稀土开题报告.

1、稀土原地浸出过程中浸出剂与稀土作用的浸出特性研究专业名称： 矿物加工工程 研究生姓名: 导师姓名： 课题背景 稀土已经成为现代工业新型材料中不可缺少的元素，被世界各国广泛应用于传统产业和新型高技术产业领域，在发光，永磁，新材料，农业等行业，稀土发挥着非常重要的作用，对它的需求也是与日俱增。 我国南方风化壳淋积型稀土矿世界罕见，该矿床具有分布广、储量丰富、放射性低、稀土配分齐全、富含中重稀土元素等特点。 经过我国科研工作者对它进行长期的科学研究和生产实践，采用离子交换技术浸出稀土矿，取得了举世瞩目的成就 但是矿床复杂，仍需要我们不断的完善工艺。风化壳淋积型稀土矿产资源概述风化壳淋积型稀土矿于19

2、69年首先在我国江西龙南足洞被发现，是我国特有的稀土资源。 随着地质人员的进一步勘探发现在福建、广东、云南、湖南、广西、浙江等省市也存在此类稀土矿，但大部分还是分布于南岭地区一带的花岗岩、混合岩型稀土矿床及含稀土元素的火山岩发育地区。稀土就是化学元素周期表中镧系元素镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝(Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的元素钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。稀土的形成风化壳淋积型稀土矿的形成与南方湿热的气候、独特的地貌特征、水

3、中含氧量以及相关微生物的存在有着密切关系。华南地区含稀土母岩在气候湿热、植被发育，有机酸来源丰富的弱酸性条件下，经过淋溶，风化，解离，运移，吸附，再淋溶再吸附的反复作用下,在含稀土母岩风化过程中，由于有机酸的作用，稀土元素从原生矿物解离出来后，在类似于醋酸的弱酸性环境下，形成极易溶于水的稀土含水醋酸盐，并以此形式向下运移，稀土的形成 由于其浓度很小，电离度大，亦即相当于呈简单阳离子RE3+的形式运移。在运移中，由于稀土元素的化学性质和地球化学性质之间的差异，在吸附和淋浇解吸的矛盾中，导致了稀土元素的富集和稀土配分的变化。此矿中约75%-95%的稀土元素以离子形态吸附于高岭土、云母等粘土矿物上，

4、但主要还是富集于粒度小的粘土类矿物中。而余下10%的稀土元素则以矿物相、类质同相、微固体分散相存在于其他矿物中。风化壳淋积型稀土矿开采技术概述 稀土选矿经历了三个阶段的选矿方法 氯化钠为浸出剂，草酸为母液沉淀剂的池浸 硫酸铵为浸出剂，草酸为沉淀剂的堆浸 硫酸铵/氯化铵为浸出剂，残酸氢铵为沉淀剂的原地浸出池浸工艺图分子仿真与模拟的研究现状概述 近年来分子模拟技术发展迅速并在多个学科领域得到了广泛的应用。在药物设计领域，可用于研究病毒、药物的作用机理等； 在生物科学领域，可用于表征蛋白质的多级结构与性质；在材料学领域，可用于研究结构与力学性能、材料的优化设计等； 在化学领域，可用于研究表面催化及机

5、理等；在石油化工领域，可用于分子筛催化剂结构表征、合成设计、吸附扩散，可构建和表征高分子链以及晶态或非晶态本体聚合物的结构，预测包括共混行为、机械性质、扩散、内聚与润湿以及表面粘接等在内的重要性质。分子模拟的优点 与实验相比较，利用计算机模拟具有以下几个优点： 降低研究成本 增加实验的安全性 可以研究极快速的反应或变化 能增进对问题的了解 能对未知物质的物理化学性质进行预测materials studio软件的介绍 Materials Studio分子模拟软件采用了先进的模拟计算思想和方法，如量子力学（QM）、线性标度量子力学(Linear Scaling QM)、分子力学(MM)、分子动力学

6、(MD)、蒙特卡洛(MC)、介观动力学(MesoDyn)和耗散粒子动力学（DPD）、统计方法QSAR(Quantitative Structure - Activity Relationship )等多种先进算法和X射线衍射分析等仪器分析方法；模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、界面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题铂的晶体结构铂的晶体结构铂的晶体结构苯酚图片草酸预期目标 通过离子型稀土矿中各种稀土离子与浸出液中的浸出剂基团或离子相互作用的能量交换的分子交换热力学模拟分析、浸出剂基团或离子在含稀土离子的矿物表面吸附、表面能变化的分子动力学模拟分析，研究浸出剂与稀土离子

