本发明涉及稀土浸出技术领域，尤其是一种离子型矿物浸矿剂及其制备方法。
背景技术
我国的稀土资源丰厚且分布广泛，但真正让世界瞩目的是我国南方拥有离子型稀土矿。离子型稀土矿主要分布在我国南方江西、广东、福建、湖南和广西等一些省市，通过研究分析发现，该矿种中61~69%的稀土元素以离子相吸附于粘土中，其他部分以矿物相、类质同象等形式存在。我国的离子型稀土矿的稀土配分主要以中重稀土为主，占世界重稀土储量的80%左右，与北方的稀土相比，离子型稀土除了铈元素，其它元素含量都较丰富，其中含有的镝、铕、铽等都是难以通过其他途径获得的。因此，南方离子型稀土矿的开发非常重要。
南方离子型稀土矿的开采至今已经有40多年的发展历史了，其中经历了三代浸取工艺：（1）卤水池浸工艺：以氯化钠为浸取剂进行浸取，浸取剂价格便宜，但由于浸出所需的氯化钠浓度较高，会造成尾矿和废水中存留较多的氯化钠，导致农作物生长环境遭到破坏，且该浸取工艺还需要先将矿体表面土剥离，这也将严重破坏生态环境。（2）硫酸铵堆浸工艺：在矿堆上喷淋浸取剂，使稀土元素被置换出来；是用硫酸铵代替氯化钠做浸取剂的浸取工艺，nh4+的离子交换能力强于na+，且硫酸铵浸出的选择性更好，可以浸出更少的杂质离子，稀土浸出率更高，但此工艺所需的硫酸铵耗量大、浸出液稀土浓度较低，且会导致废水中氨氮超标，也仍然没有解决浸出过程中对生态的破坏行为。（3）原地浸矿工艺：原地浸矿是不对矿体进行开挖，直接将浸取剂注入矿体，浸取剂渗入矿体的空隙中并把水分排挤出去，原地浸矿工艺解决了对土地的剥离问题，但仍然是以硫酸铵、硫酸作为浸取剂，排放的废水残留有大量的nh4+、no3-等离子，造成氨氮超标等问题，对生态造成了严重破坏。
申请公布号为cn108034842a的发明专利申请公开了一种离子型稀土矿无铵化绿色环保开采工艺，以硫酸镁溶液和/或三氯化铁溶液和/或三氯化铝溶液为浸矿剂来浸取稀土元素，该工艺充分利用了铁、铝环境容量大的优势，避免氨氮污染，符合国家无铵化、无污染的绿色环保政策要求，但该方法仍是以单纯的经过人工合成的化学试剂来作为浸取剂，浸矿成本高，且仍然会有大量的铁、铝等金属离子进入排放的废水中。
为解决生态破坏问题，开发一种绿色环保的浸矿剂是非常重要的。
技术实现要素：
本发明提供了一种离子型矿物浸矿剂及其制备方法，利用矿物质和沙虫培养物混合的原料来浸出稀土，且能避免氨氮污染，解决浸矿过程对土壤、水体环境污染严重的问题。
一种离子型矿物浸矿剂，由矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分以任意比例混合制成；其中：所述矿物质浸矿剂部分包括以下重量份的组分：含氧化钾35wt%以上的矿石45~60份，硫酸钾20~40份，焙烧助剂2~15份，所述焙烧助剂为含铁20wt%、含硫18wt%以上的矿石；所述沙虫培养物浸矿液部分为将沙虫接种至马铃薯培养基上培养制得。而矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分较好的混合重量比例为1~1000:1。
本技术方案中提到的沙虫，是广西和广东一带对引起“沙虫脚”的一类生物的俗称，在春天、夏天和秋天时，当温度升高，人们去水稻田、牲畜窝棚、水沟、小水塘等有脏水的地方，脚接触到水，就会引起感染，患者往往感觉到奇痒难忍，即是患上了“沙虫脚”。这类生物的学名是孑孓，通称跟头虫。本发明是采集孑孓这一类生物，经过培养后将其应用于稀土沉淀中。
优选的，所述含氧化钾35wt%以上的矿石为钾长石，所述含铁20wt%、含硫18wt%以上的矿石为硫铁矿，所述硫酸钾为天然稀土钾矿生产出的农用硫酸钾。
进一步的，所述矿物质浸矿剂部分还包括以下重量份的焙烧助剂：腐植酸土3~10份，酸味水果2~10份，烧成灰后ph>9.5的树木树干和/或树枝2~10份。
进一步的，所述沙虫培养物浸矿液部分中，沙虫接种至马铃薯培养基上培养的时间为40~72h。
优选的，所述马铃薯培养基中主要由以下重量份的原料制成：马铃薯2000~4000份，琼脂100~300份，沙虫原生长环境的水/与原生长环境的水ph相同或相差小于±0.5的水40000~60000份；且每1kg培养基中，含硫酸钾20~130g。此培养基中使用的硫酸钾最好来源于酸性硫酸钾肥。
更优选的，所述马铃薯培养基的原料还包括以下重量份的组分：人参5~50份，花旗参20~80份，酢浆草300~600份，灵芝50~250份，葡萄糖50~200份，鸡血藤300~700份，桑叶700~1500份，冬虫夏草2~20份，稻草200~700份，酸味水果果汁800~1200份，牲畜的粪便与尿液的混合物300~800份。
优选的，所述酸味水果为柠檬、柑橘、橙子、葡萄、李子和梅子中的一种或两种以上；所述烧成灰后ph>9.5的树木为桑树、黄金柴中的一种或两种。
本发明还提供了以上所述矿物质浸矿剂部分的优选制备方法，包括以下步骤：
s1.分别粉碎含氧化钾35wt%以上的矿石和含铁20wt%、含硫18wt%以上的矿石；
s2.将粉碎后的含氧化钾35wt%以上的矿石和焙烧助剂混合均匀，1300~1500℃焙烧，直至含氧化钾35wt%以上的矿石成蓬松粉状，得混合物c；
s3.将所述混合物c降温至45~70℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；
