池汝安，田 君，羅仙平，徐志高，何正艷

（1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,江西 贛州 341000;2.武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院,武漢 430073;3.江西省科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所,南昌 330029）

風(fēng)化殼淋積型稀土礦的基礎(chǔ)研究

池汝安1,2，田 君1,3，羅仙平1，徐志高2，何正艷2

（1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,江西 贛州 341000;2.武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院,武漢 430073;3.江西省科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所,南昌 330029）

文章評述了40年來風(fēng)化殼淋積型稀土礦的基礎(chǔ)研究，包括礦床的成因及特征、稀土礦物的組成及性質(zhì)，稀土與黏土礦物的關(guān)系、稀土在黏土礦物中的吸附及遷移理論，論述了風(fēng)化殼淋積型稀土礦的稀土元素配分的特征及四大效應(yīng)，并探討了稀土浸出機理和風(fēng)化殼淋積型稀土礦稀土浸取的三代工藝，提出了風(fēng)化殼淋積型稀土礦基礎(chǔ)研究和浸出工藝的發(fā)展方向及亟待解決的問題.

風(fēng)化殼淋積型稀土礦；礦床學(xué)；稀土配分；提取工藝

1979年澳大利亞科學(xué)家Nesbitt H W在英國自然（Nature）等雜志刊登學(xué)術(shù)論文闡明花崗巖在風(fēng)化成黏土礦物時，花崗巖中稀土元素將發(fā)生分餾、遷移和富集，并暗示有可能富集成礦[1].而中國的江西早在1969年就首次發(fā)現(xiàn)風(fēng)化富集的稀土可以工業(yè)回收，從而奠定風(fēng)化富集形成稀土礦的基礎(chǔ)，這種礦是一種外生稀土礦，被稱作風(fēng)化殼淋積型稀土礦.該礦具有分布廣、礦點多規(guī)模小，原礦放射性低、稀土配分齊全及富含中重稀土等特點[2]，其中，中重稀土占世界儲量的80%以上，是我國特有的稀土礦產(chǎn)資源，也是世界上稀缺的礦種，廣泛分布于我國南方的江西、福建、湖南、廣東、廣西、云南和浙江等7省.它的發(fā)現(xiàn)不僅豐富了稀土元素化學(xué)、地球化學(xué)、無機化學(xué)和濕法冶金學(xué)等理論，而且也為我國稀土工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了得天獨厚的資源條件.

1 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的礦床學(xué)

1.1 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的成礦原因

風(fēng)化殼淋積型稀土礦的形成條件十分復(fù)雜，主要有3個，缺一不可.第1，原巖中必須含稀土礦物，這是稀土來源的充分條件；第2，稀土必須是賦存在可風(fēng)化的稀土礦物和副礦物上，這能滿足稀土礦物風(fēng)化后形成稀土離子的內(nèi)在條件；第3，原巖必須處于溫暖濕潤的氣候地區(qū)，受生物、物理和化學(xué)作用，這是符合原巖風(fēng)化的外在條件.此外，其礦床成礦地質(zhì)條件還受巖石條件、構(gòu)造條件和表生條件等多種因素的控制[3-5].

1.1.1 巖石條件

稀土在不同巖石中的豐度極不均勻，花崗巖和火山巖是構(gòu)成該類工業(yè)礦床的主要含礦地質(zhì)體.形成風(fēng)化殼的巖漿巖從加里東期時代到海西－印支期時代再到燕山早期及晚期時代的花崗巖和火山巖都有，因此巖石稀土元素礦化所屬時代很長.原巖的稀土品位（風(fēng)化殼）隨成巖時間由早到晚，逐漸提高.

巖石化學(xué)成分控礦特征表現(xiàn)為礦化酸度差異、與堿金屬結(jié)合差異和鈣控礦差異3種，如釔族稀土元素礦化較鈰族稀土元素礦化需要更大的酸度；前者與鈉質(zhì)成分關(guān)系較為密切，而后者與鉀質(zhì)成分更為相關(guān)；在熔漿演化晚期形成的釔族稀土元素礦化所要求的鈣質(zhì)含量比鈰族更低.

稀土元素礦化類型與巖體產(chǎn)狀及規(guī)模、巖石中造巖礦物含量及特征、巖石中稀土元素礦物種類及含量存在著一定的關(guān)系，如具有多成因和多期狀侵入活動特點的復(fù)式及含富硅、富堿、貧二價離子、Fe3+、Ti4+的巖石對稀土元素礦化均有利.

1.1.2 構(gòu)造條件

含礦巖體及單個礦床或礦體的產(chǎn)出往往受到構(gòu)造條件的控制.區(qū)內(nèi)構(gòu)造控巖控礦的基本形式表現(xiàn)為東西向構(gòu)造帶主導(dǎo)控巖控礦，新華夏系構(gòu)造帶主導(dǎo)控巖控礦和東西向構(gòu)造帶與新華夏系構(gòu)造帶復(fù)合控巖控礦3個方面.

1.1.3 表生條件

該類礦床的形成經(jīng)歷了內(nèi)生作用和外生作用兩個階段，二者缺一不可.表生作用與地理氣候、地勢和地貌等條件有密切的關(guān)系.

已知該類礦床分布于北緯 22°～29°、東經(jīng)106°30′～l10°40′區(qū)域內(nèi)，尤以北緯 24°～26°之間礦床最為密集.這一地理區(qū)域?qū)贌釒А啛釒夂?，濕熱潮濕雨多，植被發(fā)育，有機酸來源豐富，有利于化學(xué)風(fēng)化為主的表生作用，常形成厚度較大的面型風(fēng)化殼.致使風(fēng)化殼中稀土含量比基巖高出數(shù)倍，富礦地段可高出數(shù)10倍以上.

該類礦床大多產(chǎn)于海拔高度小于550 m、高差250～60 m的丘陵地帶，以平緩低山和水系發(fā)育為特征.在局部地貌上表現(xiàn)為微細地形起伏，對成礦有利.一般來說，山脊比山垇、山頂比山腰、山腰比山腳、緩坡比陡坡，寬闊山頭比狹窄山頭更有利于成礦.

1.2 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的礦床學(xué)分類

礦床可分為內(nèi)生礦床和外生礦床.外生礦床又可繼續(xù)分為砂礦床、沉積型礦床和風(fēng)化殼淋積型礦床.根據(jù)礦床學(xué)定義，風(fēng)化殼淋積型稀土礦床屬于外生礦床.