7、的交换反应热力学和动力学过程，揭示浸出剂与稀土矿的交换反应规律。 同时，利用分子动力学对浸出剂的构象进行分析，寻找浸出剂的最佳构型。为离子型稀土矿原地溶浸清洁绿色浸出剂的配置合成、浸出液最佳浸出浓度及用量等工艺条件的确定，为不同赋存状态的离子型稀土矿浸出时，浸出剂的种类选择及工艺条件的确定奠定基础。研究内容 离子型稀土矿溶浸试验研究。模拟矿山原地溶浸方法，自行设计一套实验装置，开展采用不同种类浸出剂各种浸出体系进行不同矿体、不同风化状态的离子型稀土矿的浸出试验，开展采用不同种类抑杂剂进行不同矿体及风化状态的稀土矿的抑杂浸出试验，开展磁电场的物理预处理对稀土及杂质浸出的影响行为研究，优化浸出工艺

8、条件及影响因素，获取不同种类浸出剂对稀土的浸出行为及有关参数，不同种类抑杂剂对铝铁杂质的抑制行为及有关参数。研究内容采用MS软件的分子动力学模块，根据离子型稀土矿中各种稀土离子与浸出液中的浸出剂基团或离子之间相互作用的能量交换及变化, 浸出剂基团或离子在含稀土离子的矿物表面吸附的分子动力学模拟分析，研究浸出剂与稀土离子及杂质离子的动力学过程，获取浸出剂与稀土矿的交换反应规律及趋势。同时，利用分子动力学对浸出剂的构象进行分析，寻找浸出剂的最佳构型，为离子型稀土矿原地溶浸清洁绿色浸出剂的配置、合成，浸出液最佳浸出浓度及用量等工艺条件的确定，为不同赋存状态的离子型稀土矿浸出时浸出剂的种类选择及工艺条

9、件的确定提供条件。研究内容 抑杂剂与不同矿物类型及赋存状态的铝铁杂质之间相互作用的分子动力学模拟研究。根据不同种类抑杂剂吸附在含杂质的矿物表面时，矿物表面张力的变化模型，开展离子型稀土矿中铝铁等各种杂质离子与浸出液中添加的抑杂剂的基团或离子之间相互作用的分子动力学模拟分析， 研究抑杂剂与铝铁杂质及矿物的相互作用规律及趋势，获取抑杂剂抑制杂质浸出的作用机理，利用分子动力学对抑杂剂的构象进行分析，寻找抑杂剂的最佳构型。为离子型稀土矿原地溶浸铝铁抑杂的配置合成、浸出液中抑杂剂最佳浓度及用量等工艺条件的确定提供依据。研究内容 根据理论研究结果，配置或合成新型浸出剂、新型抑杂剂，利用实际矿山的稀土矿进行

10、溶浸验证试验，进一步优化典型稀土矿山的原地浸出工艺条件，提高稀土浸出率，降低杂质含量，提高浸出母液质量。关键问题 离子型稀土目前的提取工艺为原地溶浸工艺，如何配置及确定不同矿体、不同赋存状态稀土的浸出药剂体系，如何在实验室设计一套实验装置及方法能够基本模拟原地溶浸过程进行稀土浸出试验，获得能够为分子动力学模拟提供参考的有关数据是本研究的另一关键问题。技术路线 离子型稀土矿的成矿规律及工艺矿物学研究-设计浸出实验装置-不同种类浸出剂浸出体系中进行不同矿体、不同风化状态的离子型稀土矿的浸出试验，不同种类抑杂剂体系中进行不同矿体及风化状态的稀土矿的抑杂浸出试验-浸取剂与不同赋存状态稀土离子及杂质离子相互作用的分子动力学模拟研究-抑杂剂与不同矿物类型及赋存状态的铝铁杂质之间相互作用的分子动力学模拟研究-配置或合成新型稀土浸出剂、新型高效抑杂剂-实际稀土矿的溶浸验证试验及工艺参数优化。可行性分析 分子模拟技术是一门新兴化学技术，它主要是利用计算机以原子水平的分子模型来模拟分子的结构和行为，进而模拟分子体系的各种物理和化学性质。经实践验证，分子模拟技术