强风化强氧化砂岩铀矿工艺矿物学与浸出性能

以采自某急倾斜疏干型砂岩铀矿床的强风化强氧化砂岩铀矿石为研究对象,先将其破碎至-10 mm,分成5～10,3～5,1～3,0.5～1和0～0.5 mm这5个粒级;然后分析各粒级铀矿石的质量和品位;再分析其铀矿物的赋存形态,观测铀矿石和铀矿物的微观形貌和结构;最后开展这类铀矿石的搅拌浸出-堆浸组合试验。结果表明：该铀矿石由砂岩、砾岩和泥岩组成,其结构松散,裂隙发育,破碎至-10 mm后,-0.5 mm粒级的铀矿石占比较高,导致破碎矿石渗透性差,不适合直接堆浸;铀矿物赋存状态较简单,以独立矿物和二连体赋存为主,易解离,占铀矿物总量的80%～85%;铀矿石破碎至-10 mm后,-0.5 mm粒级的铀矿石搅拌浸出3 h,+0.5 mm粒级的铀矿石柱浸4 d后,即可浸出85%左右的铀,余下15%左右的铀浸出相对较慢,搅拌浸出-堆浸组合工艺可高效浸出矿石中的铀;柱浸浸出率(R)随时间的变化可采用经验公式■进行拟合,其中参数k₁为矿石中可回收铀的质量分数,参数k₂为与浸出速率有关的常数,t为浸出时间。     

低品位铀矿浸出试验研究

在分析某低品位难处理铀矿工艺矿物学性质的基础上,开展了不同硫酸浓度、铁浓度和温度等因素对铀浸出的影响研究。通过X射线衍射仪和扫描电镜等手段分析铀矿浸出过程中的物相和形貌特征变化,揭示了硫酸和氧化剂Fe~(3+)对低品位难处理铀矿浸出的作用机理。研究结果表明,该铀矿石在硫酸浓度214.5g/L、Fe~(3+)浓度11.1g/L的条件下45℃浸出48h,铀浸出率达到98.38%;Fe~(3+)的增加可破坏脉石结构,且其氧化作用可加快铀的浸出速率。     

新疆某铀矿床酸法浸出试验

为探究新疆某砂岩铀矿床矿石的浸出性能,获得不同硫酸浓度条件下矿石的最优浸出条件及参数,对砂岩型铀矿石进行室内不同硫酸浓度(0.2～10g/L)摇瓶浸出对比试验,液固比为5∶1,浸出环境温度为17℃,浸出周期96h,一组添加300mg/L双氧水,另一组不加氧化剂。试验结果表明,未添加氧化剂时,硫酸浓度为8g/L时浸出率最大,酸度增加到10g/L,铀浓度反而下降了5.78mg/L,浸矿在48h便几乎达到了平衡;酸度低于0.4g/L时,浸出5h便出现峰值,继续浸出,浸出率下降。添加氧化剂时,浸出率与硫酸浓度呈正相关,且添加氧化剂后浸出速率加快,但浸出平衡点无明显变化,当酸度低于0.6g/L时,浸出后期出现铀浓度下降,硫酸浓度为8g/L时,浸出率可达97.17%,硫酸浓度增加到10g/L,浸出率并无明显增加。酸法浸出可应用于此铀矿床,且最佳浸出剂硫酸浓度为8g/L。     

某砂岩型铀矿石浸出渣样铀钪浸出特征及机理

随着高品位铀矿的枯竭,从低品位铀矿石中回收伴生元素以降低生产成本成为趋势。在溶浸采铀过程中,为了提高铀及其伴生元素钪的浸出率,以某砂岩型铀矿碱性柱浸后的渣样为研究对象,通过室内静态试验,探究不同硫酸浓度、液固比、温度对铀和钪浸出率的影响,并根据未反应收缩核模型建立浸出动力学模型。结果表明：硫酸浓度为30 g/L、液固比2 mL/g、浸出时间192 h条件下,铀和钪的浸出率随着温度的升高而增加;温度低于30 ℃时,浸出过程受化学反应控制,浸出速率增加较快,但浸出率低;温度高于30 ℃后,浸出过程受混合控制,且铀的浸出速率要高于钪,铀和钪受混合控制的浸出过程的活化能分别为41.28、15.887 kJ/mol。     

某铀矿生物浸铀过程中金属离子与铀协同浸出研究

通过室内柱浸试验,探析不同粒度（2.5~5、5~10、2.5~10 mm）铀矿在生物浸出过程中金属离子与铀浸出的规律,分析柱浸过程中pH、Eh、K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+与铀的浸出行为,并运用PHREEQC计算金属离子的饱和指数及浸出液中铀的存在形式。结果表明,铀矿中K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+与铀的浸出趋势相似,粒度越小该铀矿中浸出的金属离子越多,经过66 d柱浸试验,三种粒度的铀矿铀浸出率分别为85.93%、69.75%、79.65%。酸化阶段及菌浸阶段硬石膏达到饱和,酸化阶段磷酸铀酰达到饱和,菌浸阶段氟化铁达到饱和。柱浸浸出液中铀主要以正六价存在,酸化阶段铀化学形态主要为硫酸铀酰及磷酸铀酰,菌浸出阶段主要为硫酸铀酰及氟化铀酰。     