據(jù)風(fēng)化殼淋積型稀土礦與原生稀土礦床的關(guān)系及稀土元素配分特點，風(fēng)化殼淋積型稀土還可以細分為不同的礦床類型，具體如表1所示.

1.3 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的礦床特征

表生作用促使原巖分解和元素選擇性遷移和富集，形成了不同成分的風(fēng)化殼.根據(jù)含礦花崗巖、火山巖及混合巖風(fēng)化殼的發(fā)育特征，認為風(fēng)化殼礦體結(jié)構(gòu)模式自上而下可分為腐植層、殘坡積層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層4層.

風(fēng)化殼淋積型稀土礦礦床屬于巖漿型原生稀土礦床，經(jīng)風(fēng)化淋積后所形成的風(fēng)化殼構(gòu)造帶.由于原始巖漿礦物成分和含量的差異，巖石結(jié)晶根據(jù)不同條件因地而異[6].

風(fēng)化殼淋積型稀土礦，主要的地質(zhì)賦存類型分全復(fù)式和裸腳式兩大類，其中全復(fù)式完全型和全復(fù)式非完全型分別占35%和45%，裸腳式和特殊類型僅分別占15%和5%.

表1 風(fēng)化殼淋積型稀土礦床分類表

風(fēng)化殼淋積型稀土礦床品位普遍較低，通常稀土含量只有0.03%～0.15%，且絕大部分稀土富集在以黏土礦物為主的細粒級礦石中.

1.4 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的礦體特征

原礦稀土品位隨礦體深度的變化主要以深潛式、淺伏式和表露式3種形式存在，具有一定的規(guī)律，如圖1所示.就大部分稀土礦而言，一般都是淺伏式，且離子相稀土主要賦存在全風(fēng)化層，而半風(fēng)化層和腐植層則次之，基巖主要有未風(fēng)化的稀土礦物.

圖1 風(fēng)化殼中稀土品位垂向分布形式示意圖

2 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的礦石學(xué)

2.1 礦石組成

風(fēng)化殼淋積型稀土礦礦石由原巖在地下水存在的開放體系中，經(jīng)生物、化學(xué)和物理作用，花崗巖和火山巖的原巖解離風(fēng)化形成高嶺土、埃洛石和蒙脫石等黏土礦物.其中以黏土礦物為主，輔以石英砂和造巖礦物長石等組成.原礦中黏土礦物含量大小依次為埃洛石（25%～50%）、伊利石（5%～20%）、高嶺石（5%～10%）及蒙脫石（＜1%）.由于原巖經(jīng)受的風(fēng)化程度不同，造成風(fēng)化殼中各水平位置上礦物組成有所差別，在剖面上呈現(xiàn)一定的層狀結(jié)構(gòu)，通常可分為較明顯的腐植層、全風(fēng)化層、半風(fēng)化層和基巖4層.腐植層和全風(fēng)化層上部主要是高嶺石和三水鋁石.全風(fēng)化層和半風(fēng)化層上部主要是埃洛石和高嶺石及伊利石，半風(fēng)化層下部主要是伊利石和蒙脫石.風(fēng)化殼礦石種類主要是受原巖控制，各風(fēng)化殼礦體的原巖不同，風(fēng)化的主要產(chǎn)物、黏土礦物組成也有所差別.

因原巖化學(xué)成分的影響，不同礦區(qū)的風(fēng)化殼礦石的化學(xué)成分不完全相同，但有許多共同點.礦石中主要的化學(xué)成分是SiO2，其次為Al2O3，離子相稀土低于稀土總量，表明原巖在風(fēng)化后仍有一部分稀土以礦物相形式賦存.

2.2 礦石的物理性質(zhì)

形成風(fēng)化殼淋積型稀土礦的原巖顏色主要為灰白色、灰黃色，原巖成分及風(fēng)化程度對礦石顏色有較大影響.礦石密度為1.3～1.8 t/m3，呈疏松狀態(tài)的無規(guī)則顆粒.風(fēng)化殼礦石的水溶性pH值是影響其中稀土元素化學(xué)行為的主要因素之一.在酸性條件下，風(fēng)化殼礦石中稀土元素呈活化行為.研究表明，原礦均偏酸性，且全風(fēng)化層酸度略低于腐植層.

礦石粒度變化較大，取決于原巖的風(fēng)化程度，但因黏土礦物顆粒細小，實際上是取決于礦體中未風(fēng)化的殘留礦物，如長石、石英及其它副礦物的粒度.一般來說，風(fēng)化較徹底的礦石，粒度較細，稀土含量較高.對大多數(shù)風(fēng)化殼淋積型稀土礦來說，礦石約60%的礦粒都小于7.75 mm，且比表面積為 1.71×104～2.04×104cm2/kg.

礦石中黏土礦物含量多或大顆粒礦石殘留少，礦石的黏結(jié)性就大，透水性能就差，從礦石中淋洗出離子相稀土所需時間就長.而礦石中的含水率取決于黏土礦物的含量，由于礦石主要以黏土礦物組成，吸水性很強.

2.3 礦石的譜學(xué)特征和表面性質(zhì)

目前，關(guān)于風(fēng)化殼淋積型稀土礦的礦石波譜測試主要有：X射線粉末衍射、紅外光譜、差熱和熱重分析、透射電鏡和光電子能譜等[7].

從風(fēng)化殼淋積型稀土礦礦石的X射線粉末衍射圖可以分析出原礦主要含有埃洛石、伊利石、高嶺石、石英、微斜長石和極少量的蒙脫石.從礦石的紅外光譜圖（見圖2）可以看出，存在有OH振動，Si-O振動及Al-O振吸收峰.

圖2 原礦的紅外光譜

在 3698cm-1，3652cm-1，3621cm-1，3434cm-1和3131cm-1有5個吸收峰，其中3652cm-1是肩峰，3698cm-1是個銳峰，而且分裂較深.這些峰可認為是埃洛石、高嶺石、伊利石和蒙脫石的內(nèi)羥基振動引起的.在 1103cm-1，1035cm-1，1007cm-1有 3 個吸收峰，這些譜帶可由埃洛石、高嶺石、伊利石和蒙脫石及微斜長石的Si-O伸縮振動產(chǎn)生.