s4.所述混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
本发明还提供了以上所述沙虫培养物浸矿液部分的优选制备方法，包括以下步骤：
a1.按重量份称取马铃薯培养基原料，混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；
a2.待混合物a冷却，过滤，按照每1kg培养基中含硫酸钾20~130g称取硫酸钾，然后将硫酸钾配制成15wt%~饱和的硫酸钾水溶液，将混合物a与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基；
a3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养40~72h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
本发明还提供了以上所述的离子型矿物浸矿剂的制备方法，包括以下步骤，
所述矿物质浸矿剂部分预先用水溶解，然后加入沙虫培养物浸矿液部分，静置20~30h，即得离子型矿物浸矿剂；
或矿物质浸矿剂部分、沙虫培养物浸矿液部分和水混合溶解，静置20~30h，即得离子型矿物浸矿剂。
以上所述的离子型矿物浸矿剂，包括两个组成部分，一部分为矿物质浸矿剂部分，利用自然界天然存在矿石，经焙烧后进行离子型稀土的浸出，利用浸矿剂中的k+置换出稀土离子，进而使稀土离子随水流出，获得含稀土的母液，另一部分为沙虫培养物浸矿液部分，利用自然界天然存在的沙虫进行培养，并将获得的沙虫培养物来进行离子型稀土的浸出，沙虫培养物随水渗透进入稀土矿中，打断稀土离子与黏土类矿物等其他物质的连接，进而使稀土离子随水流出，获得含稀土的母液。两个组成部分协同作用，能更进一步提高浸矿效率。经实验证明，采用本发明的离子型矿物浸矿剂对稀土矿进行浸取后，能实现离子相稀土的浸出率高达到96.15%，可见，本发明对离子型稀土矿具有较好的浸取效率。更重要的是，整个浸矿过程中不引入nh4+离子，浸矿液和母液的氨氮、总氮在3.00mg/l以内，cod在50mg/l以内，除了母液的ph值外，重金属和其他指标都在排放指标参考值以内，避免传统工艺中所使用的硫酸铵等原料所带来母液氨氮、总氮过高等环境污染问题，从根本上解决了浸取离子型稀土所带来的环境污染问题，真正做到绿色浸取离子型稀土，为稀土矿的环保开发提供了有效的解决方案。
本发明采用天然矿石、天然的沙虫来制备稀土浸矿剂，能减少化学产品加工的过程，有利于降低浸矿成本，且无需在治理氨氮方面额外投入资金，还能进一步降低环保成本，综上，可大大节约浸出稀土的成本投入。且本发明更进一步的加入腐植酸土、酸味水果以及树木树干和/或树枝来制备稀土浸矿剂，这些原料都是自然界容易获取的低成本原料，有利于更进一步降低原料成本，减少对矿石的消耗。
采用本发明来实现稀土的浸出，浸矿工人可免于接触硫酸铵、硫酸等化学试剂，如此有利于进一步保证浸矿工人的身体健康，降低浸矿工人操作的危险性。
本发明的离子型矿物浸矿剂，是一种环境友好型离子型稀土浸矿剂，能避免传统工艺中氨氮、总氮值过高，解决了浸矿对土壤、水体环境带来的严重污染问题，对稀土矿的绿色开发、生态环境的维护具有重大的现实意义。
附图说明
图1是母液浓度曲线变化图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于以下实施例。
沙虫的获取：本实施例从能引起“沙虫脚”的水环境中，采集沙虫，用于本实施例的实验。
实施例1
矿物质浸矿剂部分，包括以下重量份的组分：钾长石500g，硫酸钾300g，硫铁矿50g。
硫酸钾为采用天然稀土钾矿生产而得的农用硫酸钾。
矿物质浸矿剂部分的制备方法，包括以下步骤，s1.将钾长石粉碎至150~200目，将硫铁矿粉碎至150~200目；s2.将粉碎后的钾长石和硫铁矿混合均匀，焙烧，保持1350℃，烧至钾长石成蓬松粉状，约96h，得混合物c；s3.将所述混合物c降温至52℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；s4.将混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
实施例2
矿物质浸矿剂部分，包括以下重量份的组分：钾长石500g，硫酸钾300g，硫铁矿50g，腐植酸土50g，柠檬50g，桑树树干和树枝50g。
硫酸钾为采用天然稀土钾矿生产而得的农用硫酸钾。
矿物质浸矿剂部分的制备方法，包括以下步骤，s1.将钾长石粉碎至200~250目，将硫铁矿粉碎至200~250目，柠檬打成果浆，腐植酸土粉碎制200~250目，桑树树干和树枝切片；s2.将粉碎后的钾长石、硫铁矿和腐植酸土与柠檬果浆、桑树树干和树枝混合均匀，焙烧，保持1350℃，烧至钾长石成蓬松粉状，约96h，得混合物c；s3.将所述混合物c降温至50℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；s4.将混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
实施例3
