芒来铀矿石酸法铀浸出与矿物黏土化特征

酸法浸铀过程中浸出液铀浓度及化学成分通常会随时间发生改变,同时伴随有黏土矿物的产生。以内蒙古芒来铀矿石为研究对象,开展了4种酸度（5、10、15、20 g/L H2SO4）条件下室内酸法浸泡浸铀试验,对试验过程中浸出液化学成分及铀浸出特征与矿物的黏土化蚀变特征进行了系统探讨。研究结果表明,铀浸出过程中六价铀浸出迅速而四价铀浸出较慢,铀渣计浸出率为83.73%~88.07%;矿石中的含铀、含钠、含钾、含钙、含铁、含铝等矿物发生溶解,使溶浸液中的U6+、U4+、Na+、K+、Ca2+、Al3+、Fe2+、Fe3+浓度大幅增高;矿石中的长石类矿物发生了明显的黏土化蚀变,黏土矿物以伊利石为主。这些研究成果可以为该铀矿的开发工艺技术的确定和预防含矿层堵塞提供技术支撑。     

高速渗流对浸铀周期的影响

铀矿堆浸作为我国目前主要的浸出手段之一,具有成本低、对环境无二次污染的优点,但堆浸也存在浸出周期较长、容易造成堵塞等缺点。为改善以往浸铀周期较长的问题,本文对铀矿柱浸过程进行研究,使用5 g/L硫酸、5 g/L Fe³⁺作为浸出剂,分别对酸化和加铁浸铀2个阶段考察不同粒径和不同渗流速率对pH值、Eh值、铁浓度、浸铀周期的影响。试验结果发现渗流速率对浸铀周期有显著影响,即渗流速率越快,酸化时间越短、浸铀周期越短,同时过高的渗流速率会使溶浸液与矿石无法充分反应,导致浸出率偏低;渗流速率为382.16 L·h^-1·m^-2、178.34 L·h^-1·m^-2、127.38 L·h^-1·m^-2的体系(粒径为-8 mm)浸铀周期逐渐延长,分别为38 h、50 h、72 h,最终铀浸出率分别为81.14%、84.48%、85.02%;高速渗流的情况下,粒径越小,反应周期越长,浸出率越高;-5 mm、-8 mm粒径体系(5 g/L硫酸、5 g/L Fe...     

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。     

地浸采铀过程中的矿物溶解沉淀特征

铀的原位浸出是通过溶浸液与铀矿物相互作用来实现的,地浸采铀过程中溶浸液与含矿层中各种矿物反应,会使溶浸液中各种离子组分大量增高,当离子浓度达到饱和或过饱和时,又会产生化学沉淀,造成含矿层堵塞。以巴彦乌拉铀矿C12采区为研究对象,根据浸出液化学成分数据,通过地球化学模拟计算采区运行过程中矿物饱和指数,研究地浸过程中矿物的溶解-沉淀特征。计算结果表明,酸法地浸过程中石膏、Fe(OH)3、针铁矿和赤铁矿是地浸采铀过程中易产生沉淀的矿物。地浸6.5天后石膏即处于沉淀状态;Fe(OH)3在pH大于6.71~6.89条件下、针铁矿在pH大于4.6~5.0条件下、赤铁矿在pH大于4.62~4.87时处于沉淀状态。pH是影响矿物溶解与沉淀的关键因素。     

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。     

某砂岩铀矿酸法地浸溶质运移与酸化进程分析

为分析某砂岩铀矿酸法地浸试验初期的酸化进程,对与地浸水岩作用密切相关的SO42-、H+、Ca2+、Mg2+、Fe2+和Fe3+等溶质离子运移特征进行了研究。结果表明,下注溶液最快8d抵达抽液孔,40d形成由注液控制的稳定渗流场;H+在水岩作用过程中被部分消耗,其运移羽前沿扩散至抽液孔的时间晚于SO42-离子13d,由H+溶蚀出来的Ca2+、Mg2+则与SO42-同步运移;66d地浸流场实现H+的补给与消耗平衡并形成稳定的浸铀化学场,但需进一步增加注液酸度以达到酸化要求。Fe2+、Fe3+的运移受H+的控制和氧化还原作用的影响,运移与H+基本同步。持续增高的SO42-导致大部分时间内硫酸钙处于过饱和状态,引起浸出液Ca2+浓度和抽液流量的下降。     

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。     

745矿生物浸矿过程中铀矿物的变化

采用电子探针分析了浸出前后745铀矿物赋存形式及其变化情况。结果表明,该矿床矿石中铀矿物种类比较单一,主要以沥青铀矿为主,其次为铀石、铀钍石和钛铀矿;铀矿物主要以不规则树枝状或细脉状、颗粒状、星点状产出于矿物裂隙中,少部分被其它矿物包裹;粒度多在10μm以上、大者可达100μm以上。生物浸矿后,尾渣中剩余的铀矿物明显减少,残存的铀矿物种类仍然是沥青铀矿、铀石和钛铀矿,但粒度多在1~2μm以内,主要存在于石英颗粒内。说明裂隙中的沥青铀矿与铀钍石容易被浸出,被石英包裹的铀则难以被浸出。     