在 913cm-1，469cm-1，777cm-1和 588cm-1有4個吸收峰，其中913cm-1是埃洛石、高嶺石、伊利石的OH擺動.譜帶上不存在790cm-1吸收峰，表明原礦中珍珠陶土和地開石含量很少.777cm-1和694cm-1是層狀硅酸鹽中的Si-O-Si和Si-O-Al振動.

在 536cm-1，469cm-1和 433cm-1有 3個吸收峰，其中536cm-1和469cm-1分裂很深，譜帶很尖銳是埃洛石、高嶺石和伊利石Si-O彎曲振動和Al-O伸縮振動.

對NH礦的原礦和尾礦進行XPS光電子能譜的測定，譜圖見圖 3的（a）和（c）.由于氧的背景很高，其它譜峰受到抑制，故還附有400 eV以下的擴展譜，見圖 3 的（b）和（d）.

無論尾礦還是原礦，在光電子能譜峰上都未見到稀土電子躍遷能量峰，表明查不到稀土.這是因為黏土礦物屬于鋁硅酸鹽類，硅和鋁含量都很高，被吸附的稀土和鋁離子是高電荷，半徑小的陽離子，電勢高，易與周圍的水形成配位鍵，使得光電子打到稀土原子上產(chǎn)生的電子躍遷峰很弱，被氧覆蓋了.可以推斷吸附在黏土礦物表面上的稀土離子是由水合陽離子或部分羥基配位的水合陽離子，因而顯示不出稀土電子躍遷峰.

2.4 礦石中稀土和鋁賦存狀態(tài)

稀土在礦物中的賦存形式可分為4種[8]：①水溶相.以水合稀土離子或羥基水合稀土離子隨淋濾水而遷移，但又還未被吸附的這部分游離態(tài)稀土；②離子相.以水合陽離子或羥基水合陽離子被吸附在黏土礦物上的稀土；③膠態(tài)沉積相.以不溶性的氧化物或氫氧化物膠體沉積在礦物上或與某種氧化物化合形成新的化合物；④礦物相.以離子化合物形式參與礦物晶格，構(gòu)成礦物晶體不可缺少的部分，或者以類質(zhì)同晶置換形式分散于造物礦物中的這部分稀土.

風(fēng)化殼淋積型稀土礦中影響稀土產(chǎn)品純度的主要雜質(zhì)是鋁，了解不同賦存形態(tài)的鋁，將對探索抑制鋁浸出的途徑具有一定的意義.鋁的賦存形態(tài)可分為以下7種[9]：①水溶態(tài)鋁.以鋁離子或水合鋁離子形態(tài)存在，用水便可淋浸出來；②交換態(tài)鋁.以水合鋁離子Al（H2O）63+或羥基水合鋁離子 Al（OH）n（3-n）+靠靜電引力吸附在黏土礦物固體表面，并且可被中性鹽交換提取的鋁離子；③吸附態(tài)無機羥基鋁.以無機膠膜吸附于礦物表面和邊緣的羥基鋁的氫氧化鋁，在稀土礦電解質(zhì)浸取時不會被浸出；④氧化鐵結(jié)合態(tài)鋁.與氧化鐵結(jié)合的游離鋁，一般稀土礦鐵含量越高，其含量也越高；⑤層間鋁.一種非交換性聚合物羥基鋁，位于2∶1型層狀礦物的層間，不能被中性鹽提取，可使稀土礦陽離子交換容量降低；⑥非晶態(tài)鋁硅酸鹽.以鋁硅酸鹽非晶態(tài)存在的這部分鋁；⑦礦物態(tài)鋁.以層狀鋁硅酸鹽礦物存在，它不能為上述提取劑和選擇性溶解所提取.從上面分析，根據(jù)現(xiàn)有的工藝條件，只要抑制了水溶態(tài)鋁和交換態(tài)鋁的浸出，就能有效降低浸出液的雜質(zhì)含量，提高稀土礦產(chǎn)品的純度.

圖3 光電子能譜圖

2.5 礦石的物理化學(xué)性質(zhì)

風(fēng)化殼淋積型稀土礦礦石的物理化學(xué)特性，可歸納為以下4點[10]：

（1）礦石的多水性.風(fēng)化殼淋積型稀土礦是以黏土礦物為主的疏松無規(guī)則固體，它帶有多種類型的水，包括吸附水、層間水和結(jié)構(gòu)水.

（2）吸附稀土離子的穩(wěn)定性.吸附在黏土礦物上的稀土離子遇水不溶解也不水解，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性.

（3）原礦的緩沖性.由于原礦結(jié)構(gòu)上斷裂鍵的特殊結(jié)構(gòu)，使原礦遇到酸時就接受氫離子，遇到堿時釋放出氫離子，在一定的pH范圍內(nèi)具有緩沖能力，使得淋出的稀土母液pH穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi).

（4）吸附離子的可交換性.當原礦中加入電解質(zhì)溶液時，吸附在黏土礦物活性中心上的稀土離子和雜質(zhì)離子，就會與電解質(zhì)溶液中的陽離子發(fā)生交換反應(yīng)而進入溶液，這就是風(fēng)化殼淋積型稀土礦化學(xué)提取稀土的理論基礎(chǔ).

3 量子化學(xué)在風(fēng)化殼淋積型稀土礦中的應(yīng)用

3.1 風(fēng)化殼淋積型稀土礦中黏土礦物對稀土的富集

風(fēng)化殼淋積型稀土礦中的黏土礦物 （混合黏土礦）是花崗巖和火山巖經(jīng)生物化學(xué)和物理風(fēng)化而成.在此過程中，除生成黏土礦物外，一些易風(fēng)化的礦物風(fēng)化解離出陽離子，形成水合離子隨水遷移.新生成的黏土礦物，具有吸附活性中心，在弱酸性介質(zhì)中，可以吸附隨水遷移的水合離子，即：

其中：S代表黏土礦物吸附活性中心.

由量子化學(xué)計算得出，吸附能力大的離子將優(yōu)先被吸附，故吸附活性中心主要被Al3+和RE3+所占據(jù)，這樣選擇系數(shù)大的稀土離子會替換Al3+和其它離子，在黏土礦物上逐漸富集，而選擇系數(shù)小的金屬離子則隨地下水遷移，使得稀土元素在黏土礦物上得到分餾富集.