外源Fe2+浓度及矿物粒径对生物浸铀的影响

为改善以往生物浸铀效率不高的缺陷,通过添加外源Fe2+及改变矿物粒径来提高生物对铀的浸出率。研究结果表明：外源Fe2+浓度分别为0、0.5、1.0和2.0 g/L时,铀浸出率分别为87.34%、88.27%、91.23%、89.13%,当浸出体系中Fe2+浓度为1.0 g/L时,铀矿石会产生部分溶解且表面粗糙孔隙明显,有利于铀的浸出,溶浸液中存在适量的Fe2+对生物浸铀的能力具有提升效果。另外,外源Fe2+对铀矿生物浸出符合固体产物层缩核模型,浸出过程主要受扩散控制。当粒径＜- mm和-5 mm时铀浸出率分别为91.23%和83.70%,矿物粒径适当减小可增大颗粒比表面积,同样利于铀的浸出。     

酸法浸铀过程中Fe3+与浸出铀之间关系的数值模拟

为探究酸法地浸过程中Fe³⁺作为氧化剂时铀的浸出情况,通过使用模拟软件PHREEQE建立模型,观察浸出液各组分的浓度及迁移变化,揭示氧化剂Fe³⁺与浸出铀之间的关系。结果表明：作为氧化剂的Fe³⁺促使铀矿的溶解及Fe²⁺的出现,随着铀的浸出结束,Fe³⁺的浓度趋于稳定;且铀矿的溶解速率与Fe³⁺、Fe²⁺的增长速率密切相关。Fe³⁺的浓度增长变快时,Fe²⁺的浓度增长及铀矿的溶解也加快;随着铀矿的溶解速率降为零后,Fe²⁺的增长速率也趋近于零,氧化剂Fe³⁺的增长速率也降为零。     

不同分维值的铀矿浸出研究

对不同分维值的铀矿石进行柱浸试验。结果表明,在硫酸质量浓度为25g/L、布液强度为30L/(m2.h)、浸出时间30d、液固比2∶1的条件下,分维值为2的铀矿石的堆浸效果较好,铀浸出率达到97.31%。     

酸度及酸化介质对铀矿石微生物浸出酸化的影响

通过室内柱浸试验,研究了溶浸液加入硫酸的浓度和酸化介质类型对铀矿石生物浸出酸化阶段的影响。结果表明,当初始硫酸浓度相同时,尾液比清水酸化时间短、耗酸率低,两者浸铀率相差不大,尾液比清水的累计净铁浸出量小,但后期差值逐渐缩小。尾液介质酸化时,随着初始酸度的增大,酸化时间缩短,累计净铁浸出量增加,但耗酸率增高,累计铀浸出率增大。合适的方案为酸化阶段采用尾液介质、40g/L初始硫酸浓度酸化。     

堆浸法从某低品位难选含铀钼矿中回收钼

针对某低品位含铀钼矿钼浸处率不高、常规强化搅拌浸出固液分离困难等问题,研究了拌酸熟化-堆浸工艺,提出一种适合处理该矿石的工艺方法。试验考察了堆浸工艺参数矿石粒度、喷淋强度、浸出剂酸度、氧化剂用量和浸出时间对钼浸出率的影响,结果表明：在矿石粒度-3.2 mm、喷淋强度40~60 L/(m2?h),浸出剂酸度5 g/L、浸出时间6~8 d的条件下,矿堆渗透性较好,钼浸出率可达73%。     

低品位铀矿渣微生物间歇喷淋浸出工艺

对某铀矿堆浸尾渣进行了不同喷淋间隔的微生物柱浸试验,3个柱每次的喷淋量都为2%,喷淋制度采用喷淋6h间隔分别为18、42、66h。结果表明,经过300天的喷淋以及100天的放置后洗堆,铀浸出率分别达到87.83%、77.23%、80.60%,浸出溶液铀浓度大于50mg/L。     

铀矿石粒径对细菌渗滤浸出的研究

采用细菌渗滤浸出的方式,对比不同铀矿石粒径(2~5mm,5~10mm)对铀浸出和细菌适应性的影响。试验采用先酸浸后菌浸的方式。试验结果表明,细颗粒铀总浸出率与粗颗粒浸出基本相同;而粗颗粒总耗酸量小于细颗粒;细菌在粗颗粒铀矿样中的适应时间比在细颗粒铀矿样中的时间短,并且生长更为稳定。该试验可为在细菌浸出的条件下,为工业性生产增加铀矿石粒径节约生产成本提供试验依据。     

某铀矿石微生物柱浸翻柱对比试验

以某铀矿堆浸生产线的矿石为原料,考察微生物柱浸翻柱方式对铀浸出率的影响。结果表明,经过113天试验,两柱液计累计铀浸出率分别为80.62%和76.49%,渣计铀浸出率分别为88.67%和85.24%,耗酸率分别为9.17%和9.04%。在酸化阶段提前翻柱可有效减轻泥化、板结现象,促进铀的浸出。     

