展，稀土作为国家的战略资源被不断地消耗利用，稀土矿属于不可再生资源，特别是比较独特、比较稀有的南方离子型稀土矿，更加值得进行保护性开采。加上我国城镇区域的不断扩大，基础建设工程的不断开发，压覆在项目用地的稀土资源会不可避免的造成浪费，因此，加快对项目工程压覆稀土矿资源抢救性回收的步伐，是我们当前工作的重中之重。本文就广西梧州市某园区开发建设工程压覆稀土资源综合回收利用开采方案进行探讨。
1 矿体概况
某园区位于广西梧州市区西侧，處于梧州市长洲镇龙新村至龙平村一带，面积约10.98km2。据调查研究分析，园区矿床属风化壳离子吸附型稀土矿，主要为中、低山-丘陵地貌，新生代以来地壳处于缓慢抬升状态，风化速度大于表生剥蚀速度，风化壳发育，多形成全覆式风化壳，同时地处亚热带地区，气候湿热，长期处于弱酸性地球化学环境，有利于富含稀土元素的原岩被分解、有利于稀土矿离子的迁移、被吸附，从而在残坡积、冲洪积物中富集成矿。
项目区内圈定风化壳离子吸咐型稀土矿体16个，矿区南北长6.00km，东西宽约0.20～2.00km。矿体受地层、构造、岩浆岩及风化壳地形地貌控制明显，矿体埋深一般在0.50～12.00m。16个矿体中资源量规模最大的是105号矿体，其次是103号矿体，资源量规模最小的是111号矿体。矿体延展规模最大的矿体是103号矿体，其次是105矿体，延展规模最小的是104矿体。矿区共探获离子吸附型稀土净矿石量483.76万t，全相稀土氧化物5421.521t，其中推断的内蕴经济资源量：净矿石量94.10万t，TRE2O3（全相稀土氧化物）981.16t，SRE2O3（离子相稀土氧化物）629.51t；矿区资源量规模为小型。矿区含矿面积约0.717km2，延展规模达中型。
单工程矿层厚度1.00～12.50m，一般为2.00～8.00m，矿体平均矿厚最大为116号矿体8.85m，矿体平均矿厚最小为111号矿体1.00m，矿区平均厚度4.27m，矿厚变化系数0～58.32%，矿体的矿厚稳定程度为稳定。
对项目区内样品进行了全相和离子相品位分析，离子相占全相品位的67～83%，平均66.26%，稀土浸取率58.56～70.47%，平均为64.16%。从数据分析可见本矿床矿石稀土浸取率及离子相占全相的比例较高，说明稀土元素富集形态主要为离子型，故矿石自然类型为离子吸附型矿石。为了了解稀土矿石的配分类型，对5个组合样进行了离子稀土分量分析，可知，轻稀土La～Eu占总量的56.96～77.66，平均为66.44%；重稀土Gd～Y占总量的22.34～43.04%，平均为33.56%，因此该矿床矿石工业类型是以轻稀土为主的混合型稀土矿石。
2 回收技术方案
2.1 产品方案及建设规模
鉴于本项目的特殊性，即本矿区系园区建设用地，为梧州市政府已开工建设的重点工程，在工程开发建设过程中发现该项目区内压覆大量可回收利用的稀土矿，在梧州市政府和区国土厅的支持下，一方面受园区工程建设进度限制，园区的建设迫在眉睫，另一方面受地质勘查程度低、查明资源分布及储量限制，在不影响园区工程建设进度的条件下，合理布置生产车间及确定生产能力，尽可能回收稀土矿，不考虑生产规模，矿山产品方案为混合稀土碳酸盐（简称碳盐稀土），即生产REO（折算成92%的氧化稀土）。
2.2 开采方式
根据矿体赋存状态、出露的地形特点、环保要求及园区工程建设进度限制，本方案决定采用原地浸矿工艺开采。原地浸矿工艺就是利用强电解质溶液（如硫酸铵、氯化铵等）从矿体上部的注液井注入，强电解质溶液的阳离子把矿体上稀土离子交换下来，交换出来的稀土离子形成母液汇集到矿体底部的收液巷道集中回收。
2.3 矿块划分及开采顺序
根据储量地质报告圈定的矿体形态、规模、分布特点、已确定的开采方式及园区的施工进度，合理安排开采顺序，矿区总体开采顺序是在拟建1个生产车间，2个矿块同时浸矿，服务范围内按照园区的施工进度区域的顺序来安排生产，先开采园区施工即将推进到的区域，即在可控范围内按园区的施工区域的缓急程度进行安全开采，顺序为：107、110号矿体→103、105号矿体。