沙虫培养物浸矿液部分：将沙虫接种至马铃薯培养基上培养，培养48h，即可获得沙虫培养物稀土浸矿液。
其中，马铃薯培养基由以下原料制成：马铃薯3000g、琼脂200g、沙虫原生长环境的水50000g。
沙虫培养物浸矿液部分制备方法包括以下步骤：
a1.将马铃薯、琼脂和沙虫原生长环境的水混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；
a2.待混合物a冷却，过滤，将酸性硫酸钾肥料和水按照重量比1:2混合，然后加入至混合物a中，混合物a和硫酸钾水溶液的重量比为10:3，将混合物a与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基（每1kg培养基中，约含硫酸钾76.8g）；
a3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养48h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
实施例4
沙虫培养物浸矿液部分：将沙虫接种至马铃薯培养基上培养，培养48h，即可获得沙虫培养物稀土浸矿液。
其中，马铃薯培养基由以下原料制成：马铃薯3000g、琼脂200g、沙虫原生长环境的水50000g、人参20g、花旗参50g、酢浆草500g、灵芝150g、葡萄糖120g、鸡血藤500g、桑叶1000g、冬虫夏草10g、稻草500g、柠檬果果汁1000g、猪粪便与尿液的混合物500g。
沙虫培养物浸矿液部分制备方法包括以下步骤：
a1.称取马铃薯、琼脂、沙虫原生长环境的水、人参、花旗参、酢浆草、灵芝、葡萄糖、鸡血藤、桑叶、冬虫夏草、稻草、柠檬果果汁以及猪粪便与尿液的混合物，鸡血藤预先切片，猪粪便与尿液的混合物过滤，然后混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；
a2.待混合物a冷却，过滤，将酸性硫酸钾肥料和水按照重量比1:2混合，然后加入至混合物a中，混合物a和硫酸钾水溶液的重量比为10:3，将混合物b与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基（每1kg培养基中，约含硫酸钾76.8g）；
b3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养48h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
实施例5
一种离子型矿物浸矿剂，由矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分混合制成；其中：
所述矿物质浸矿剂部分包括以下重量份的组分：钾长石450g，硫酸钾200g，硫铁矿20g。硫酸钾为采用天然稀土钾矿生产而得的农用硫酸钾。
矿物质浸矿剂部分的制备方法，包括以下步骤:s1.将钾长石粉碎至100~200目，将硫铁矿粉碎至100~200目；s2.将粉碎后的钾长石和硫铁矿混合均匀，焙烧，保持1300℃，烧至钾长石成蓬松粉状，约105h，得混合物c；s3.将所述混合物c降温至60℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；s4.将混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
将沙虫接种至马铃薯培养基上培养，培养70h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
其中，马铃薯培养基由以下原料制成：马铃薯2000g、琼脂100g、沙虫原生长环境的水40000g。
制备方法包括以下步骤：a1.将马铃薯、琼脂和沙虫原生长环境的水混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；a2.待混合物a冷却，过滤，将硫酸钾和水按照重量比1:3混合，然后加入至混合物a中，混合物a和硫酸钾水溶液的重量比为4:1，将混合物a与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基（每1kg培养基中，约含硫酸钾50g）；a3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养70h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
离子型矿物浸矿剂的制备方法包括以下步骤：矿物质浸矿剂部分溶于水得矿物质环保稀土浸矿剂，质量浓度为8wt%，然后将沙虫培养物浸矿液部分加入到矿物质环保稀土浸矿剂中，沙虫培养物浸矿液部分和矿物质环保稀土浸矿剂的重量比为1:1000，混合后静置24h得离子吸附型矿物浸矿剂原液。
实施例6
一种离子型矿物浸矿剂，由矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分混合制成；其中：
所述矿物质浸矿剂部分包括以下重量份的组分：钾长石500g，硫酸钾300g，硫铁矿50g。硫酸钾为采用天然稀土钾矿生产而得的农用硫酸钾。