3.2 稀土元素配分隨黏土礦物深度的變化規(guī)律

通常用鈰和釔的配分分別代表輕稀土配分和重稀土配分.研究表明，輕稀土配分隨礦體深度加深逐漸下降，而重稀土配分則隨礦體深度加深而增大，即輕稀土隨風(fēng)化殘余型黏土礦物礦體深度加深而變小，重稀土則反之.這可能是因為稀土離子與黏土礦物的作用能越大，該離子越易被吸附.盡管它們的作用能僅存在微小的變化，但在漫長的風(fēng)化環(huán)境和弱酸性介質(zhì)中，稀土之間將發(fā)生取代反應(yīng)和遷移變異，導(dǎo)致吸附能力較差的重稀土下遷，相對富集在較深的風(fēng)化殘余型黏土礦物中，而輕稀土則在礦體上層的含量較大.

3.3 黏土礦物的吸附特點

量子化學(xué)計算表明，黏土礦物含有取代結(jié)構(gòu)吸附活性中心和斷面余鍵吸附活性中心.在鋁硅酸鹽礦物中，硅是四配位形成硅氧四面體，鋁是六配位形成鋁氧八面體，其中硅和鋁可被鋁和鎂類質(zhì)同象取代，導(dǎo)致鋁硅酸鹽層狀結(jié)構(gòu)中正負電荷不平衡，出現(xiàn)過剩負電荷，便形成了取代結(jié)構(gòu)吸附活性中心[11].而在黏土礦物晶體結(jié)構(gòu)斷裂面上，層狀結(jié)構(gòu)中硅氧和鋁氧中的氧暴露在外面，帶有剩余的成鍵能力，有表象多余的負電荷，具有吸附陽離子能力，形成了斷面余鍵吸附活性中心.

吸附稀土的黏土礦物主要是比表面積大的礦粒以及層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物.由于蒙脫石、埃洛石和高嶺石等3種黏土礦物的取代結(jié)構(gòu)活性中心依次減少，它們對吸附陽離子的能力為：蒙脫石＞埃洛石＞高嶺石，而它們對具體陽離子的吸附能力大小為：

吸附能力越大，也就是吸附選擇性越大.對于稀土離子，它們與黏土礦物的作用力為：

取代結(jié)構(gòu)吸附活性中心對陽離子的吸附能力大于斷面余鍵吸附活性中心.稀土在黏土礦物上的吸附受液相的pH值的控制，pH值升高，黏土礦物對稀土的吸附能力增加.然而在相同黏土礦物和弱酸性介質(zhì)的地下水中，稀土離子遷移過程中不斷吸附和脫附所產(chǎn)生的分餾效應(yīng)完全取決于稀土離子的性質(zhì).

4 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的稀土元素配分特征

4.1 各稀土配分之間的關(guān)系

在風(fēng)化殼淋積型稀土礦中，稀土元素配分通常是指除钷和鈧以外的15個稀土元素各自氧化物的百分含量.其中，原巖的稀土配分是花崗巖和火山巖或混合巖中稀土礦物全部稀土元素中各自稀土配分的平均值.這些稀土礦物包括獨立稀土礦物（如獨居石、磷釔礦、硅鈹釔礦、釔易解石等）和類質(zhì)同象分散在副礦物（如褐簾石、榍石等）及造巖礦物（如黑云母、白云母和斜長石等）[12].而風(fēng)化殼稀土配分則是包括原巖中未風(fēng)化的獨立稀土礦物和其它賦存于載體礦物（如黏土礦物）上吸附的稀土離子中各自稀土配分的平均值.

實際上，由于稀土元素之間的地球化學(xué)性質(zhì)的微小差別和風(fēng)化殼剖面礦物的不同，使得原巖風(fēng)化后產(chǎn)生的稀土離子在向下遷移中必然產(chǎn)生一定程度上的分異現(xiàn)象，即分餾效應(yīng)，使風(fēng)化殼中稀土配分和原巖稀土配分有所差異.而如果風(fēng)化解離的稀土離子全部被吸附且不產(chǎn)生分餾，那么風(fēng)化殼稀土配分就有可能繼承原巖的稀土配分.

離子相稀土（又稱可交換稀土）配分是利用目前離子交換浸出工藝可回收的那部分稀土元素的相對含量，即仍賦存在稀土礦物、副礦物和其它造巖礦物中的稀土元素，它不包括易變價的稀土元素形成不可交換的稀土化合物，諸如方鈰礦.因此，離子相稀土配分和風(fēng)化殼稀土配分差別較大.

大量風(fēng)化殼淋積型稀土礦的稀土配分統(tǒng)計分析得出：除鈰配分發(fā)生嚴重虧損及重稀土配分在礦體的下部稍高于上部外，但總體來說其它稀土元素配分從原巖到風(fēng)化殼礦石仍具有一定的繼承性.

4.2 離子相稀土配分的四大效應(yīng)

4.2.1 鈰虧效應(yīng)

鈰是地殼中豐度最高的稀土元素.在大部分巖石中，其鈰元素也是豐度最高的稀土元素.鈰元素由于有特殊的電子結(jié)構(gòu)（4f15d1s2），其三價離子電子結(jié)構(gòu)（4f1）不穩(wěn)定，容易再失去一個f電子，形成穩(wěn)定態(tài)四價鈰（4f0）.因此，在巖石的風(fēng)化過程中，礦物的晶格中解離出來三價離子鈰，容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成四價鈰[13]，其反應(yīng)式如下：

由此，在礦物相中Ce4+一般以CeO2或氟碳鈰礦物相存在，膠態(tài)相中以難溶的Ce（OH）4存在，故在離子相中CeO2含量偏低，導(dǎo)致稀土提取產(chǎn)品中鈰嚴重偏低，形成了稀土配分的鈰虧效應(yīng).這可能是因為原巖在風(fēng)化體系中，來自原巖稀土礦物，諸如氟碳鈰礦等風(fēng)化解離的稀土，其中鈰被氧化為四價鈰Ce4+，很容易與HCO3-配合形成穩(wěn)定的可溶性配合物，而其他的稀土元素則不易形成較穩(wěn)定的可溶性配合物.當降雨時，大量地下滲水就會將這些存在于風(fēng)化前緣處的較穩(wěn)定的Ce-HCO3-配合物帶走，使得Ce在風(fēng)化前緣處（包括稀土富集層底部）與其他稀土再次產(chǎn)生分異和進一步虧損.因此，被地下水帶走才是鈰真正虧損的主要原因.

