风化壳淋积型稀土矿又称离子吸附型稀土矿,是我国重要的稀有稀缺战略性矿产资源。目前工业上多采用第三代原地浸出工艺,以硫酸铵为浸取液。然而硫酸铵原地浸出工艺仍然存在着浸取液溶液渗流慢、杂质离子浸出率高、稀土浸出率低等问题。在硫酸铵浸取液中加入一定浓度的甲酸铵能够有效抑制铝离子的浸出,并加快浸取液在矿石中的渗流速度,提高浸出效率。为进一步探究甲酸铵在风化壳淋积型稀土矿铵盐浸矿中的增效机制,高效指导风化壳淋积型稀土矿助浸剂的使用,本文从浸取过程离子分布、渗透性、浸出率、表面水层厚度等角度进行了研究探讨。主要的研究内容和结论如下:探究硫酸铵复配甲酸铵时,风化壳淋积型稀土矿浸矿过程中稀土离子和铝离子的分布规律,考察不同时空稀土离子和铝离子的含量变化情况。发现矿土和孔隙状态下的RE3+和Al3+含量随着浸取的进行而减少,最终只有很少一部分残留在矿土中,而迁移状态的RE3+和Al3+含量随浸取程度加深而增大。甲酸铵的抑铝效果良好,同时对稀土离子的浸出没有明显影响。另外,浸润阶段和浸取初期会出现反吸附现象,但其对最终的浸取结果无明显影响。研究了对硫酸铵复配甲酸铵浸取风化壳淋积型稀土矿时的渗透性,考察装矿高度、矿石初始含水率、压差对渗透速率和浸取液形成稳定流场时间的影响。实验发现,装矿高度越小、矿石初始含水率越大、压差越大时,浸取液在矿石中的渗流速度越大,此时浸取液在矿石中形成稳定流场的时间也越短。甲酸铵的加入使得风化壳淋积型稀土矿的渗透系数最多增大至3.7994×10-4cm/s。探究甲酸铵对风化壳淋积型稀土矿硫酸铵浸取过程的影响,通过表面水层厚度、热重、XRD阐明甲酸铵对硫酸铵浸取的协同增效机制。甲酸铵对风化壳淋积型稀土矿硫酸铵浸取过程的影响结果表明,加入甲酸铵后的浸取液对稀土离子的浸出率稍有增大,对铝离子的浸出率降低至50%左右。表面水层厚度实验结果表明,浸取过程中,黏土矿物颗粒表面的吸附水层厚度动态变化,硫酸铵复配甲酸铵作用后的黏土矿物颗粒表面水层厚度小于硫酸铵单独作用,说明甲酸铵能够减弱颗粒表面的水化作用,从而对浸矿速率、浸取率等产生影响。热重结果显示加入甲酸铵后的黏土矿物吸附水量比重减少至30.92%,XRD分析表明甲酸铵使高岭土层间距减少约0.202nm,蒙脱土层间距减少约0.211nm,伊利石减少约0.149nm,说明甲酸铵能够减弱黏土矿物颗粒表面的水化作用,影响风化壳淋积型稀土矿的浸取过程。