矿物质浸矿剂部分的制备方法，包括以下步骤:s1.将钾长石粉碎至150~200目，将硫铁矿粉碎至150~200目；s2.将粉碎后的钾长石和硫铁矿混合均匀，焙烧，保持1350℃，烧至钾长石成蓬松粉状，约96h，得混合物c；s3.将所述混合物c降温至52℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；s4.将混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
将沙虫接种至马铃薯培养基上培养，培养48h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
其中，马铃薯培养基由以下原料制成：马铃薯3000g、琼脂200g、沙虫原生长环境的水50000g。
制备方法包括以下步骤：a1.将马铃薯、琼脂和沙虫原生长环境的水混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；a2.待混合物a冷却，过滤，将酸性硫酸钾肥料和水按照重量比1:2混合，然后加入至混合物a中，混合物a和硫酸钾水溶液的重量比为10:3，将混合物a与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基（每1kg培养基中，约含硫酸钾76.8g）；a3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养48h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
离子型矿物浸矿剂的制备方法包括以下步骤：矿物质浸矿剂部分溶于水得矿物质环保稀土浸矿剂，质量浓度为10wt%，然后将沙虫培养物浸矿液部分加入到矿物质环保稀土浸矿剂中，沙虫培养物浸矿液部分和矿物质环保稀土浸矿剂的重量比为1:800，混合后静置24h得离子吸附型矿物浸矿剂原液。
实施例7
一种离子型矿物浸矿剂，由矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分混合制成；其中：
所述矿物质浸矿剂部分包括以下重量份的组分：钾长石600g，硫酸钾400g，硫铁矿100g。
硫酸钾为采用天然稀土钾矿生产而得的农用硫酸钾。
矿物质浸矿剂部分的制备方法，包括以下步骤:s1.将钾长石粉碎至250~300目，将硫铁矿粉碎至250~300目；s2.将粉碎后的钾长石和硫铁矿混合均匀，焙烧，保持1500℃，烧至钾长石成蓬松粉状，约89h，得混合物c；s3.将所述混合物c降温至45℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；s4.将混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
将沙虫接种至马铃薯培养基上培养，培养40h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
其中，马铃薯培养基由以下原料制成：马铃薯4000g、琼脂300g、沙虫原生长环境的水60000g。
制备方法包括以下步骤：a1.将马铃薯、琼脂和沙虫原生长环境的水混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；a2.待混合物a冷却，过滤，将硫酸钾和水按照重量比1:3混合，然后加入至混合物a中，混合物a和硫酸钾水溶液的重量比为5:2，将混合物a与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基（每1kg培养基中，约含硫酸钾71.4g）；a3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养40h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
离子型矿物浸矿剂的制备方法包括以下步骤：矿物质浸矿剂部分溶于水得矿物质环保稀土浸矿剂，质量浓度为9wt%，然后将沙虫培养物浸矿液部分加入到矿物质环保稀土浸矿剂中，沙虫培养物浸矿液部分和矿物质环保稀土浸矿剂的重量比为1:900，混合后静置24h得离子吸附型矿物浸矿剂原液。
实施例8
一种离子型矿物浸矿剂，由矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分混合制成；其中：
所述矿物质浸矿剂部分包括以下重量份的组分：钾长石450g，硫酸钾200g，硫铁矿30g，腐植酸土30g，酸味橙子20g，黄金柴树干和树枝20g。
硫酸钾为采用天然稀土钾矿生产而得的农用硫酸钾。
矿物质浸矿剂部分的制备方法，包括以下步骤：s1.将钾长石粉碎至100~150目，将硫铁矿粉碎至100~150目，酸味橙子打成果浆，腐植酸土粉碎制100~150目，黄金柴树干和树枝切片；s2.将粉碎后的钾长石、硫铁矿和腐植酸土与酸味橙子果浆、黄金柴树干和树枝混合均匀，焙烧，保持1300℃，烧至钾长石成蓬松粉状，约105h，得混合物c；s3.将所述混合物c降温至60℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；s4.将混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
