稀土開題報(bào)告

稀土原地浸出過程中浸出劑與稀土作用浸出特性研究專業(yè)名稱：礦物加工工程碩士姓名:導(dǎo)師姓名：1/28課題背景稀土已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)新型材料中不可缺乏元素，被世界各國廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，在發(fā)光，永磁，新材料，農(nóng)業(yè)等行業(yè)，稀土發(fā)揮著非常主要作用，對它需求也是與日俱增。我國南方風(fēng)化殼淋積型稀土礦世界罕見，該礦床具有分布廣、儲量豐富、放射性低、稀土配分齊全、富含中重稀土元素等特點(diǎn)。通過我國科研工作者對它進(jìn)行長期科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐，采取離子交換技術(shù)浸出稀土礦，取得了舉世矚目標(biāo)成就不過礦床復(fù)雜，仍需要我們不停完善工藝。2/283/284/28風(fēng)化殼淋積型稀土礦產(chǎn)資源概述風(fēng)化殼淋積型稀土礦于1969年首先在我國江西龍南足洞被發(fā)覺，是我國特有稀土資源。伴隨地質(zhì)人員深入勘探發(fā)目前福建、廣東、云南、湖南、廣西、浙江等省市也存在此類稀土礦，但大部分還是分布于南嶺地域一帶花崗巖、混合巖型稀土礦床及含稀土元素火山巖發(fā)育地域。稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素——鑭(La）、鈰(Ce）、鐠(Pr）、釹(Nd）、钷(Pm）、釤(Sm）、銪(Eu）、釓(Gd）、鋱(Tb）、鏑(Dy）、鈥(Ho）、鉺(Er）、銩(Tm）、鐿(Yb）、镥(Lu），以及與鑭系15個(gè)元素密切有關(guān)元素——鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素，稱為稀土元素。5/28稀土形成