4.2.2 富銪效應(yīng)

從原巖到風(fēng)化殼礦石，再從風(fēng)化殼礦石到風(fēng)化殼淋積型稀土礦的提取產(chǎn)品，它們的配分值呈現(xiàn)出銪的配分增加.在地質(zhì)上將風(fēng)化殼礦石和風(fēng)化殼淋積型稀土礦的提取產(chǎn)品與隕石的稀土元素的配分值相比，銪的配分值明顯增高，表明原巖在風(fēng)化過程中銪能明顯的富集，這就是富銪效應(yīng).

在大多數(shù)沉積巖中，特別是太古宙以后的沉積巖中，也發(fā)現(xiàn)了富銪效應(yīng)[14]，主要是由于其繼承了沉積巖源區(qū)的Eu異常，且還能在風(fēng)化作用過程中促進Eu異常，出現(xiàn)銪的富集.

4.2.3 分餾效應(yīng)

原礦風(fēng)化解離出的稀土離子形成水合或羥基水合的稀土離子，然后隨地下水負載下在礦體中的黏土礦物吸附和脫附，不斷地進行交換，導(dǎo)致了稀土在不同深度的礦層其稀土的提取配分存在差別，最后形成了風(fēng)化殼礦體稀土配分隨礦體深度加深而重稀土富集加大，即出現(xiàn)了上層輕稀土含量高，下層重稀土含量高的現(xiàn)象.這表明在礦石的風(fēng)化發(fā)育形成風(fēng)化殼礦時，風(fēng)化解離出的稀土離子在隨地下水遷移富集的過程中發(fā)生了分餾[15].

4.2.4 釓斷效應(yīng)

考察稀土配分的相關(guān)矩陣表2，相關(guān)系數(shù)的數(shù)值的正負都出現(xiàn)在釓元素，存在明顯的釓斷效應(yīng).這與稀土離子的電子構(gòu)型，光譜相及稀土離子顏色的變化是驚人的相似，說明當稀土元素分為輕重兩組時應(yīng)以釓為界，釓之前的元素La－Eu為輕稀土組元素，釓之后含釓Gd－Lu、Y為重稀土組元素，且釓之前的輕稀土元素之間呈正相關(guān)，釓之后重稀土組元素之間呈正相關(guān)，而輕稀土元素與重稀土組元素之間呈負相關(guān)，這種稀土在地殼中的賦存豐度與稀土電子構(gòu)型有關(guān)的現(xiàn)象被稱作釓斷效應(yīng).

表2 15種稀土配分之間的Pearson相關(guān)系數(shù)矩陣

5 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的稀土浸出理論基礎(chǔ)

由于風(fēng)化殼淋積型稀土礦中稀土離子是以水合或羥基水合離子的形式吸附在黏土礦物上，采用常規(guī)的物理選礦方法無法使稀土富集，化學(xué)浸出技術(shù)成為從該類型稀土礦提取稀土的有效方法.

5.1 稀土礦浸出的化學(xué)基礎(chǔ)

吸附稀土離子的黏土礦物 [Al2Si2O5(OH)4]m·nRE3+可看作固定相，而含有浸取劑的溶液則為流動相.黏土礦物上的稀土離子與溶液中電荷相同的離子進行交換，溶液中的浸取劑陽離子被吸附上去，稀土離子則被解吸下來.這種離子交換反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，也是非均相反應(yīng)，此反應(yīng)奠定了風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出工藝的理論基礎(chǔ).以銨鹽為例，其化學(xué)反應(yīng)方程式可表示為：

影響風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出效果的化學(xué)因素主要有浸取劑類型，浸取劑溶液濃度及pH值、浸出方式.

5.2 稀土礦浸出的機理

風(fēng)化殼淋積型稀土礦床可被認為是一種非固結(jié)顆粒床.在滲浸過程中，它所承受的靜壓較小，通常不會引起礦石固有的骨架結(jié)構(gòu)變化，因此，浸取劑的滲透速率與孔隙率及礦石粒徑間關(guān)系遵循多孔介質(zhì)的層流規(guī)律，可用宏觀流體動力學(xué)理論和實驗方法確定它們之間的關(guān)系.

雷樹業(yè)等[16]研究表明，風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸取的滲透速率不僅與其粒度有關(guān)，而且受其孔隙率的影響，粒徑越小，孔隙越細，滲流通道就彎曲越多且更為狹窄，滲透速率就越小.

田君等[17]研究表明，風(fēng)化殼淋積型稀土礦滲浸的流量與壓差均成線性關(guān)系，符合達西定律，進一步證明了風(fēng)化殼淋積型稀土礦具有一般多孔非固結(jié)性介質(zhì)的特性，流動狀態(tài)為層流.

在風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出過程中，浸取劑及浸出液在礦石中的流動和擴散受重力勢、毛細勢和宏觀壓力勢等多因素的影響，但起決定作用的是宏觀壓力勢，實驗證明浸出滲流量與壓力的關(guān)系，能較好地符合達西定律，這為浸出過程的數(shù)學(xué)模擬提供了很好的理論基礎(chǔ).

田君等[18]認為，如果把風(fēng)化殼淋積型稀土礦看成是一個球型粒子，模擬得出稀土的浸出反應(yīng)過程符合“收縮未反應(yīng)芯模型”，受內(nèi)擴散的控制，并計算出稀土浸出活化能在4～12 kJ/mol范圍內(nèi)，進一步證實風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出過程受內(nèi)擴散的控制[19]，獲得與礦石顆粒半徑有關(guān)的風(fēng)化殼淋積型稀土礦動力學(xué)方程[20]：

其中：r0為礦石顆粒半徑.

浸出傳質(zhì)過程研究也表明，礦石粒度越小，黏土含量越高，傳質(zhì)阻力就越大，越不利于浸出.

6 風(fēng)化殼淋積型稀土礦的稀土浸出工藝

根據(jù)風(fēng)化殼淋積型稀土礦中的稀土是以離子相稀土為主的特點，我國科技工作者對這世界上特殊稀土礦種進行了長期的研究和實踐，開發(fā)出了采用電解質(zhì)水溶液進行離子交換浸出稀土的方法，并逐步發(fā)展成三代浸出稀土的工藝[21，22].

6.1 第一代浸出工藝

第一代浸出工藝為氯化鈉浸出稀土工藝.起初是采用氯化鈉桶浸，后逐步發(fā)展為池浸，其工藝流程如圖4所示.優(yōu)點是采用食鹽作浸礦劑價值便宜、來源充足；用草酸作沉淀劑既可析出稀土又能達到與伴生雜質(zhì)（如鋁、鐵、錳等）的分離；工藝流程短、收率和產(chǎn)品質(zhì)量較高.

