矿山环境岩土问题是当今社会关注的重点,浸矿源头控制和尾矿治理问题是稀土矿山环境岩土治理的关键。故研究硫酸铵浸矿剂用量、注液方式以及硫酸铵在尾矿中的残留情况对解决稀土矿山环境岩土问题具有重要意义。本文首先进行浸矿剂用量理论计算,基于化学反应平衡理论,建立稀土离子浸取率与硫酸铵浸矿剂用量之间的关系。针对福建屏南某风化壳淋积型稀土矿山,通过3组室内柱浸实验,在设定浸取率条件下,按照计算单耗进行实验,比较实际浸取率与假定浸取率;之后的注液方式优化实验是通过室内柱浸实验确定硫酸铵的优选注液方式;最后进行铵残留分布实验,根据硫酸铵浸矿剂渗流过程和离子交换过程,结合3组室内柱浸浸泡洗矿实验和3组柱浸淋洗洗矿实验,确定浸矿结束后铵在矿土中的赋存位置、赋存量以及洗矿所需水量和洗矿时长。研究结果表明:(1)推导出适合屏南某稀土矿山矿石类型的浸取率与浸矿剂用量的关系,针对上述矿土,按照浸矿剂用量计算结果进行柱浸实验,对比稀土离子实际浸取率与假设浸取率,其相对误差最大值为4.33%,小于5%,说明浸矿剂用量理论计算模型较为准确。因此,通过此数学模型可准确控制浸矿剂用量,减少开采源头产生的氨氮污染。(2)通过室内柱浸实验,确定在稀土离子浸取率相近的前提下,硫酸铵浸矿剂浓度从30 g/L至10 g/L的阶梯浓度注液方式是优选注液方式,其稀土离子浸取率达到92.94%,硫酸铵固体用量相比单一浓度注液方式少6.72%,且残留在矿土中的铵量占总注入铵量的41.42%,明显低于单一浓度注液方式。(3)铵残留分布实验发现,在浸矿过程中,铵的残留位置包括不可动溶液残留的铵、交换稀土离子残留的铵、不饱和位吸附残留的铵三种。铵根离子残留总量为0.173 mg/g~0.388 mg/g(平均值0.305 mg/g),其中不动液残留铵占总残留量12.4%~33%(平均值20.4%),交换稀土离子残留铵占总残留量的19.4%~31.2%(平均值22.2%),不饱和位吸附残留铵占总残留量的46.9%~66.3%(平均值57.4%);根据柱浸淋洗洗矿实验结果计算,当母液中稀土离子浓度低至0.1 g/L后,再加入2.7倍矿土孔隙体积顶水(75 h)可使矿土浸出液中的铵残留浓度低于15 mg/L的国家标准。