将沙虫接种至马铃薯培养基上培养，培养60h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
其中，马铃薯培养基由以下原料制成：马铃薯2000g、琼脂100g、水40000g且调节ph至与沙虫原生长环境相同、人参5g、花旗参20g、酢浆草300g、灵芝50g、葡萄糖50g、鸡血藤300g、桑叶700g、冬虫夏草2g、稻草200g、柑橘果汁800g、牛粪便与尿液的混合物300g。
制备方法包括以下步骤：a1.称取马铃薯、琼脂、沙虫原生长环境的水、人参、花旗参、酢浆草、灵芝、葡萄糖、鸡血藤、桑叶、冬虫夏草、稻草、柑橘果汁以及牛粪便与尿液的混合物，鸡血藤预先切片，牛粪便与尿液的混合物过滤，然后混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；a2.待混合物a冷却，过滤，将硫酸钾和水按照重量比1:2.5混合，然后加入至混合物a中，混合物a和硫酸钾水溶液的重量比为4:1，将混合物a与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基（每1kg培养基中，约含硫酸钾57.1g）；a3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养60h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
离子型矿物浸矿剂的制备方法包括以下步骤：矿物质浸矿剂部分溶于水得矿物质环保稀土浸矿剂，质量浓度为10wt%，然后将沙虫培养物浸矿液部分加入到矿物质环保稀土浸矿剂中，沙虫培养物浸矿液部分和矿物质环保稀土浸矿剂的重量比为1:1200，混合后静置24h得离子吸附型矿物浸矿剂原液。
实施例9
一种离子型矿物浸矿剂，由矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分混合制成；其中：
所述矿物质浸矿剂部分包括以下重量份的组分：钾长石500g，硫酸钾300g，硫铁矿50g，腐植酸土50g，柠檬50g，桑树树干和树枝50g。
硫酸钾为采用天然稀土钾矿生产而得的农用硫酸钾。
矿物质浸矿剂部分的制备方法，包括以下步骤，s1.将钾长石粉碎至200~250目，将硫铁矿粉碎至200~250目，柠檬打成果浆，腐植酸土粉碎制200~250目，桑树树干和树枝切片；s2.将粉碎后的钾长石、硫铁矿和腐植酸土与柠檬果浆、桑树树干和树枝混合均匀，焙烧，保持1350℃，烧至钾长石成蓬松粉状，约96h，得混合物c；s3.将所述混合物c降温至50℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；s4.将混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
将沙虫接种至马铃薯培养基上培养，培养48h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
其中，马铃薯培养基由以下原料制成：马铃薯3000g、琼脂200g、沙虫原生长环境的水50000g、人参20g、花旗参50g、酢浆草500g、灵芝150g、葡萄糖120g、鸡血藤500g、桑叶1000g、冬虫夏草10g、稻草500g、柠檬果果汁1000g、猪粪便与尿液的混合物500g。
制备方法包括以下步骤：a1.称取马铃薯、琼脂、沙虫原生长环境的水、人参、花旗参、酢浆草、灵芝、葡萄糖、鸡血藤、桑叶、冬虫夏草、稻草、柠檬果果汁以及猪粪便与尿液的混合物，鸡血藤预先切片，猪粪便与尿液的混合物过滤，然后混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；a2.待混合物a冷却，过滤，将酸性硫酸钾肥料和水按照重量比1:2混合，然后加入至混合物a中，混合物a和硫酸钾水溶液的重量比为10:3，将混合物a与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基（每1kg培养基中，约含硫酸钾76.8g）；a3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养48h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
离子型矿物浸矿剂的制备方法包括以下步骤：矿物质浸矿剂部分溶于水得矿物质环保稀土浸矿剂，质量浓度为10wt%，然后将沙虫培养物浸矿液部分加入到矿物质环保稀土浸矿剂中，沙虫培养物浸矿液部分和矿物质环保稀土浸矿剂的重量比为1:1000，混合后静置24h得离子吸附型矿物浸矿剂原液。
实施例10
一种离子型矿物浸矿剂，由矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分混合制成；其中：
所述矿物质浸矿剂部分包括以下重量份的组分：钾长石600g，硫酸钾400g，硫铁矿150g，腐植酸土100g，酸味柑橘100g，桑树树干和树枝100g。
硫酸钾为采用天然稀土钾矿生产而得的农用硫酸钾。