但也存在2個致命的缺點：一是浸礦劑濃度較高（6%～8%），產(chǎn)生大量的高氯化鈉濃度廢水，而且還有相當一部分氯化鈉殘留在尾礦渣中，造成土壤鹽化，破壞生態(tài)環(huán)境，影響作物生長；二是草酸沉淀稀土?xí)r，鈉離子會大量共沉淀，導(dǎo)致灼燒產(chǎn)品的稀土總量偏低（低于 70%）.此外，NaC1浸出液雜質(zhì)含量高，處理能力小，原礦浸出率低，稀土收率低，礦山工人勞動強度大，勞動條件差.

6.2 第二代浸出工藝

第二代浸出工藝采用了硫酸銨代替氯化鈉作為浸取劑回收稀土，浸出過程有池浸和堆浸共存.其工藝流程如圖5所示.與氯化鈉浸出工藝相比，工藝簡單，實現(xiàn)了低濃度淋洗（硫酸銨濃度為1%～4%），減少了浸礦試劑消耗，避免了浸礦劑對土壤生態(tài)環(huán)境的污染，混合稀土氧化物產(chǎn)品純度能達到用戶的要求（稀土總量大于92%），使選礦的經(jīng)濟效益和社會效益明顯增大[23].

但長期的稀土生產(chǎn)實踐表明，風(fēng)化殼淋積型稀土礦第二代浸出工藝中的池浸工藝暴露出一些明顯的缺點，如需進行“搬山”運動和大量山體剝離及尾砂的堆棄，既占用土地，又破壞植被，易造成水土流失，嚴重破壞了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境.池浸工藝正逐步被堆浸工藝和原地浸出工藝取代.若能結(jié)合土地平整，有效地進行土地復(fù)墾，堆浸工藝仍然是可推廣的工藝.

圖4 風(fēng)化殼淋積型稀土礦第一代氯化鈉池浸工藝流程

圖5 風(fēng)化殼淋積型稀土礦第二代提取工藝流程

6.3 第三代浸出工藝

第三代浸出工藝為原地浸出工藝，即浸取劑溶液從注液井注入礦體中，選擇性地浸出有用成分，然后通過回收腔將浸出液送至地面工廠提取加工，其工藝流程如圖6所示.它具有諸多優(yōu)點，如不破壞地形、地貌，不剝離植被、表土，無尾礦外排，不破壞自然景觀，對環(huán)境影響?。豢纱蟠鬁p輕采礦工人的重體力勞動；生產(chǎn)作業(yè)比較安全；可回采常規(guī)開采方法無法開采的礦石；可經(jīng)濟合理地開采貧礦和表外礦石，能充分利用資源，可節(jié)省基建投資，降低生產(chǎn)成本[24-30].

對于礦體有假底板和無裂隙的礦床，推廣原地浸出工藝，只要合理注液，能起到很好的回收稀土的作用.然而對于礦體沒有假底板或有裂隙的礦床，原地浸出工藝往往造成浸出液的泄漏，污染地下水系和水體.常常也因注液不當導(dǎo)致山體滑坡，毀壞農(nóng)田，直接影響礦山經(jīng)濟效益.因此，現(xiàn)階段對于無假底板或可能有裂隙的礦體，應(yīng)結(jié)合土地平整和尾礦復(fù)墾，推廣堆浸工藝.在原地浸出工藝的實踐中，防止山體滑坡是亟待解決的問題.為此，開發(fā)抑制礦體中黏土礦物膨脹的混合浸取劑是發(fā)展的方向.

圖6 風(fēng)化殼淋積型稀土礦原地浸出流程圖

6.4 浸取劑和稀土沉淀劑選擇

氯化鈉是最早應(yīng)用的浸取劑，由于用量大和怕殘留的氯化鈉使土地鹽化，后改為硫酸銨[31]，這一改進大大提高了稀土的生產(chǎn)效益，直到今天還是用該浸取劑，也進行了混合銨鹽浸取劑的研究工作[32，33].最近國家加強了氨氮廢水排放量限制，減少或不用硫酸銨做浸取劑已日益得到重視，黃小衛(wèi)[34]提出用氯化鎂代替硫酸銨作為浸取劑，有望解決銨氮廢水污染.

稀土沉淀劑早先用草酸，盡管它生產(chǎn)出的稀土產(chǎn)品質(zhì)量高，但因為其價格昂貴和形成的草酸稀土需焙燒后才能進入稀土分離工段，多年來一直期盼用碳酸氫銨代替草酸，然而碳酸氫銨沉淀是絮狀沉淀，晶形不好，固液分離困難，經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐，解決了這一系列問題，實現(xiàn)了碳酸氫銨沉淀回收稀土，已在礦山廣泛推廣[35].

7 風(fēng)化殼淋積型稀土礦中黏土礦物的膨脹與抑制

風(fēng)化殼淋積型稀土礦原地浸出過程中常常因注液不當造成山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，毀壞農(nóng)田，同時也影響了風(fēng)化殼淋積型稀土礦的開采和礦業(yè)公司的經(jīng)濟效益.因此，對風(fēng)化殼淋積型稀土礦原地浸出過程中防止山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是當前稀土礦山普遍關(guān)注的問題.

引起山體滑坡等自然災(zāi)害發(fā)生的原因主要是風(fēng)化殼淋積型稀土礦中含有的黏土礦物在加入浸取劑后會發(fā)生遇水膨脹、分散等物理和化學(xué)作用，其層面間的膠結(jié)物被水溶解，內(nèi)聚力下降，由于體積因素或氫離子解離，黏土層間表面因帶負電引起的同電相斥效應(yīng)，使其體積增加而導(dǎo)致膨脹.如果注液不當，將會引起山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生，尤以黏土礦物中蒙脫石、伊利石或伊利石與蒙脫石組成的混層發(fā)生膨脹產(chǎn)生的危害最大[36].