風(fēng)化殼淋積型稀土礦形成與南方濕熱氣候、獨(dú)特地貌特性、水中含氧量以及有關(guān)微生物存在有著密切關(guān)系。華南地域含稀土母巖在氣候濕熱、植被發(fā)育，有機(jī)酸起源豐富弱酸性條件下，通過淋溶，風(fēng)化，解離，運(yùn)移，吸附，再淋溶再吸附反復(fù)作用下,在含稀土母巖風(fēng)化過程中，由于有機(jī)酸作用，稀土元素從原生礦物解離出來后，在類似于醋酸弱酸性環(huán)境下，形成極易溶于水稀土含水醋酸鹽，并以此形式向下運(yùn)移，6/28稀土形成由于其濃度很小，電離度大，亦即相稱于呈簡單陽離子RE3+形式運(yùn)移。在運(yùn)移中，由于稀土元素化學(xué)性質(zhì)和地球化學(xué)性質(zhì)之間差異，在吸附和淋澆解吸矛盾中，造成了稀土元素富集和稀土配分變化。此礦中約75%-95%稀土元素以離子形態(tài)吸附于高嶺土、云母等粘土礦物上，但主要還是富集于粒度小粘土類礦物中。而余下10%稀土元素則以礦物相、類質(zhì)同相、微固體分散相存在于其他礦物中。7/28風(fēng)化殼淋積型稀土礦開采技術(shù)概述稀土選礦經(jīng)歷了三個(gè)階段選礦辦法氯化鈉為浸出劑，草酸為母液沉淀劑池浸硫酸銨為浸出劑，草酸為沉淀劑堆浸硫酸銨/氯化銨為浸出劑，殘酸氫銨為沉淀劑原地浸出8/28池浸工藝圖9/2810/28分子仿真與模擬研究現(xiàn)狀概述近年來分子模擬技術(shù)發(fā)展迅速并在多種學(xué)科領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在藥品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可用于研究病毒、藥品作用機(jī)理等；在生物科學(xué)領(lǐng)域，可用于表征蛋白質(zhì)多級構(gòu)造與性質(zhì)；在材料學(xué)領(lǐng)域，可用于研究構(gòu)造與力學(xué)性能、材料優(yōu)化設(shè)計(jì)等；在化學(xué)領(lǐng)域，可用于研究表面催化及機(jī)理等；在石油化工領(lǐng)域，可用于分子篩催化劑構(gòu)造表征、合成設(shè)計(jì)、吸附擴(kuò)散，可構(gòu)建和表征高分子鏈以及晶態(tài)或非晶態(tài)本體聚合物構(gòu)造，預(yù)測包括共混行為、機(jī)械性質(zhì)、擴(kuò)散、內(nèi)聚與潤濕以及表面粘接等在內(nèi)主要性質(zhì)。11/28分子模擬長處與試驗(yàn)相比較，利用計(jì)算機(jī)模擬具有下列幾個(gè)長處：減少研究成本增加試驗(yàn)安全性能夠研究極迅速反應(yīng)或變化能促進(jìn)對問題理解能對未知物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測12/28materialsstudio軟件介紹MaterialsStudio分子模擬軟件采取了先進(jìn)模擬計(jì)算思想和辦法，如量子力學(xué)（QM）、線性標(biāo)度量子力學(xué)(LinearScalingQM)、分子力學(xué)(MM)、分子動(dòng)力學(xué)(MD)、蒙特卡洛(MC)、介觀動(dòng)力學(xué)(MesoDyn)和耗散粒子動(dòng)力學(xué)（DPD）、統(tǒng)計(jì)辦法QSAR(QuantitativeStructure-ActivityRelationship)等多種先進(jìn)算法和X射線衍射分析等儀器分析辦法；模擬內(nèi)容包括了催化劑、聚合物、固體及表面、界面、晶體與衍射、化學(xué)反應(yīng)等材料和化學(xué)研究領(lǐng)域主要課題13/28鉑晶體構(gòu)造14/28鉑晶體構(gòu)造15/28鉑晶體構(gòu)造16/2817/28苯酚圖片18/28草酸19/28預(yù)期目標(biāo)通過離子型稀土礦中多種稀土離子與浸出液中浸出劑基團(tuán)或離子互相作用能量交換分子交換熱力學(xué)模擬分析、浸出劑基團(tuán)或離子在含稀土離子礦物表面吸附、表面能變化分子動(dòng)力學(xué)模擬分析，研究浸出劑與稀土離子交換反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程，揭示浸出劑與稀土礦交換反應(yīng)規(guī)律。

同步，利用分子動(dòng)力學(xué)對浸出劑構(gòu)象進(jìn)行分析，尋找浸出劑最佳構(gòu)型。為離子型稀土礦原地溶浸清潔綠色浸出劑配備合成、浸出液最佳浸出濃度及用量等工藝條件確實(shí)定，為不一樣賦存狀態(tài)離子型稀土礦浸出時(shí)，浸出劑種類選擇及工藝條件確實(shí)定奠定基礎(chǔ)。20/28研究內(nèi)容離子型稀土礦溶浸試驗(yàn)研究。模擬礦山原地溶浸辦法，自行設(shè)計(jì)一套試驗(yàn)裝置，開展采取不一樣種類浸出劑多種浸出體系進(jìn)行不一樣礦體、不一樣風(fēng)化狀態(tài)離子型稀土礦浸出試驗(yàn)，開展采取不一樣種類抑雜劑進(jìn)行不一樣礦體及風(fēng)化狀態(tài)稀土礦抑雜浸出試驗(yàn)，開展磁電場物理預(yù)處理對稀土及雜質(zhì)浸出影響行為研究，優(yōu)化浸出工藝條件及影響原因，獲取不一樣種類浸出劑對稀土浸出行為及有關(guān)參數(shù)，不一樣種類抑雜劑對鋁鐵雜質(zhì)抑制行為及有關(guān)參數(shù)。21/28研究內(nèi)容