矿物质浸矿剂部分的制备方法，包括以下步骤，s1.将钾长石粉碎至250~300目，将硫铁矿粉碎至250~300目，酸味柑橘打成果浆，腐植酸土粉碎制250~300目，桑树树干和树枝切片；s2.将粉碎后的钾长石、硫铁矿和腐植酸土与酸味柑橘果浆、桑树树干和树枝混合均匀，焙烧，保持1500℃，烧至钾长石成蓬松粉状，约80h，得混合物c；s3.将所述混合物c降温至45℃，加入硫酸钾混合均匀，待完全冷却后，得混合物d；s4.将混合物d粉碎，过筛，得矿物质浸矿剂部分。
将沙虫接种至马铃薯培养基上培养，培养40h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
其中，马铃薯培养基由以下原料制成：马铃薯4000g、琼脂300g、水60000g且调节ph至大于沙虫原生长环境0.5、人参50g、花旗参80g、酢浆草600g、灵芝250g、葡萄糖200g、鸡血藤700g、桑叶1500g、冬虫夏草20g、稻草700g、橙子果汁800g、鸡粪便与尿液的混合物800g。
制备方法包括以下步骤：a1.称取马铃薯、琼脂、沙虫原生长环境的水、人参、花旗参、酢浆草、灵芝、葡萄糖、鸡血藤、桑叶、冬虫夏草、稻草、橙子果汁以及鸡粪便与尿液的混合物，鸡血藤预先切片，鸡粪便与尿液的混合物过滤，然后混合煮沸至马铃薯完全煮烂为止，得混合物a；a2.待混合物a冷却，过滤，将硫酸钾和水按照重量比1:2.5混合，然后加入至混合物a中，混合物a和硫酸钾水溶液的重量比为10:3.5，将混合物a与硫酸钾水溶液混合，搅拌均匀，得马铃薯培养基（每1kg培养基中，约含硫酸钾74.1g）；a3.将沙虫接种于马铃薯培养基中，培养40h，即可获得沙虫培养物浸矿液部分。
离子型矿物浸矿剂的制备方法包括以下步骤：矿物质浸矿剂部分溶于水得矿物质环保稀土浸矿剂，质量浓度为12wt%，然后将沙虫培养物浸矿液部分加入到矿物质环保稀土浸矿剂中，沙虫培养物浸矿液部分和矿物质环保稀土浸矿剂的重量比为1:900，混合后静置24h得离子吸附型矿物浸矿剂原液。
将上述实施例获得的离子型矿物浸矿剂进行离子型稀土矿物浸出的试验，以验证其浸出效果和各项环保指标。
一、试验原料及设备：
1、上述实施例获得的离子型矿物浸矿剂。
2、edta滴定试剂。
3、从广西凭祥1号离子型稀土原矿、广西凭祥2号离子型稀土原矿、广西钟山1号离子型稀土矿、广西钟山2号离子型稀土矿。
4、试验设备：直径100mm、高1200mm模拟浸矿试验柱，直径200mm、高1300mm模拟浸矿试验柱，试验柱高位支架，ph计，edta滴定设备等。
二、矿样存放及基础数据测定说明
1、广西凭祥1号、2号离子型稀土原矿矿样一次性取回后经充分搅拌混合均匀后以每小袋5kg用密封膜袋装好封存、用有内膜的编织袋装50kg封存放置（防止水分挥发）备用。
2、广西钟山1、2号离子型稀土原矿一次性取回后经充分搅拌混合均匀后以每小袋5kg用密封膜袋装好封存。
3、由于国家还没制定离子型稀土矿原山开采污染物排放国家标准，所以在此各项环保指标参照现行稀土行业污染物排放国家标准（gb26451-2011）。
三、分别测试矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分分别用于离子型稀土矿物浸出的试验：
1、将广西凭祥1号离子型稀土原矿送江西省钨与稀土产品质量监督检验中心检测检测稀土含量。检测结果得稀土含量为0.12%（检测报告编号为国检xt字（2018）02232）。
取之前准备好广西凭祥1号离子型稀土原矿为原料，以实施例1~4的矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分分别作为浸取剂，进行稀土矿的浸取试验。
2、矿物质浸矿剂部分进行稀土矿的浸取试验。
（1）试验方法：试验取广西凭祥1号离子型稀土原矿5kg，装入直径100mm、高1200mm模拟浸矿试验柱逐层捣实，把装好矿样的模拟浸矿试验柱装到高位支架上；取实施例1和2份矿物质浸矿剂部分兑水，制得矿物质浸矿剂部分质量浓度为15%的矿物质浸矿剂部分原液，再将矿物质浸矿剂部分原液和水按照体积比1:5配制成稀释后的矿物质稀土浸矿液，共计4000ml，其中1500ml用于送检，检测环保指标，2500ml装入容器置于高位支架注入模拟浸矿试验柱进行淋浸试验；注完稀释后的2500ml矿物质稀土浸矿液后再注入2500ml清水；淋浸结束取下矿渣充分搅拌混合均匀后取样分析离子相稀土含量。
检验矿物质浸矿剂部分浸取离子型稀土矿的效果取决于离子相稀土的浸出率。试验中原矿质量m1与矿渣质量m2变化甚微，可忽略不计，即有m1=m2，故离子相稀土的浸出率计算式：
式中：η为离子相稀土的浸出率；ρ1为原矿离子相稀土含量；ρ2为矿渣离子相稀土含量。
（2）浸出率检测结果
检测结果见表1。
表1实施例1~2的矿物质浸矿剂部分对离子型稀土的浸出率
取成本低的实施例4送至江西省钨与稀土产品质量监督检验中心检测，检测结果相同，浸取后矿渣中离子相稀土含量<0.010%（检测报告编号为国检xt字（2018）02234）。由表1可以看出，试验中由于矿渣中的离子相稀土含量太低超过了检测部门的检测下限，所以离子相稀土的浸出率未能精确，但可获知浸出率大于91.67%。因此，从检测结果可以看出离子型矿物浸矿剂对该离子型稀土矿原矿的稀土浸取效果较好。
