某尾矿库区水环境中放射性核素铀的变化特征及影响因素

选取铀矿区尾矿库周边排放水、渗滤水以及浅层地下水为研究对象,通过现场调查、取样分析、研究铀的含量变化、存在形态以及影响因素。采用地球化学模型PHREEQC-Ⅱ计算水环境中铀的赋存形态。通过SPSS数据处理软件对排放水、渗滤水、浅层地下水中的各化学指标进行相关性分析。结果表明,水环境中近100%的为U(Ⅵ),三组水样中铀主要以UO_2F~+、UO_2F_2、UO_2OH~+、UO_2(CO_3)_2~(2-)、(UO_2)_2CO_3(OH)_3~–和UO_2(OH)_2的形态赋存于水环境中,并且铀浓度含量受HCO~(3-)、SO_4~(2-)等阴离子以及氧化还原电位影响显著。     

用双胺官能团键合可控微孔玻璃球分离钼中的铀

本文报道了从含钼酸盐的碳酸盐溶液中选择萃取分离铀的方法。液相色谱柱中充填固定在可控制微孔玻璃球的N-B氨乙基-r-氨丙基三甲氯基硅烷,这种被用于连续的液流体系。碳酸铀酰离子〔UO_2(CO_3)_2·2H_2O〕~(2-)和UO_2(CO_3)_3~(4-)选择性地被吸附在质子化了的固定的双胺上是这种分分离的基础。在所推荐的试验条件下,对人工配制的试样,铀的回收率为96.7—113.4％,钼酸盐的回收率则为95.7—110.5％,     

柠檬酸溶浸硬岩铀矿的浸出特征及铀形态研究

对硬岩铀矿开展柠檬酸溶浸试验。结果表明,0.1mol/L的柠檬酸浸出120h的铀浓度为208mg/L,浸出率达到41.2%,比稀硫酸(pH=2.0)浸出率(3.7%)高37.5个百分点,且酸碱平衡后,柠檬酸与铀矿的络合作用明显;柠檬酸铀酰结合Fe~(3+)的[FeUO_2OHCit]~+形态占比达到62.18%,为浸出液中的优势形态,对Fe~(3+)的亲和性有利于铀矿中U(Ⅳ)氧化溶浸;质谱还检测到[UO_2H_2Cit]~+、[UO_2H_2CitH_3Cit]~+、[UO_2H_2Cit(H_3Cit)_2]~+、[UO_2H_2CitH_2O]~+和[(UO_2H_2Cit)_2H_3Cit]~(2+)等形态;溶浸过程中CaCO_3饱和指数始终为负值,溶浸过程中CaCO_3处于未饱和状态,不易形成沉淀;柠檬酸溶浸硬岩铀矿可行。     

CO2+O2浸铀体系铀的Eh-pH优势场分布特征

铀的存在形式是决定铀的水迁移能力的重要条件。基于不同CO2和O2压力条件下的浸铀试验和地球化学模式软件PHREEQC计算,研究各浸铀体系中铀的Eh-pH优势场图特征及其影响因素。在CO2+O2浸铀体系中,碳酸铀酰络合物是铀在水中的主要存在形式,水的pH影响碳酸铀酰络合物优势域临界pH,HCO3-浓度则是铀的氧化还原临界电位变化的主控条件,而CO2是这些影响产生的根本因素。     

蒙其古尔铀矿床CO_2+O_2地浸浸出过程分析与探讨

以生产采区7个地浸单元为例,对蒙其古尔铀矿床CO_2+O_2地浸浸出过程进行了分析。结果表明,450~600mg/L的CO_2用量能够有效调节地浸体系pH以控制碳酸钙饱和沉淀,并能产生浸铀所需HCO_3~-;200~300mg/L的O_2对该矿层氧化效果明显,并可将SO_4~(2-)浓度控制在较低水平,有效避免产生硫酸钙沉淀;浸出液铀浓度与矿化条件和地浸单元注抽比均呈显著的相关关系。CO_2+O_2浸出工艺适合该矿床地浸生产。     