2.4 开采工程布置
（1）注液工程。水冶车间配制的浸矿液通过配液池和中转池抽至简易高位池，简易高位池一般只服务1～2个矿块。管路采用2.5～3寸PVC管，根据实际的扬程和流量选定耐酸泵。高位池至矿块的主管路采用2寸PVC管，主管路至各个注液井的管路采用8分PVC管。注液井为？准0.18m左右的小圆孔，孔深为见矿1～1.5m，注液孔网度为2m×2m，分布采用菱形均匀布置，为减少注液盲区，在地形较平表土较薄的注液孔之间和矿体较厚地方，再均匀布置适量的注液孔。
（2）收液工程。沿矿体长度方向布置平行巷道，巷道方位垂直矿体长度，巷道间距为15m，巷道位于矿体下盘，巷道长均为100m左右。巷道断面为梯形（0.8m×1.2m×1.8m）巷道坡度为2～3°，巷道底板在导流孔工程完成后修成浅“V”字形，并且铺上水泥砂浆。巷道内导流孔方向为垂直巷道走向，孔径为？准100mm，倾角为5～8°，4孔/m，分两层实施，孔距0.5m，层间距为0.3m，交错布置，孔深均为7m左右。在巷道口下部建一个6m3左右的母液中转池，池中开一个3寸出水口，矿块出来的母液均流到此池中转后抽到水冶车间母液池。 2.5 水冶车间工艺设计
母液经碳酸氢铵除杂后，除杂渣经过酸溶后送至回收公司做进一步处理，上清液则自流至沉淀池，再加入饱和碳酸氢铵水溶液，调节pH，待澄清后，沉淀的碳酸稀土进入板框压滤机压滤装包入库，上清液可放到配液池处理后重新调配作为浸矿液使用。
3 安全防范及环境保护措施
①收液巷道应进行可靠支护，预防坍塌、片帮等风险；注液井不能与底部收液巷道串通，也不能有井井串通的现象。②严格控制注液量，特别是梅雨季节，应减少采区注液量，疏通、加固排水系统防止表层滑坡。③矿块浸矿结束后，巷道的尾液，要及时回收直至pH、氨氮达标为止，对于少量残留在矿体的硫酸铵溶液，则以监测井和环保井进行监测，一旦发现氨氮超标，即进行回收利用，以防止浸矿液（母液）对生产矿块周边及下游环境的污染。④生产过程中，应加强对注、收液管路的巡查，发现有泄漏的，及时修理。⑤矿山开采结束后，应采取必要的措施对裸露面、坡面等进行绿化、护坡，恢复土地功能，防止水土流失。
4 结束语
离子吸附型稀土矿是我国宝贵的稀土资源，由于经济社会建设导致大量稀土資源被剥离未能及时回收利用，加上工程项目开发过程中，有不法分子趁机非法开采，导致环境严重破坏，扰乱稀土市场正常秩序。针对此现状，就如何规范开采回收项目工程剥离的稀土资源，本着安全、环保的原则，采用原地浸矿工艺开采，然后回收母液至水冶车间进行后续处理，产出混合稀土碳酸盐（简称碳盐稀土）产品。生产过程中，鉴于露天开采矿山的特殊性，加强对收液巷道的有效支护和控制好矿山的注液量，矿山的安全生产才得以保障；回收残留在矿体少量的硫酸铵及采选后对矿区的绿化修复，能有效减少稀土回收项目对环境的破坏。采用原地浸矿工艺技术对矿山表土破坏程度小，稀土回收率高，基本上不产生废土、废渣和废液，对周边环境影响小，值得推广。
参考文献
[1]谢友华.稀土资源综合回收利用开采方案探讨[J].能源与环境，2014（02）.
[2]方一平，张福良，陶银龙，李晓宇，靳 松，何 川.工程建设项目剥离的稀土综合回收利用问题探究[J].中国矿业，2013（12）.
[3]计 策，秦 东.关于广西工程建设项目压覆稀土矿资源抢救性保护开采的探讨[J].大众科技，2015（06）.
[4]张新光.工程压覆型稀土资源的开采技术探究[J].矿业工程研究，2016（09）.
[5]樊 薇，赵子令.关于建设项目规划中压覆矿产资源问题的探讨[J].2017（09）.
[6]池汝安.风化壳淋积型稀土矿化工冶金[M].北京：科学出版社，2006.
[7]李永绣.离子型吸附型稀土资源与绿色提取[M].北京：化学工业出版社，2014.
收稿日期：2018-4-28
作者简介：甘胜敏（1987-），男，助理工程师，本科，主要从事风化壳淋积型稀土矿山开采、稀土冶炼分离技术和管理等方面研究工作。