采取MS軟件分子動(dòng)力學(xué)模塊，根據(jù)離子型稀土礦中多種稀土離子與浸出液中浸出劑基團(tuán)或離子之間互相作用能量交換及變化,浸出劑基團(tuán)或離子在含稀土離子礦物表面吸附分子動(dòng)力學(xué)模擬分析，研究浸出劑與稀土離子及雜質(zhì)離子動(dòng)力學(xué)過程，獲取浸出劑與稀土礦交換反應(yīng)規(guī)律及趨勢。同步，利用分子動(dòng)力學(xué)對浸出劑構(gòu)象進(jìn)行分析，尋找浸出劑最佳構(gòu)型，為離子型稀土礦原地溶浸清潔綠色浸出劑配備、合成，浸出液最佳浸出濃度及用量等工藝條件確實(shí)定，為不一樣賦存狀態(tài)離子型稀土礦浸出時(shí)浸出劑種類選擇及工藝條件確實(shí)定提供條件。22/28研究內(nèi)容

抑雜劑與不一樣礦物類型及賦存狀態(tài)鋁鐵雜質(zhì)之間互相作用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究。根據(jù)不一樣種類抑雜劑吸附在含雜質(zhì)礦物表面時(shí)，礦物表面張力變化模型，開展離子型稀土礦中鋁鐵等多種雜質(zhì)離子與浸出液中添加抑雜劑基團(tuán)或離子之間互相作用分子動(dòng)力學(xué)模擬分析，

研究抑雜劑與鋁鐵雜質(zhì)及礦物互相作用規(guī)律及趨勢，獲取抑雜劑抑制雜質(zhì)浸出作用機(jī)理，利用分子動(dòng)力學(xué)對抑雜劑構(gòu)象進(jìn)行分析，尋找抑雜劑最佳構(gòu)型。為離子型稀土礦原地溶浸鋁鐵抑雜配備合成、浸出液中抑雜劑最佳濃度及用量等工藝條件確實(shí)定提供根據(jù)。23/28研究內(nèi)容根據(jù)理論研究成果，配備或合成新型浸出劑、新型抑雜劑，利用實(shí)際礦山稀土礦進(jìn)行溶浸驗(yàn)證試驗(yàn)，深入優(yōu)化典型稀土礦山原地浸出工藝條件，提升稀土浸出率，減少雜質(zhì)含量，提升浸出母液質(zhì)量。24/28關(guān)鍵問題

離子型稀土目前提取工藝為原地溶浸工藝，如何配備及確定不一樣礦體、不一樣賦存狀態(tài)稀土浸出藥劑體系，如何在試驗(yàn)室設(shè)計(jì)一套試驗(yàn)裝置及辦法能夠基本模擬原地溶浸過程進(jìn)行稀土浸出試驗(yàn)，取得能夠?yàn)榉肿觿?dòng)力學(xué)模擬提供參照有關(guān)數(shù)據(jù)是本研究另一關(guān)鍵問題。25/28技術(shù)路線

離子型稀土礦成礦規(guī)律及工藝礦物學(xué)研究----設(shè)計(jì)浸出試驗(yàn)裝置-----不一樣種類浸出劑浸出體系中進(jìn)行不一樣礦體、不一樣風(fēng)化狀態(tài)離子型稀土礦浸出試驗(yàn)，不一樣種類抑雜劑體系中進(jìn)行不一樣礦體及風(fēng)化狀態(tài)稀土礦抑雜浸出試驗(yàn)-----浸取劑與不一樣賦存狀態(tài)稀土離子及雜質(zhì)離子互相作用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究----抑雜劑與不一樣礦物類型及賦存狀態(tài)鋁鐵雜質(zhì)之間互相作用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究-------配備或合成新型稀土浸出劑、新型高效抑雜劑-------實(shí)際稀土礦溶浸驗(yàn)證試驗(yàn)及工藝參數(shù)優(yōu)化。26/28可行性分析分子模擬技術(shù)是一門新興化學(xué)技術(shù)，它主要是利用計(jì)算機(jī)以原子水平分子模型來模擬分子構(gòu)造和行為，進(jìn)而模擬分子體系多種物理和化學(xué)性質(zhì)。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，分子模擬技術(shù)在新材料研究、催化劑研制、高分子設(shè)計(jì)、藥劑與礦物表面互相作