新疆某铀矿酸法和CO_2地浸采区地下水的污染特征及机理

为研究酸法和CO_2地浸采铀对地下水的影响,对新疆伊犁盆地的酸法和CO_2地浸采区的地下水水质进行采样分析。结果表明,酸法地浸开采时地下水中绝大部分组分含量均明显高于地下水本底值和国家地下水Ⅲ类质量标准,总矿化度超过国家地下水Ⅲ类标准11倍左右,超标的组份主要有硫酸根、锰、镍、铁、铅、锌、镉、砷等重金属元素和钍等放射性元素。CO_2地浸对地下水各个组分浓度影响要小得多,pH基本不变,总矿化度高出国家地下水Ⅲ类质量标准2.6倍左右,地下水中主要的污染因子为硫酸根离子、硝酸根离子、氯离子、锰离子和镍离子,而铜、锌、镉、铅、铁、砷等其它组分浓度未发生显著变化。酸法采区中的单项污染指数依次为FeMnNiPbSO_4~(2-)ZnAsCd,CO_2采区中单项污染指数依次为NO_3~-MnNiSO_4~(2-)Cl~-。酸法采区地下水综合污染指数比CO_2采区高3～384倍。污染物主要来源于人为注入的化学试剂和含矿层中矿物反应释放的组分,两种地浸方法由于加入的溶浸剂不同导致地下水的地球化学环境和污染特征存在显著差异。     

后生铀矿床地下浸出各区段产品溶液中铀的存在形式

在后生铀矿床地下浸出各区段的水文地球化学调查过程中研究了产品溶液的氧化还原特性、酸-碱特性(Eh 50— 650毫伏;pH7.5—1.5)及其化学组成.计算了产品溶液中铀的存在形式.研究结果表明,在所研究的地下浸出各区段,在中性和弱酸性条件下(pH6.0—5.8)产品溶液中铀的主要存在形式是碳酸铀酰络合物。在酸度较大的条件下为硫酸铀酰络合物。特别是提出了,当添加氧化剂时关于处理个别碱性较高的矿段的看法,在接近中性(pH7.2—6.8)条件下,注入弱酸性溶液,可使(由于它与围岩中碳酸盐的相互作用)操作溶液中HCO_3~-和CO_3~(2-)积累,并会促使铀向溶液中转移。     

用有机磷酸酯从混合酸中萃取铀(VI)

本文报导了用中性(TBP和TOPO)和酸性(D2EHPA)有机磷酸酯从硝酸和磷酸混合液中萃取铀(Ⅵ)。用单一萃取剂TBP、TOPO和D2EHPA及混合萃取剂TBP和D2EHPA、TOPO和D2EHPA进行了实验。当使用单—TOPO作萃取剂时,形成萃合物UO_2(NO_3)_2·2TOPO;而使用单一的D2EHPA时,证明有萃合物UO_2X_2(HX)_2(HX=D2EHPA)存在。D2EHPA还能共萃取少量的HNO_3或NO_3~离子。混合萃取剂TOPO和D2EHPA有协萃性质,已证实能形成萃合物UO_2X_2(HX)_2·TOPO。此外还研究了TBP和D2EHPA之间的协萃效应。     

甲醛肟分光光度法测定铀水冶废水中的锰

研究了甲醛肟分光光度法测定铀水冶废水中的Mn~(2+),考察了影响显色体系灵敏度和稳定性的各因素,确定了最佳测定条件。试验结果表明:在pH=11的氨-氯化铵缓冲介质中,甲醛肟与Mn~(2+)生成红褐色配合物(λ_(max)=450nm);最佳条件下,Mn~(2+)质量浓度在0.05~5mg/L范围内符合比尔定律,检出限(3σ)为0.01mg/L;有大量Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)及Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)存在条件下,Mn~(2+)的测定无干扰;对铀水冶实际废水进行测定,Mn2+回收率在96.0%~102%之间,测定结果较为稳定。     