風(fēng)化殼淋積型稀土礦目前所使用的稀土浸取劑一般為（NH4）2SO4，對礦樣的膨脹率影響很大，這在很大程度上是導(dǎo)致山體的滑坡的重要原因，如圖7所示.為了防止山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，對土體改良的方法主要有夯實法、物理改良法、保濕法、換土法、生物改良法和化學(xué)改良法[37].而這些方法或多或少都存在一些缺點，如成本高、操作復(fù)雜、引入新雜質(zhì)和適用范圍有限等.因此，如何選擇合適的浸取劑，既能保持高的稀土浸出率，又能防止原地浸出過程中因黏土礦物的膨脹而導(dǎo)致山體滑坡等自然災(zāi)害發(fā)生，這將是風(fēng)化殼淋積型稀土礦原地浸出工藝中一個迫切需要研究的方向.

圖7 3種銨鹽對風(fēng)化殼淋積型稀土礦的抑制膨脹效果

8 開采礦區(qū)污染物的遷移富集和植被復(fù)墾與保護

8.1 污染物的遷移富集

馮秀娟等[38]多年進行風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸礦后污染物的遷移和富集研究，這里的污染物主要是指殘留的浸礦劑離子，諸如銨離子、硫酸根離子和稀土離子.研究表明，隨著時間的推移，土壤層中NO3-N和SO42-下降，可以自然降解.NO3-N、NH4+-N和SO42-在原礦土壤中的遷移速率比浸取后尾礦土壤的遷移速率明顯減慢.廢水中殘留的稀土離子可以被黏土礦物再次吸附，有二次成礦的傾向.關(guān)于這方面的基礎(chǔ)理論研究僅僅才開始，應(yīng)繼續(xù)加強.

8.2 植被復(fù)墾與保護

風(fēng)化殼淋積型稀土礦開采過程不可避免會帶來植被破壞、水土流失和環(huán)境污染等.加強對稀土礦開采的有效管理，采取行之有效的礦山植被恢復(fù)和生態(tài)修復(fù)措施，也是一個迫切需要解決的問題[39].植被恢復(fù)手段是控制土壤侵蝕的關(guān)鍵，不同植被恢復(fù)措施對水土流失的控制效果和對土壤理化性質(zhì)的影響不同.從土壤化學(xué)組成變化來看，采取植被恢復(fù)的措施明顯對土壤有機質(zhì)的恢復(fù)有促進作用.在風(fēng)化殼淋積型稀土礦的開采過程中經(jīng)常使用（NH4）2SO4作為浸礦劑，使尾礦含有大量的NH4+，許煉烽等[40]認為從速效氮的情況來看，以植草較好.涂翠琴等[41]利用百喜草等改良稀土尾砂，并對風(fēng)化殼淋積型稀土礦砂理化性質(zhì)進行研究取得很好的進展，發(fā)現(xiàn)百喜草對稀土尾砂和風(fēng)化砂礦的主要理化性狀有良好的改善作用，在尾砂和風(fēng)化砂土上種植百喜草，其根系能不斷吸收深層的礦物元素且長勢良好，尾礦堆可以通過種植喬、灌、草植物進行復(fù)墾.吳晶等[42]針對稀土元素在植物上的生物有效性開展理論研究，發(fā)現(xiàn)植被復(fù)墾過程中農(nóng)作物應(yīng)栽培在一定劑量范圍內(nèi)稀土濃度的尾礦上，高濃度的稀土尾液抑制農(nóng)作物的生長.李永繡等[43]針對南方離子型稀土礦開采過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，提出實施環(huán)境工程開采模式的三大主要任務(wù)，分別為減少植被破壞和水土流失、恢復(fù)植被和設(shè)立亮化環(huán)境目標以及對淋濾水中稀土和氨氮含量進行長期監(jiān)測和回收.合理開采我國寶貴的風(fēng)化殼淋積型稀土礦資源，以可持續(xù)發(fā)展為主題，以控制破壞植被、排放尾砂為重點，提高稀土資源利用率，解決稀土開發(fā)中生態(tài)環(huán)保問題，推動稀土資源的控制性、有序性、規(guī)范性和保護性的開發(fā).

9 展 望

經(jīng)過40多年的努力，風(fēng)化殼淋積型稀土礦的基礎(chǔ)研究已取得了很大進展，提出了很多新型高效的稀土提取工藝和礦山尾礦植被恢復(fù)措施，并逐步向綠色化學(xué)工藝方向邁進，我國特有的風(fēng)化殼淋積型稀土礦高效和綜合開采已經(jīng)取得一定的成果，但仍有不少基礎(chǔ)理論和實際問題有待解決，主要表現(xiàn)如下：

（1）從地球化學(xué)和礦床學(xué)角度對風(fēng)化殼淋積型稀土礦稀土的礦床的成因及特征、稀土礦石的組成及性質(zhì)等進行了研究，但不同地區(qū)，原巖的性質(zhì)不同、氣候不同、風(fēng)化程度不同，造成風(fēng)化殼中各水平位置上礦物組成有所差別，導(dǎo)致稀土礦石在不同礦山的組成及性質(zhì)有明顯的差別，稀土品位差別較大，這方面的數(shù)據(jù)還不夠全面，有待進一步的完善.

（2）通過量子化學(xué)理論計算，結(jié)合黏土礦物的性質(zhì)，提出了風(fēng)化殼淋積型稀土礦稀土在黏土礦物上的吸附和遷移富集理論，但由于不同地區(qū)地質(zhì)巖體和環(huán)境不同，稀土配分性質(zhì)也各不相同，形成主要有中釔富銪型和重稀土型等風(fēng)化殼淋積型稀土礦，對尋烏輕稀土配分型稀土礦的特殊配分類型，應(yīng)全面分析它的成因機理，需要對吸附和遷移富集理論進一步的豐富，在建立黏土礦物的計算模型時考慮當?shù)氐酿ね恋V物組成及比例，為稀土找礦和開采提供理論指導(dǎo).

（3）從統(tǒng)計學(xué)角度總結(jié)了風(fēng)化殼淋積型稀土礦的稀土元素配分的特征和四大效應(yīng)，特別是從相關(guān)分析中得到稀土元素之間存在的“釓斷效應(yīng)”和“半正相關(guān)性”結(jié)論，但需進一步揭示稀土礦在巖石風(fēng)化體系中的遷移和富集規(guī)律，為尋找新的稀土資源提供理論依據(jù).此外，根據(jù)這一理論，還可以通過測定稀土礦中不同部位的稀土含量和配分，結(jié)合礦床礦物特征參數(shù)，構(gòu)建稀土元素空間分布和成礦軌跡圖，用于指導(dǎo)風(fēng)化殼淋積型稀土礦稀土浸出方式的選擇，建立評估稀土礦山回收稀土的科學(xué)方法，以指導(dǎo)最終確定風(fēng)化殼淋積型稀土礦高效浸出的技術(shù)方案.

