稀土生产废水处理技术

稀土（rareearth）因其在军事、冶金工业、石油化工、玻璃陶瓷、新材料及农业等诸多领域中广泛且日渐深入的应用，而享有“军工金属”“工业黄金”“工业维生素”之美誉，已然成为一种极其重要的战略资源。由于在工业经济中的重要性和资源本身的稀缺性，稀土越来越受到世界各国的重视，2010年至今的短短几年内，欧盟、俄罗斯、日本、澳洲、越南均相继建立有关稀土储备与管理的政策和法规。
　　当今人类生存与发展的两大要素是资源和环境，稀土资源的保护与利用，涉及和牵动着地缘政治、国家地位和经济安全。美国在20世纪50年代是全球最大的稀土生产国，稀土产量占世界总产量比例曾高达81，49%（1950年）。随着20世纪80年代美国国会的环境保护政策和措施的出台，加之来自中国的价廉质优的稀土供应可以确保美国军事和工业需求，美国稀土产量占世界比例在随后的10年中降至5.5%，直至21世纪初（2003年）完全停止稀土生产。而与此同时，中国的稀土产量则逐年上升，跃居世界第一的位置。20世纪最后10年中，中国在世界稀土储量中的份额由80%锐减到43.6%①，而21世纪的头10年中，这一数字则变为23%，中国稀土产量却占世界总产量的90%以上②。换言之，中国以23%的稀土资源承担了世界90%以上的市场供应。这种状况，一方面使得我国稀土资源保有量锐减，另一方面中国在与世界共享稀土资源的同时，也承担了稀土选矿、冶炼工业所造成的环境破坏与污染。工业和信息化部提供的数字显示，江西赣州51家稀土企业2011年全年利润为64亿元，而国家为此提供的矿山环境恢复性治理费用则为380亿元。
　　我国工业稀土矿中，离子型稀土矿分布广、储量大，中重稀土含量高、配分全，且质量活度低于防护标准（一般为n×3.7×10-2～3.7Bq/g），是我国独有的重要稀土矿源和矿种，除内蒙古包头和四川凉山外，包括江西、广东、福建、广西和云南在内的南方稀土矿山均为该类矿种。由于离子型稀土矿中稀土元素呈离子态吸附于浅地表层的黏土矿物颗粒表面，采选工艺原理是离子交换，以离子交换剂为浸矿剂，这种技术路线下，一方面采收率低（不到50%），另一方面产生大量氨氮含量高的废水。稀土冶炼过程即从选矿过程采收的混合稀土中分离出单一的稀土，目前通行的工艺是串级萃取，萃取过程产生的含氨氮废水中，同样残留一定浓度的稀土离子，所以稀土的选矿和冶炼过程中面临两个共同的问题：稀土回收和含氨氮废水的处置。
　　获国土资源部公益性行业科研专项经费和“江西赣州稀土资源综合利用示范基地”建设经费的资助，中国地质大学（武汉）严春杰科研团队在完成“离子交换技术在稀土选冶废液中的应用研究”（项目编号：201311024）和“稀土生产废水中氨氮的达标排放及稀土回收技术与产业化”两个科研项目的过程中，针对稀土选冶废水中的稀土回收和氨氮的资源化应用，围绕新型离子交换材料的制备、氨氮的液一气分离材料制备及其工业化应用装置的设计与制造开展了系列研究，制备出相关材料，完成了其工业化应用装置的制造，并在江西赣州龙南稀土矿山和广东德庆稀土分离厂进行了应用实验，取得了良好的应用效果。本书从科普层面上，以稀土的基本知识及本研究团队的研究思路和内容为脉络，重点阐述离子型稀土矿的选矿、稀土分离冶炼等生产废水的来源及其处置原理，期望藉此与广大关注稀土资源及环境保护的读者交流科研心得，同时向普通读者介绍相关常识。
　　参与本书编撰的其他人员有李徐坚、刘晨、周奇、景录如、王洪权。感谢研究生杨恒、纪子南、陈涛、史永娟、杨丹、陈慧迪，本科生邹晨杰等人为本书的出版所付出的辛勤劳动。同时感谢赣州稀土矿业有限公司、广东德庆兴邦稀土新材料有限公司的通力合作与支持。
　　由于时间仓促，编著者水平有限，书中难免有错误与不妥之处，敬请读者不吝指正！