反应性离子交换回收铀过程中碳酸铀酰的络合作用

铀酰离子(VI)与强碱性HCO_3~-型阴离子交换树脂之间的反应使得铀完全吸附到树脂上并放出CO_2。被树脂吸附的铀的形式是三碳酸基络合物。探讨了该反应在铀的分离与回收中的用途。在有竞争性阴离子存在时,Dowex2-X8树脂对三碳酸基铀酰络合物有显著的选择性。发现,随着竞争性阴离子浓度的减少,铀的分配系数逐渐增高,但是这种趋势受铀水解作用的限制。     

砂岩型铀矿石无氧化剂碱法浸出特征

为研究无氧化剂条件下砂岩铀矿碱法溶浸水岩作用过程及铀浸出特征,在实验室开展了蒸馏水浸泡和无氧化剂碱法浸出试验。结果表明,无试剂的水岩作用盐离子综合体及水中天然溶氧作用,可使铀向水中弱迁移;无氧化剂碱法浸出铀迁移强度与HCO3-浓度正相关,HCO3-浓度700～900mg/L是对浸铀影响相对显著的区间;UO2(CO3)22-和UO2(CO3)34-是无试剂和碱法浸出溶解铀的主要存在形式,两者占比与HCO3-浓度和pH相关。缺少氧化作用的碱法浸铀强度较弱,液固比1.5∶1浸出40d铀回收率17.17%～22.37%,且浸出速度衰减较快,这与矿石中的铀以四价占优有关。尽管如此,在碱性地下水体系尤其是碱法地浸退役采区,长时间内铀的迁移仍不可忽视。     

某砂岩铀矿床矿石中性浸出性能试验

对某砂岩型铀矿石开展不同O2剂量的中性浸出试验。结果表明,试验矿石中性浸出性能较差,铀浓度基本低于20mg/L,在25.2的高液固比条件下,铀浸出率仅为35.36%~41.85%;前期以六价铀浸出为主,浸出强度与HCO3^-浓度正相关;六价铀基本被浸出后,有O2、无O2的浸出差别明显,但O2剂量在30~200mg/L变化时浸出差别并不显著;相对高的pH有利于形成更稳定的铀酰络合物和降低铀的氧化还原临界电位,但应避免高pH引起碳酸钙沉淀。在地浸生产保持不低于800mg/L的HCO3^-和维持浸出液10~20mg/L的余氧是合适的。     

地浸采铀过程中含矿层堵塞特征研究

酸法与碱法浸铀是当前我国铀矿采冶主要地浸工艺,浸铀过程中均会产生含矿层堵塞。含矿层堵塞是地浸采铀中的一种普遍现象,也是制约铀浸出效益的重大瓶颈。根据巴彦乌拉铀矿矿石酸法柱浸试验和十红滩铀矿矿石碱法浸铀试验结果,分别对酸法和碱法浸铀过程中含矿层堵塞的原因进行了系统研究。结果表明,矿物黏土化蚀变是造成酸法地浸中含矿层堵塞的重要原因;碳酸钙沉淀是造成碱性地浸中含矿层堵塞的主要原因;溶浸液的pH、HCO3-浓度及Ca2+浓度过高都会引起碱性浸铀含矿层碳酸钙沉淀,碳酸钙溶解沉淀特征受pH、Ca2+、HCO3-的边界值控制。     

CO2+O2地浸采铀中CaCO3沉淀堵塞条件模拟

CO2+O2地浸工艺是我国第三代铀矿采冶技术,地浸过程中溶浸液与含矿层矿物反应后,在将铀从矿石中浸出的同时,由于地下水矿化度增高又会产生化学沉淀,导致含矿层堵塞。CaCO3沉淀是CO2+O2地浸采铀过程中含矿层堵塞的重要原因。根据内蒙古纳岭沟铀矿CO2+O2浸铀过程中浸出液化学成分数据,通过水文地球化学模拟,对含矿层堵塞的水文地球化学条件进行了系统研究。结果表明,CaCO3沉淀是造成CO2+O2地浸中含矿层化学堵塞的重要原因。当溶浸液pH>6.5时,CaCO3将发生沉淀,溶浸液的pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度是影响CaCO3沉淀的主要因素,过高的pH与HCO3-浓度、Ca2+浓度都会造成CaCO3沉淀的产生。根据模拟结果获得了不产生CaCO3沉淀条件下pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度三者之间的关系,并由此认为,维持溶浸液较低的Ca2+浓度与较低的pH是预防与缓解CaCO3沉淀堵塞的有效途径。     