（3）环保指标检测结果分析：
取兑水后的实施例2矿物质浸矿剂部分和实施例2浸出的母液送至广西绿保环境监测有限公司检测，检测结果如表2（检测报告绿保环监字[2018]第04-7号）：
表2广西绿保环境监测有限公司检测实施例4的浸矿液及浸出母液的检测结果
从检测结果可知，矿物质浸矿剂部分从浸矿、收液整个浸取工艺流程中有以下优点：浸矿液和母液的氨氮、总氮在3.00mg/l以内，cod在50mg/l以内，除了母液的ph值外，重金属和其他指标都在排放指标参考值以内，说明单独的矿物质浸矿剂部分对该离子型稀土矿原矿的稀土也具有较好的浸取效果。
3、沙虫培养物浸矿液部分进行稀土矿的浸取试验。
试验取广西凭祥1号离子型稀土原矿5kg，装入直径100mm、高1200mm模拟浸矿试验柱逐层捣实，把装好矿样的模拟浸矿试验柱装到高位支架上；取实施例3和4的沙虫培养物浸矿液部分兑水，沙虫培养物稀土浸矿液和水的体积比为1:5，共计4000ml，其中1500ml用于送检，检测环保指标，2500ml装入容器置于高位支架注入模拟浸矿试验柱进行淋浸试验；注完稀释后的2500ml沙虫培养物浸矿液部分后再注入2500ml清水；淋浸结束取下矿渣充分搅拌混合均匀后取样分析离子相稀土含量。
检验沙虫培养物浸矿液部分浸取离子型稀土矿的效果取决于离子相稀土的浸出率。试验中原矿质量m1与矿渣质量m2变化甚微，可忽略不计，即有m1=m2，故离子相稀土的浸出率计算式：
式中：η为离子相稀土的浸出率；ρ1为原矿离子相稀土含量；ρ2为矿渣离子相稀土含量。
（2）浸出率检测结果
检测结果见表3。
表3实施例3和4的沙虫培养物浸矿液部分对离子型稀土的浸出率
取浸出效果最好的实施例4送至江西省钨与稀土产品质量监督检验中心检测，检测结果相同，浸取后矿渣中离子相稀土含量<0.010%（检测报告编号为国检xt字（2018）02233）。由表3可以看出，试验中由于矿渣中的离子相稀土含量太低超过了检测部门的检测下限，所以离子相稀土的浸出率未能精确，但可获知浸出率大于91.67%。因此，从检测结果可以看出沙虫培养物稀土浸矿液对该离子型稀土矿原矿的稀土浸取效果较好。
3、环保指标检测结果分析：
取浸出效果最好的实施例4送至广西绿保环境监测有限公司检测，检测结果如表4（检测报告绿保环监字[2018]第04-7号）：
表4广西绿保环境监测有限公司检测实施例4的浸矿液及浸出母液的检测结果
从检测结果可知，沙虫培养物稀土浸矿液从浸矿、收液整个浸取工艺流程中有以下优点：浸矿液和母液的氨氮、总氮在4.00mg/l以内，除了ph值外，重金属和其他指标都在排放指标参考值以内，环保指标优良，从而从根本上解决了浸取离子型稀土所带来的环境污染问题，真正做到绿色浸取离子型稀土。
4、综合分析：从以上试验结果可知，单独矿物质浸矿剂部分和单独沙虫培养物浸矿液部分均对离子型稀土矿具有较好的浸出效果，且浸矿后的母液，除了ph值外，均低于甚至远远低于稀土工业污染物排放标准阈值，这两部分原料无相克性质，因此，两者能以任意比例混合，实现对离子型稀土矿的浸出效果，且浸矿后的母液能达到稀土工业污染物排放标准。
四、测试矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分混合制得的离子型矿物浸矿剂对离子型稀土矿物浸出的试验：
1、将广西凭祥2号离子型稀土原矿、广西钟山1和2号离子型稀土原矿送江西省钨与稀土产品质量监督检验中心检测检测稀土含量。检测结果得稀土含量见表5（检测报告编号为国检xt字（2017）03939、国检xt字（2017）03941、国检xt字（2017）04971）：
表5原矿稀土含量检测结果
2、取实施例5、6、9和10的离子型稀土矿物浸矿剂原液用于测试浸出离子型稀土的可行性探索。
实施例5、6、7、8、9和10的离子型稀土矿物浸矿剂原液，分别与水混合，离子型稀土矿物浸矿剂原液和水的体积比为1:4，制得本实施例所用的离子型稀土矿物浸矿剂，用于广西凭祥2号离子型稀土原矿的浸出实验。
在直径100mm、高1200mm模拟浸矿试验柱中装入广西凭祥2号离子型稀土原矿，每根试验柱装入5kg，逐层捣实，然后把模拟浸矿试验柱装到高位支架上，将采用实施例5、6、7、8、9和10的离子型稀土矿物浸矿剂原液制得的离子型稀土矿物浸矿剂各2000ml，分别加入到不同的模拟浸矿试验柱中进行淋浸试验，在矿柱中浸矿剂液面与矿柱上表面相平后，再加注2000ml的清水。淋浸结束取下矿渣充分搅拌混合均匀后取样送检分析离子相稀土含量。
检测结果见表6
表6采用实施例5~10制得离子型稀土矿物浸矿剂对稀土原矿的浸出结果
由试验结果可以看出，实施例5~10均对广西凭祥2号离子型稀土原矿具有较好的浸出效果，如增加使用量，可以有更好的浸出效果。
与第三点的矿物质浸矿剂部分和第四点的沙虫培养物浸矿液部分单独进行浸出试验相比，将矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分混合后，矿物质浸矿剂部分的使用量和沙虫培养物浸矿液部分的使用量明显降低，但能使浸出率高于矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液单独使用的浸出率，说明矿物质浸矿剂部分和沙虫培养物浸矿液部分对离子型稀土矿具有很好的协同浸出效果。
