白云鄂博礦在微波預(yù)處理后的稀土變化探究

1、    白云鄂博礦在微波預(yù)處理后的稀土變化探究    陳穎況家瑾摘  要：隨著稀土應(yīng)用的廣泛深入，如何解決稀土尾礦的污染性問(wèn)題迫在眉睫，一般處理方式是堆積、填埋或出口，造成的資源浪費(fèi)可想而知。本文針對(duì)白云鄂博礦中的稀土元素研究，運(yùn)用x射線衍射分析原礦物主要所含物質(zhì)，以及在微波預(yù)處理后的稀土衍射峰的變化。同時(shí)，通過(guò)查找相關(guān)資料，簡(jiǎn)單地探究了微波預(yù)處理過(guò)程進(jìn)行的酸浸化學(xué)反應(yīng)以及微波的工作機(jī)理，對(duì)揭示了稀土浸出的起著至關(guān)重要的作用。關(guān)鍵詞：白云鄂博礦;微波預(yù)處理;xrd分析;化學(xué)反應(yīng);工作機(jī)理白云鄂博礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市，這里是全國(guó)最大的輕稀土制

2、造基地，也是目前探索的世界最大稀土礦藏，這里的稀土主要成分是氟碳鈰礦和獨(dú)居石。但是，由于多年以來(lái)對(duì)于礦石的提取主要以鐵1為主，造成大批稀土未能充分利用。近年來(lái)，隨著國(guó)家政策的出臺(tái)，充分整合有限資源，推動(dòng)綠色可持續(xù)發(fā)展道路，稀土尾礦越來(lái)越受到大家的關(guān)注。本文通過(guò)微波預(yù)處理，對(duì)尾礦進(jìn)行xrd表征，再進(jìn)行酸浸實(shí)驗(yàn)，提取出尾礦中的稀土元素，實(shí)現(xiàn)了資源的二次利用，也減小了對(duì)環(huán)境的污染。1、xrd測(cè)試的準(zhǔn)備條件（1）本實(shí)驗(yàn)試樣是來(lái)自含有稀土的白云鄂博尾礦，將試樣倒入研磨罐中，進(jìn)行研磨一段時(shí)間后停止，將磨好的樣品收集起來(lái)。（2）設(shè)立兩組測(cè)試實(shí)驗(yàn)，其中一組為研磨好的尾礦原樣;另一組將樣品放入微波消解儀中消解，

3、微波處理后，收集固體樣品。（3）將磨好的原樣放入x射線衍射儀進(jìn)行表征，得出圖1;將微波處理的樣品并進(jìn)行x射線衍射表征，得出圖2。2、x射線衍射圖像的分析2.1.稀土尾礦的xrd圖像在研究微波預(yù)處理之前，對(duì)稀土尾礦的原礦2進(jìn)行x射線衍射分析，如圖1：由圖1可以知道，該圖譜主要是 、 、 、 、 、 、 、 的衍射峰。其中，從xrd圖像中可以看出含有稀土元素的礦物以氟碳鈰礦（ ）和獨(dú)居石【 】為主;含鐵礦物主要存在于黃鐵礦（ ）。而且 以白云石存在形式為主; 元素存在于石英和硅酸鹽礦中; 主要存在于重晶石中。2.2.微波處理的尾礦xrd圖像如圖2為微波處理的xrd圖像：將圖2的微波消解處理的xrd