（4）從稀土浸出的化學(xué)基礎(chǔ)和浸出機理等方面對風(fēng)化殼淋積型稀土礦的稀土浸出理論進行研究，提出電解質(zhì)進行離子交換浸出稀土方法，確定風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出反應(yīng)過程是受內(nèi)擴散動力學(xué)控制，奠定了風(fēng)化殼淋積型稀土礦浸出工藝的理論基礎(chǔ)，但這僅限于池浸工藝，而對堆浸工藝和原地浸出的相關(guān)基礎(chǔ)理論研究還不足；另外，由于稀土礦石性質(zhì)的復(fù)雜性和多樣性，造成浸出時稀土回收率偏低或所需浸取劑濃度偏高，也需要繼續(xù)加強對稀土浸出過程基礎(chǔ)理論研究.

（5）風(fēng)化殼淋積型稀土礦的浸出工藝已發(fā)展到第三代浸出工藝，池浸工藝已經(jīng)放棄，進入了堆浸工藝和原地浸出工藝時代，然而由于風(fēng)化殼淋積型稀土礦礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地下水系復(fù)雜，且堆浸工藝和原地浸出工藝各有優(yōu)劣，對不同類型的風(fēng)化殼淋積型稀土礦床應(yīng)采用相適應(yīng)的浸出工藝.在礦體有假底板和無裂隙的礦床中，優(yōu)先推廣原地浸出工藝.對于礦體沒有假底板或有裂隙的礦床，應(yīng)結(jié)合土地平整和尾礦復(fù)墾，優(yōu)先推廣堆浸工藝.要加強原地浸出的浸取劑液在礦體中滲流和擴散以及稀土交換規(guī)律的研究.

（6）風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸工藝適應(yīng)面較廣，但缺乏浸出過程的理論指導(dǎo)，需要進行風(fēng)化殼淋積型稀土礦堆浸工藝的動力學(xué)和水動力學(xué)研究，認識堆浸過程規(guī)律，建立堆浸過程的數(shù)學(xué)模型，以提高浸出速率和稀土的浸出率，為百萬噸級的巨堆堆浸工藝開發(fā)提供理論基礎(chǔ).

（7）風(fēng)化殼淋積型稀土礦原地浸出工藝對于植被保護有很大優(yōu)勢，但常常因注液不當導(dǎo)致山體滑坡，毀壞農(nóng)田，直接影響礦山經(jīng)濟效益.在原地浸出工藝的實踐中，防止山體滑坡是亟待解決的問題，需要大力研發(fā)抑制礦體中黏土礦物膨脹的混合浸取劑，有效防止礦山滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生.

（8）為了減少氨氮廢水污染，氯化鎂可作為浸取劑進行試驗，要探討氯化鎂作為浸取劑后稀土交換性能和稀土交換速率以及稀土提取率，進一步了解鎂離子在交換過程中在礦體的遷移富集規(guī)律，解決氯化鎂在最終礦產(chǎn)品中的殘留對產(chǎn)品質(zhì)量影響.

（9）加強浸礦后的尾礦和尾礦體中的殘留浸取劑的分解及遷移富集研究，了解殘留浸取劑的在土壤中降解反應(yīng)和降解速率和過程，強化和控制浸取劑降解.

（10）風(fēng)化殼淋積型稀土礦稀土浸出工藝，均存在水土流失及水系污染的環(huán)保問題，因此，對殘留有浸礦劑的尾礦進行生態(tài)修復(fù)與植被修復(fù)將是重要的研究方向，特別是要注重稀土離子的二次遷移富集規(guī)律的探索，有效地防止稀土礦開采后稀土離子對水體和水系的污染.此外，浸出尾液和淋濾廢水中低濃度稀土的高效提取技術(shù)和中低濃度氨氮廢水的處理技術(shù)也是需要重點研發(fā)的方向.

致謝：以上工作是我國許多稀土科技工作者40多年科研成果的積累，僅以此文獻給長期從事我國風(fēng)化殼淋積型稀土礦基礎(chǔ)研究與工藝開發(fā)做出巨大貢獻和默默奉獻的全體同仁.

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The basic research on the weathered crust elution-deposited rare earth ores

CHI Ru-an1,2,TIAN Jun1,3,LUO Xian-ping1,XU Zhi-gao2,HE Zheng-yan2

(1.School of Resources and Environmental Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China;2.School of Chemical Engineering and Pharmacy,Wuhan Institute of Technology,Wuhan 430073,China;3.Institute of Applied Chemistry,Jiangxi Academy of Sciences,Nanchang 330029,China)

The basic research was reviewed about the weathered crust elution-deposited rare earth ore for over forty years，including the causes and the characteristics of the deposit，the compositions and properties of rare earth ore，the relationship between rare earth ore and clay mineral as well as the theory of the adsorption and migration of rare earth in the clay mineral.Great attentions were also paid to the characteristics of the rare earth element partitioning and the four major effects in the weathered crust elution-deposited rare earth ore.The leaching mechanisms were investigated and the three generation leaching technologies of the weathered crust rare earth ore were also reviewed.The fundamental research，the development of the leaching technology and the problems which should be resolved urgently in the weathered crust elution-deposited rare earth ore were pointed out.

weathered crust elution-deposited rare earth ore；deposit；rare earth partitioning；extraction process

O614.3；TF845

A

1674-9669（2012）04-0001-13

2012-07-25

教育部長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃項目（IRT0974）；國家自然科學(xué)基金項目（50974098，51174102）；科技支撐計劃項目（2012BAC11B07）

池汝安（1959- ），男，博士生導(dǎo)師，主要從事稀土礦物加工和稀土濕法冶金方面研究，E-mail：rac@mail.wit.edu.cn.

風(fēng)化殼淋積型稀土礦自發(fā)現(xiàn)以來，國家投入了大量的人力和物力對其進行了基礎(chǔ)研究和生產(chǎn)工藝的開發(fā)，一代一代的稀土人為此做出了重大貢獻，特別是贛州有色冶金研究所等貢獻最大.在此，本文將對風(fēng)化殼淋積型稀土礦近40年來所進行的基礎(chǔ)研究工作進行評述，并提出今后的研究方向.