近日，由南昌大學牽頭承擔的項目離子吸附型稀土資源高效綠色開發與生態修復一體化技術高分通過綜合績效評價。這一創新開采技術的成功研發，在提高稀土回收率、高效綠色開采方面取得了顯著成效，或為我國稀土資源的高效綠色利用探索出一條新路。
從固廢中提取浸取試劑并循環利用
離子吸附型稀土是我國的特色資源。然而，現有的離子吸附型稀土開采工藝制約了我國離子吸附型稀土資源的開采利用。在此背景下，亟須研發出新一代高效、綠色開采技術。離子吸附型稀土資源高效綠色開發與生態修復一體化技術應運而生，其協同耦合、鋁鎂循環、變廢為寶、高效綠色的特點為離子吸附型稀土的開發提供了新思路。
“離子吸附型稀土開發已經有四十多年的歷史，怎么創新提高離子吸附型稀土開發技術一直是稀土科研人員攻關的難點?！?0月初，記者見到了南昌大學化學化工學院教授李永繡。在他的辦公室，一張“中國稀土分布圖”令人印象深刻，李永繡表示，分布圖上的科研單位、技術、人才連起來就是一張網，彼此都有著千絲萬縷的聯系。
離子吸附型稀土資源高效綠色開發與生態修復一體化技術項目由南昌大學牽頭、聯合江西理工大學、中國科學院長春應用化學研究所等十家單位共同研發，李永繡為項目負責人。
多年來，硫酸銨浸礦的氨氮污染以及原地浸礦水土流失，嚴重影響了礦區環境。近期推出的氯化鈣鎂、硫酸鎂浸礦工藝雖然可以解決氨氮污染問題，但浸取效率不夠，礦山實際消耗量更大，尤其是硫酸鎂導致的水體富營養化也很嚴重。
“因此我們研發了以鋁鹽為新一代浸取試劑的高效綠色浸取新工藝與物質循環利用技術。”李永繡解釋，這項技術首先突破了傳統機理認識，從單純的離子交換理論轉到雙電層模式下的離子水化與陰離子配位吸附共同制約的浸取機理。
“與以往不同的是，我們選擇了以鋁鹽為新一代浸取試劑的高效浸取體系和工藝方法?！崩钣览C說，這些體系和方法包括鋁鹽與低價無機鹽的協同浸取體系、鈣鎂鹽與鋁鹽的分階段浸取工藝和檸檬酸鹽與低濃度無機鹽的分階段浸取工藝等。
值得關注的是，上述鋁鹽和鈣鎂鹽都是從礦山生產的廢渣廢水中提取并循環使用的。為此，團隊研發了能實現稀土與鋁及其他共存離子分離并循環利用，沉淀、萃取和膜分離技術相互耦合的富集分離新技術。“我們將水解鋁渣固廢轉化為高效浸取試劑，用于礦山生產，實現了污染物的循環利用，并顯著降低了試劑消耗量和污染物產生量?！崩钣览C說，有了創新的分離技術，曾經糾纏不清的稀土與鋁也就能“相敬如賓”了。
如此一來，稀土的鋁含量可以控制在千分之一以下，為實現無放射性廢渣產生的高純稀土分離清潔生產奠定了基礎。
“采—浸—修”一體化為稀土開采“添綠”
從南昌到贛州，從稀土礦山到稀土冶煉分離企業……李永繡已經記不清自己往來的次數?！疤嗔耍荒陙韥砘鼗夭恢蓝嗌偬?。”懷著對稀土事業的熱愛，李永繡帶領團隊在助力稀土行業高質量發展的創新道路上不斷嘗試創新。
國家“雙碳”目標的實施對生態環境改善和環境污染防治提出新要求，同時也為稀土行業帶來了新的機遇。
稀土生產過程如何做到綠色化，“采—浸—修”一體化是又一個創新點。
“這個創新點的核心是要借助滲流預測調控方法，將探礦與浸礦技術耦合、浸礦與生態修復耦合來實現?！崩钣览C說，離子吸附型礦床的顯著特點是其不均勻性。因此，缺乏稀土分布和地質水文條件數據的原地浸析采礦技術不可行。為此，研究團隊將江西理工大學和南昌大學、武漢大學在滲流預測和過程調控方面的專業優勢發揮出來。
“離子吸附型稀土礦綠色提取工藝不僅應該從開采效率、環境影響、產品質量及生產成本等方面綜合考慮，還要充分結合礦山地質結構、浸出液滲流和生態修復技術來優化工程設計?！崩钣览C解釋，這樣才能避免浸出液無組織流失，實現采—浸—修一體化。
“在浸礦方式上，我們主張根據生產勘探數據來確定是采取原地浸礦還是堆浸，也可以是兩種方法的有機結合?！崩钣览C說，在堆浸技術上，研究團隊發展了以可生長堆為特征的可控堆浸技術，用以代替以往的粗放的大規模堆場同時浸取的堆浸方法。這有利于實現采—浸—修一體化，消除浸礦過程及后續尾礦的水土流失和滑坡塌方。
李永繡告訴記者，項目圍繞離子型稀土提取工藝存在的資源回收率低和環境影響大等關鍵問題，系統開展了離子吸附型稀土高效綠色開采的基礎和技術研發工作，并取得了系列創新成果。
“科技創新與技術進步將不斷為我國稀土工業的發展‘添綠’?！崩钣览C說，項目在基礎理論、技術開發、應用示范等主要方面取得了新突破。其大規模推廣應用，將大大推進全球中重稀土資源的科學開發和高效應用，促進稀土產業的高質量發展。