基于渗流-化学-应力多场耦合的砂岩型铀矿CO2+O2地浸开采的数值模拟

为探明不同影响因素对CO2+O2地浸采铀效果的影响规律和影响机理，首先建立了适合CO2+O2地浸的渗流-化学-应力多场耦合数值模型，其次，结合实际现场工况，开展了注液速率、渗透率、O2配加浓度、HCO3－配加浓度和铀矿石平均品位对CO2+O2地浸采铀影响的数值模拟研究。研究表明：CO2+O2地浸过程中，抽液井铀浓度呈现“缓慢上升-快速上升-缓慢下降-趋于稳定”的阶段性变化趋势；矿层渗透率、铀矿石平均品位、O2配加浓度、HCO3－配加浓度与抽液井铀浓度呈现线性正相关关系，溶浸液的注入速率与抽液井铀浓度呈现线性负相关关系；CO2+O2地浸过程中应该选择初始渗透率大且铀品位高的矿层，同时应该适当加大O2和HCO3-的配加浓度，并控制好溶浸液注入速率，可实现铀资源的高效开采。本研究对CO2+O2地浸矿层的选择和地浸工艺的优化具有重要的指导意义。     

某砂岩铀矿石CO_2+O_2柱浸试验

在实验室开展了某砂岩铀矿石CO_2+O_2浸出工艺的柱浸试验。当液固体积质量比达到5.20(mL/g)时,铀浸出率可达到67.05%;HCO_3~-浓度是影响铀浸出浓度的关键因素,保持HCO_3~-浓度不低于800mg/L时浸铀效果较理想;浸出中后期铀浓度随矿石中铀的消耗而降低;溶浸液与矿石中碳酸钙、黄铁矿相互作用导致浸出液中Ca~(2+)、SO_4~(2-)浓度升高,pH在6.6以上时方解石和白云石都处于过饱和状态,为避免发生沉淀,应将pH控制在6.6以下;试验中石膏虽未达到饱和,但地浸实践中应关注Ca~(2+)、SO_4~(2-)浓度持续升高趋势,避免发生石膏沉淀堵塞。     

CO_2+O_2地浸采铀工艺对含矿层渗透性的影响

CO_2+O_2地浸采铀工艺是一种适合较高碳酸盐含量含矿层地层的技术方法,在该工艺生产过程中会产生不同类型的堵塞,从而降低矿层渗透性。对影响渗透性的矿物因素,碳酸盐矿物、黏土矿物、铁矿物等化学堵塞因素进行了系统分析,认为碳酸盐和黏土矿物以及CO_2+O_2地浸过程中的化学堵塞是影响含矿层渗透性的主要因素。     

CO2+O2地浸采铀强化浸出试验研究

新疆蒙其古尔铀矿床CO2+O2地浸采铀工艺中,铀浓度与HCO3-呈显著的正相关关系,但经过浸出初期后,提高CO2加入量不能有效提升体系HCO3-浓度,而对多数地浸单元的矿化条件而言,HCO3-浓度也尚未达最佳浸出需求。为此在该矿床某采区,采用补加碳酸氢铵和提高CO2加入量相配合的工艺,开展了强化浸出试验。结果表明,强化浸出效果显著,该采区浸出液中HCO3-从850 mg/L提升至1 200 mg/L,单孔铀浓度提升1.73~44.33 mg/L,集合样铀浓度提升8 mg/L。将pH调控在6.2~6.3和降低O2加入量稳定SO42-浓度,能避免强化浸出过程中发生碳酸钙和硫酸钙的沉淀,抽、注流量也并未受到影响。该强化浸出技术在多采区应用取得了良好的浸出效果和经济效益,是对该矿床CO2+O2浸出工艺的进一步优化。