4、圖譜與圖1圖像對(duì)照發(fā)現(xiàn)，在對(duì)應(yīng)含有稀土元素的 衍射角上，如： 在 、 、 、 以及 附近時(shí)，氟碳鈰礦、獨(dú)居石衍射峰強(qiáng)度出現(xiàn)了明顯的消失或減弱;而其他物質(zhì)的衍射峰，如： 在 、 附近時(shí)衍射強(qiáng)度明顯降低; 在 時(shí) 完全消失了; 之類(lèi)的物質(zhì)在 時(shí)的強(qiáng)度也發(fā)生下降等等。3、氟碳鈰礦、獨(dú)居石的浸出反應(yīng)用濃hci作浸出劑將消解好的固體樣品進(jìn)行酸浸實(shí)驗(yàn)，以探究微波預(yù)處理期間發(fā)生的酸浸化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，氟碳鈰礦在微波消解發(fā)生了浸出反應(yīng)及其物相變化。根據(jù)武吉 3研究在高溫情況下，氟碳鈰礦會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄⊥裂趸?，可以推測(cè)出在微波消解情況下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與之類(lèi)似。其發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：造成了氟碳鈰礦分解為稀土殘?jiān)?/p>

5、富含稀土）。與此同時(shí)，再直接在酸浸條件下，稀土氧化物可以轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄韵⊥聋}類(lèi)化合物。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：而尾礦中含有稀土元素的另一種礦獨(dú)居石也發(fā)生衍射峰消失和減弱，其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)為：4.微波預(yù)處理的工作機(jī)理微波技術(shù)是一種電磁波波技術(shù)4，當(dāng)含有極性分子物質(zhì)在微波作用過(guò)程中，它們之間能夠相互耦合，極性分子在電磁場(chǎng)變化情況下不斷擺脫非極性分子的束縛和原有熱運(yùn)動(dòng)的作用，達(dá)到將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度不斷升高，使得礦石顆粒受熱分解。通過(guò)gisele 5等人先前發(fā)表的一些研究可以知道，研究人員認(rèn)為微波預(yù)處理能夠析出稀土，是因?yàn)槲⒉ㄌ幚砑夹g(shù)能使礦物的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在水加熱和汽化間能夠產(chǎn)生裂紋和細(xì)孔，并且隨著微

6、波照射持續(xù)時(shí)間的增加，表面粗糙度和顆粒孔隙率增加，礦物顆粒因微波輻射而膨脹和降解，內(nèi)表面暴露出來(lái)，并引入了浸出劑可及的較高活性表面積，浸出劑能夠很容易進(jìn)入礦物中，從而把稀土物質(zhì)從礦物在浸出來(lái)。5.結(jié)語(yǔ)本文對(duì)在白云鄂博礦進(jìn)行了xrd表征分析，且對(duì)在微波預(yù)處理情況下的物質(zhì)衍射峰進(jìn)行分析。得出的結(jié)果表明，微波預(yù)處理對(duì)稀土浸出起著增強(qiáng)的作用，在 處于 區(qū)間范圍內(nèi)，含有氟碳鈰礦、獨(dú)居石衍射峰發(fā)生了明顯的降低，而其他物質(zhì)的衍射峰如 、 、 等物質(zhì)也存在著變化。與此同時(shí)，通過(guò)查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，我們簡(jiǎn)單地對(duì)微波預(yù)處理下的稀土礦物發(fā)生的浸出反應(yīng)進(jìn)行探究，并且了解了微波預(yù)處理的工作機(jī)理，讓我們有了深刻的理解。參考

7、文獻(xiàn)1  馬瑩，李娜，王其偉，楊啟山.白云鄂博礦稀土資源的特點(diǎn)及研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀j.中國(guó)稀土學(xué)報(bào).2016，34（6）：641-649.2  鄭強(qiáng)，邊雪，吳文遠(yuǎn).白云鄂博稀土尾礦的工藝礦物學(xué)研究j.東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2017，38（8）：1107-1111.3  武吉. 包頭含稀土選鐵尾礦硫酸銨焙燒、浸出及物相轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)研究d.東北大學(xué)，2015.4  黃宇坤. 微波強(qiáng)化分解包頭稀土礦清潔工藝的基礎(chǔ)研究d.東北大學(xué)，2017.5  adrian lambert;john anawati;mugdha walawalkar;jason tam;gisele azimi.innovative application of microwave treatment for