3、离子型矿物浸矿剂用于不同地域离子型稀土矿物浸出离子型稀土的可行性探索试验；
相同条件下，分别取之前准备好广西凭祥2号、广西钟山1号、广西钟山2号的离子型稀土原矿为原料，以实施效果较好且成本较低的实施例9来制备离子型矿物浸矿剂，即离子型稀土矿物浸矿剂原液和水按照体积比1:4混合制得。每次试验取不用的原矿5kg，装入分别直径100mm、高1200mm模拟浸矿试验柱逐层捣实，把模拟浸矿试验柱装到高位支架上进行淋浸。取离子型矿物浸矿剂2000ml加入到模拟浸矿试验柱中进行淋浸试验，在矿柱中浸矿剂液面与矿柱上表面相平后，再加注2000ml的清水。淋浸结束取下矿渣充分搅拌混合均匀后取样送检分析离子相稀土含量。
实施例9制备的离子型矿物浸矿剂对不同原矿的浸出效果见表7：
表7实施例9制备的离子型矿物浸矿剂对不同原矿的浸出结果
（注：表7中相关数据由江西省钨与稀土产品质量监督检验中心检测获得，检测报告编号为国检xt字（2017）03939、国检xt字（2017）07496、国检xt字（2017）03937、国检xt字（2017）04970。）
4、离子型矿物浸矿剂浸取离子型稀土矿物浸取性能探索试验
试验：取之前准备好的广西凭祥2号离子型稀土矿样5kg装入浸矿柱，以实施效果好的实施例9来制备离子型矿物浸矿剂2000ml，即离子型稀土矿物浸矿剂原液和水按照体积比1:4混合制得。将离子型矿物浸矿剂装入高位壶中以12ml/min加入浸矿柱滴加浸矿液，浸矿液保持超过原矿表面，当矿体达到饱和后会从柱子底部的细孔流出，在柱子底部的装有收液装置（烧杯），每隔40min取样分析。在滴加完浸矿剂后，以同样的流速再加注2000ml的清水，同样每隔40min取样分析。
表8浸取性能试验数据记录表
（注：表8中相关数据由广西冶金研究院分析测试中心检测获得，检测报告编h1706060。）
母液浓度曲线变化见图1，从图中可以看出母液最高浓度可达6.2g/l,浸矿一开始母液浓度快速上升，到达高点快速回落，没有拖峰现象，说明离子吸附型矿物浸矿剂比较适合该种原矿的浸取。
5、离子型矿物浸矿剂浸取离子型稀土矿50kg中试试验
（1）取之前准备好的广西凭祥2号离子型稀土原矿样50kg，装入直径200mm、高1300mm模拟浸矿试验柱逐层捣实，使矿体的密稀度尽量接近原山矿体的密稀度。把装好矿样的模拟浸矿试验柱装到高位支架上。以实施效果好的实施例9来制备离子型矿物浸矿剂20l，即离子型稀土矿物浸矿剂原液和水按照体积比1:4混合制得。20l离子型矿物浸矿剂装入高位壶中，以12ml/min加入浸矿柱滴加浸矿液进行淋浸，待加完浸矿液后再加20l的清水作为顶水。
（2）待矿柱中母液滴水接近尾声，取10ml尾液用edta测定尾液稀土浓度，尾液稀土浓度小于0.02g/l无需再加顶水，待矿柱中母液滴水完，取出母液搅拌均匀取1.5l样送检检测环保指标、取下矿渣搅拌均匀取样送检检测矿渣离子相稀土含量。
（3）离子型稀土原矿样中试试验浸出结果见表9。
表9广西凭祥2号离子型稀土原矿样中试试验浸出结果
（注：表9中相关数据由江西省钨与稀土产品质量监督检验中心检测获得，检测报告编号为国检xt字（2017）03939、国检xt字（2017）03934）
（4）中试试验获得的母液环保指标检测结果分析见表10。
表10中试试验获得的母液环保指标检测结果
注：以上表中检测数据nd表示未检出。
参照稀土工业污染物排放标准（gb26451-2011），表明离子型矿物浸矿剂在浸取离子型稀土矿过程中，能避免传统工艺中所使用的硫酸铵等原料所带来母液氨氮、总氮过高等环境污染问题，为一种环境友好型离子型稀土浸矿剂。
试验结果分析及讨论
1、试验分析总结：试验可知，各离子吸附型稀土矿品位涵盖高、中、低，配分有中、重等风化壳淋积型稀土矿种，由于广西凭祥矿和广西钟山2号矿的浸取试验中矿渣离子相稀土含量超过检测下限，所以这两次试验的离子相稀土的浸出率未能精确。其中广西钟山1号矿的浸取试验离子相稀土的浸出率为96.15%，广西凭祥矿50kg中试试验离子相稀土的浸出率为94.66%，从整体来看离子吸附型矿物浸矿剂对离子吸附型稀土矿原料的适应性较好，离子相稀土浸出率比较好。
2、在离子吸附型矿物浸矿剂浸取离子型稀土矿浸取性能试验，从浸出的母液浓度变化分析中可以看出母液最高浓度可达6.2g/l,浸矿一开始母液浓度快速上升，到达高点快速回落，没有拖峰现象，浸取性能优越，提高生产效率，降低生产成本，说明离子吸附型矿物浸矿剂浸取离子型稀土矿性能好。
3、从50kg中试试验的各项数据分析可知：离子吸附型矿物浸矿剂从浸矿、收液整个浸取工艺流程中有以下优点：1）环保指标优良，浸矿剂、母液、上清液氨氮在2mg/l以内，cod在50mg/l以内，重金属和其他指标都在排放指标参考值以内。从而从根本上解决了浸取离子型稀土所带来的环境污染问题，真正做到绿色浸取离子型稀土。2）稀土离子相浸出率高。
五、试验小结
1、本实施例的离子吸附型矿物浸矿剂对不同地域、不同品位、不同类型的离子吸附型稀土矿原料的适应性较好，浸取稀土效果佳。
2、离子吸附型矿物浸矿剂浸取离子型稀土矿浸取性能较好，峰值来得快、没有拖峰。
3、离子吸附型矿物浸矿剂，提取离子型稀土矿50kg中试试验各项环保指标、离子相稀土浸出率都比较好。