为合理确定浸矿剂溶液浓度,提高资源回收率,控制矿山氨氮污染及污染物迁移,本文研究风化壳淋积型稀土矿浸矿过程中离子交换过程和溶质运移规律,研究结果将对绿色高效提取稀土资源和保护环境具有一定的理论和生产实践指导意义。本文通过同粒级矿样平衡浸矿试验、同粒级矿样非平衡浸矿试验,研究浸矿剂浓度对稀土离子浸出效果的影响,确定离子交换模型和选择系数;分析非平衡浸矿过程,研究浸矿时间对稀土离子浸出效果的影响,基于平衡浸矿考虑非平衡浸矿过程,采用Fick定律和Kerr模型,建立浸出动力学模型,求出与扩散系数相关的参数;通过原矿矿样柱浸试验,基于离子交换和迁移过程,建立柱浸浸出动力学模型即源汇项,建立并求解具有源汇项的溶质运移方程,结合矿样穿透曲线验证其适用性。主要研究结论:(1)通过同粒级矿样平衡浸矿试验,研究浸矿剂浓度对稀土离子浸出效果的影响,结果表明:当浓度小于5.3 g/L时,稀土离子浸出量随浓度的增加而增加,当浓度超过5.3 g/L时逐渐趋于稳定,故选取Kerr模型作为平衡浸矿的离子交换模型。(2)分析非平衡浸矿过程,采用Fick定律描述铵根离子和稀土离子的扩散过程,Kerr模型描述离子交换过程,建立浸出动力学模型;运用非平衡试验结果验证该模型适用,并求出与扩散系数相关的参数。(3)将矿柱纵向分为若干个单元体,每个单元体“发生”非平衡浸矿过程,基于不同位置不同时刻矿样所含离子浓度不同,结合浸出动力学模型,建立柱浸过程中源汇项方程。(4)建立含源汇项的溶质运移方程;矿样计算穿透曲线与实测穿透曲线相比较,平均相对误差均小于10%,表明该溶质运移方程可以描述浸矿过程中溶质运移规律。