从锌冶炼净化渣中回收高品位铜精矿

锌冶炼净化渣先进行高温浸出,使锌、钴、镉等有价金属进入浸出液,而铜留在渣中,所得铜渣再经高酸浸出及水洗后得到铜精矿。结果表明,最佳高温浸出条件为:液固比(6⁷)∶1,始酸浓度100g/L、终点pH=3.0、807)∶1,始酸浓度100g/L、终点pH=3.0、80⁸5℃浸出8h;高酸洗涤最佳条件为:液固比(485℃浸出8h;高酸洗涤最佳条件为:液固比(4⁶)∶1,终点酸度50g/L,706)∶1,终点酸度50g/L,70⁸0℃浸出6080℃浸出60⁹0min。铜精矿含铜65%以上、含锌小于2%。     

高硅钴白合金的处理工艺研究

为解决高硅钴白合金中有价元素难以浸出的问题，在硫酸体系中，以氯酸钠作为氧化剂，并加入高硅钴白合金中的组成元素之一Fe³⁺作为氧化传质体，有效浸出了高硅钴白合金中的Co和Cu,并减少了Si的浸出。通过正交试验研究了初始Fe³⁺浓度、高硅钴白合金粒度和反应温度对浸出效率的影响，得到了优化工艺参数，并根据现实生产需求，确定了浸出成本更低的经济工艺参数。优化工艺参数为：起始Fe³⁺浓度为15 g/L,高硅钴白合金粒度为<0.075 mm,反应温度为85℃。其中，起始Fe³⁺浓度对浸出效率的影响最大。在优化工艺参数下浸出5.5 h, Co、Cu浸出率分别达到99.3%、98.7%。经济工艺参数为：起始Fe³⁺浓度为10 g/L,白合金粒度为0.075～0.150 mm,反应温度为85℃;浸出6.7 h后Co、Cu浸出率分别达到98.9%、98.5%。     

某铀矿床矿石恒酸浸出试验

采用定期补酸的方法开展了新疆某新开发铀矿床矿石的摇瓶浸出试验,研究稳定酸度条件下铀浸出特征及酸度、氧化剂对铀浸出的影响。结果表明,经96 h浸出,恒酸无氧化剂铀浸出率为67.75%~96.62%,有氧化剂铀浸出率为84.55%~97.84%;铀浸出率与浸出剂酸度正相关,但当酸度超过6 g/L时该相关关系显著减弱;与不补酸浸出相比,恒酸浸出效果并无提升;过氧化氢有一定助浸效果,6 g/L酸度体系铀浸出率可提高3~4个百分点;总体而言,6 g/L硫酸是相对经济有效的工艺条件。     

高碳酸盐型铀矿床微酸中性地浸采铀试验

某砂岩铀矿碳酸盐含量高,为避免常规酸法或碱法地浸的化学堵塞,开展了微酸中性地浸试验。以0.3g/L的硫酸溶液为溶浸剂,双氧水、氧气为氧化剂。浸出体系pH控制在6.1~6.7避免了碳酸钙沉淀;Ca~(2+)、SO_4~(2-)分别不超过900mg/L和2 100mg/L,硫酸钙沉淀得到有效控制。酸液与矿石碳酸盐反应可获得400~450mg/L的HCO_3~-作为浸铀剂,在双氧水氧化条件下可使浸出铀浓度达到24~31mg/L,改用300~350mg/L的氧气则使铀浓度进一步升高到48~62mg/L。与常规酸法和碱法工艺相比,微酸中性工艺更有利于在浸铀的同时对硫酸钙和碳酸钙沉淀进行有效控制。     

铀矿堆浸酸化液连续培养浸铀微生物的研究

在野外环境中利用铀矿堆浸酸化液进行了浸矿细菌的三级连续培养工艺研究。结果表明,细菌经过驯化后能适应铀矿酸化期间200~300mg/L铀浓度的培养环境,能有效氧化酸化液中溶解黄铁矿产生的二价铁,出液Eh维持在550mV左右。试验结束时,日出液量与培养槽容积比(日菌液产出比)达到2.5。     

铀矿尾渣微生物堆浸试验

采用喷淋量约80m~3/d的间歇性喷淋(喷一天,隔一天再喷)方法对某铀矿微生物堆浸尾渣进行铀的生物浸出,试验持续了49d,液固比为0.49,尾渣的铀浸出率达到了4.62%,浸出液铀浓度均大于50mg/L。该方法有效解决了堆浸后期矿石中残留铀难以浸出且浸出效率低下的问题,提高了单位溶浸液平均铀浸出浓度。     

某砂岩型铀矿床矿石微生物浸出试验

对某砂岩型铀矿床的矿石进行了不同酸度和Fe~(3+)浓度的微生物浸出试验,以及与酸法浸出(H_2SO_4浓度5 g/L)的对比试验。结果表明,微生物浸铀在4 g/L酸度、2 g/L Fe~(3+)条件下铀浸出率最高(96.43%),比酸法浸出率高27%;微生物溶浸时Fe~(3+)浓度超过2 g/L对浸铀没有明显的提升作用。