风化壳淋积型稀土矿浸取过程的模拟计算研究Ⅲ:考虑级间离子扩散的液-固萃取模型

风化壳淋积型稀土矿物的柱浸过程可视作一种多级连续的液-固萃取操作,并通过其中的萃取平衡和物料平衡关系建立其模拟计算方法。在稀土矿物的液固萃取过程中,浸矿液中离子除所在矿柱级内部扩散并进行离子交换反应外,还将发生邻级矿柱间的浓差扩散,从而改变浸矿剂和稀土离子在矿柱中的浓度分布。基于菲克扩散定律建立了一种考虑级间离子扩散的风化壳淋积型稀土矿液固萃取模拟计算模型。计算结果显示,矿土渗透系数减小,扩散作用效果增大,浸矿剂利用效率下降;矿土中存在的滞留水可阻滞浸矿液中离子向前的扩散进程,但可促进浸矿液中离子向后方顶水中的运移;对于具有不同渗透性的等柱高矿土,渗透系数越小,可因增加矿柱级数提升浸矿剂利用效率,但也将因级间扩散作用更显著而产生相反的影响效果;浸矿剂浓度较高时级间扩散作用更显著,但仍可保持较高的浸矿剂利用效率,并增加浸出母液稀土浓度,减少浸矿液注液量。