铀矿石不同酸度下细菌的溶浸试验

对某铀矿石在不同酸度下细菌溶浸浸铀进行了对比试验,分析了浸出过程中铀浸出率、酸耗和细菌生长等变化规律。结果表明,该铀矿石不同酸度下细菌溶浸效果较好,液计平均浸出率为87.7%,渣计平均浸出率为94.1%;另外,在酸化阶段,硫酸浓度对浸出总耗酸影响不大,但浓酸可以大幅度缩短酸化时间;在细菌浸出阶段,pH越高耗酸越低,细菌生长情况越好,但铀浸出率并未随之增高,主要是因为较高pH的浸出液中容易产生铁的氢氧化物和铁矾沉淀,阻止了铀的进一步浸出。     

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。     

高碳酸盐砂岩型铀矿石微酸中性浸出性能

为研究微酸中性浸出工艺对高碳酸盐型铀矿石的浸出性能,对某高碳酸盐砂岩型铀矿石进行了静态浸泡试验、多回次氧化浸出试验及柱浸试验。结果表明,高碳酸盐型铀矿应用传统酸法浸出容易产生气堵和CaSO4沉淀,而应用微酸中性浸出虽然浸出强度小,但不容易产生沉淀,应用传统碱性浸出的浸出强度略高于应用微酸中性浸出,但容易产生CaCO3沉淀;应用低浓度H2O2氧化浸出效率低,H2O2主要被矿石中其他还原性物质消耗,高浓度H2O2容易和溶液中的铀反应生成过氧化铀沉淀,而KMnO4氧化浸出效果明显;在柱浸中,微酸浸出浸出率和碱性浸出浸出率分别为49.2%和41.7%,前者主要限制因素是矿柱酸化速率高于矿柱氧化速率,而后者主要限制因素是浸出后期矿层堵塞,渗透性下降。     

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。     

离子型稀土矿硫酸镁柱浸过程中水、稀土和硫酸镁的平衡研究

采用柱浸方法研究无氨浸矿剂硫酸镁浸出离子型稀土矿,考察了浸矿过程中H2O、REO、Mg2+、SO2-4走向。结果表明,每千克稀土原矿吸水量约为344mL,稀土元素浸出率在99%以上,全过程损失率仅为0.045%,有0.24%的镁离子残留于矿体中,浸出液中镁离子总量增加4.7%,平衡率为98.76%,硫酸根总体升高0.52%。硫酸镁作为浸取剂,杂质Fe、Si的浸出率分别由硫酸铵浸矿时的0.435%、0.703%降低到0.03%、0.13%,杂质Al的浸出率基本保持不变。     

离子型稀土矿浸出过程主要物质浸出规律研究

采用柱浸法研究硫酸铵浸取离子型稀土矿过程中水、稀土、硫酸铵及其他杂质离子的浸出规律. 研究表明,离子型稀土矿矿土对水有较强的吸附能力,浸矿后,矿土的含水率由17.74 %增加到33.7 %.浸出过程中,稀土浸出率可达99.98 %,杂质中Al3+浸出量比较大,SiO₃2-浸出量较小,而Fe3+几乎不浸出,各离子的浸出先后顺序为:SiO₃2-、RE3+、Al3+、Fe3+,杂质Al3+的浸出略滞后于稀土的浸出. Al3+、Fe3+浓度达到峰值时,pH值最低,随着浸矿剂和顶水的加入,浸出液的pH值开始上升,直至达到硫酸铵溶液的pH值和顶水的pH值.      

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。     

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。     

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。     

某离子型稀土矿浸出试验

以中国南方地区某离子型稀土矿为研究对象,采用搅拌浸出和柱浸的方式,研究不同条件下矿样中稀土及杂质元素的浸出情况,为离子型稀土矿产资源的绿色高效开采提供参考。结果表明,浸出液固比对离子相稀土浸出率影响较大,浸出时间影响较小,离子相稀土浸出过程时间短,反应迅速;柱浸过程中离子相稀土流出速率最快,达到平衡时间短,杂质元素前期浸出浓度高,后续拖尾严重;离子相稀土浸出率随着样品深度的增加不断降低,符合南方离子型稀土成矿规律;硫酸铵浸出过程中铵根离子损失量较大,最低损失率超过11.31%,硫酸根不参与金属离子的交换反应过程,回收率最高可达99.22%。     

亚铁浓度对铀生物浸出的影响

以某难处理铀矿石为原料,开展了添加不同浓度Fe~(2+)对铀生物浸出的影响研究。在相同浸出条件下,经84h浸出,添加Fe~(2+)浓度为0、3、5、9g/L的铀浸出率分别为48.13%、61.44%、66.12%和62.38%,添加Fe~(2+)浓度为5g/L时,铀浸出率最高。可以通过控制添加适当Fe~(2+)浓度来获得较高的铀浸出率。