基于COMSOL-PHREEQC的CO2+O2地浸采铀反应运移数值模拟

铀资源是的世界上重要的战略资源,如何安全高效开发利用铀资源,对保障国家能源供应和国家战略安全意义重大。CO₂+O₂地浸采铀是砂岩型铀矿采冶的主要方式,研究CO₂+O₂溶浸过程中水动力场和化学场的耦合机制是预测地浸采铀过程中铀动态浸出的关键核心。以内蒙古某煤铀共存矿床为对象,通过COMSOL构建地浸过程中溶质运移的对流与弥散模型,通过PHREEQC构建砂岩型铀矿CO₂+O₂溶浸过程的热力学数据库,利用iCP平台(Interface COMSOL-PHREEQC)建立COMSOL-PHREEQC耦合框架的CO₂+O₂地浸采铀的反应运移数值模型,模拟了CO₂+O₂地浸过程中铀矿动态浸出过程。同时,基于参数敏感性分析定量比较了不同参数对铀浸出效果影响的重要性程度。研究结果表明,本模型能够模拟预测CO₂+O₂溶浸过程中铀的反应运移过程。...     

内蒙古某铀矿CO_2+O_2地浸采铀浸出试验研究

内蒙古某铀矿床开展了地质与水文地质条件评价、室内试验、条件试验。室内试验表明:含矿层的岩性、渗透率及铀的存在形式等因素有利于铀的浸出;采用组成为ρ(CO_2)=400mg/L、ρ(O_2)=300mg/L的浸出剂,浸出液中峰值铀质量浓度可达424mg/L,浸出液中平均铀质量浓度达34.6mg/L,浸出率为64.8%。地浸现场条件试验表明:浸出液平均铀质量浓度达到43.05mg/L,单孔注液量3.47m~3/h,单孔抽液量8.98m~3/h,证实了该矿段采用CO_2+O_2地浸采铀工艺的可行性。     

新疆某高耗酸矿床碱法地浸采铀试验研究

为新疆某高耗酸矿床探索更科学经济的溶浸工艺,在该矿床开展了碱法地浸采铀试验研究。经过两年的现场试验,结果表明:碱法浸出试验进程顺利,浸出液峰值铀浓度为54mg/L,铀浓度维持在约50 mg/L已达8个月;浸出液量维持在约3.5m3/h水平,与验收水量相近;直接材料成本较酸法开采降低了32.89万元/tU。碱法浸出试验为该矿床溶浸工艺的选择及下步开采提供了依据和参数。     

某砂岩型铀矿床现场地浸采铀地质工艺试验

按5点型布置施工试验钻孔,对某砂岩型铀矿床开展地浸采铀地质、水文地质条件研究和试验。依据矿样室内浸出试验结果,进行现场酸法地浸采铀试验。浸出时间为93d,浸出液峰值铀质量浓度为62.16mg/L,浸出率为45.56%。地质工艺试验结果初步表明,该铀矿床采用酸法地浸工艺是可行的。     

新疆某铀矿床CO2地浸采铀试验研究

针对新疆某铀矿床的特点和常规酸法、碱法地浸采铀试验中出现的矿层化学堵塞问题,在国内首次进行了CO2地浸采铀现场试验研究。试验结果表明,CO2能有效降低溶浸剂pH值,抑制CO32-的生成,减轻了矿层出现Ca(Mg)CO3化学沉淀,并可弥补浸出液处理过程中HCO3-的损失,保证浸出的正常进行。     

地浸采铀地下水稀释对浸出液铀质量浓度的影响

地浸采铀浸出液铀质量浓度受多种因素影响,如矿体形态、矿层与含矿含水层厚度之比、浸出剂酸度等。依据采区抽注过程中地下水运动状态,分析不同井型与地下水稀释量的关系、浸出剂被稀释对浸出液铀质量浓度的影响,并通过计算机模拟,提出窄条带状矿体和正方形矿体浸出液受地下水稀释程度的差异,以及对浸出液铀质量浓度的影响。     

砂岩型铀矿床地浸采铀工艺方法概述

砂岩型铀矿床地浸采铀工艺的合理选择对矿床的开采效率和经济效益具有重要意义。目前应用最为广泛、经济效益最高的酸法浸出工艺,对碳酸盐含量较高或者矿体埋深较大的矿床并不适用,碱法浸出具有地下水环境治理困难的弊端,中性浸出以及微生物浸出越来越多的应用于实际开采中,地浸采铀工艺研究趋于多样性、合理性的发展。     

钻孔抽液量与浸出液铀浓度的关系

结合矿石实验室试验和矿床大流量、低浓度工艺地浸采铀现场试验,讨论了钻孔抽液量对浸出液铀浓度的影响,最终得出,在地浸采铀范畴内,浸出液铀浓度不受钻孔抽液量的影响.     

某矿床5号采区双氧水地浸采铀试验效果讨论

介绍新疆某矿床5#采区双氧水地浸采铀的试验研究结果.结果表明,加入双氧水有助于铀的浸出,卷头矿体浸出液铀质量浓度增幅明显,翼部矿体浸出液铀质量浓度增幅相对较少.加入双氧水使Fe3+质量浓度达600～900 mg/L时,浸出液铀质量浓度较高,浸出效果较好.在卷头部位集中加双氧水有较好的经济效益.     

新疆某铀矿矿石浸出性能研究

为探索适合新疆某砂岩铀矿床的地浸采铀工艺,在室内开展了分别以不同质量浓度的硫酸和碳酸氢盐溶液作为浸出剂的搅拌浸出试验。结果表明：该矿铀矿石的浸出性能好,硫酸、碳酸氢盐搅拌浸出均取得了较好的溶浸效果;酸法搅拌浸出,硫酸浓度为2.79 g/L时,铀浸出率达87.65%,铀浓度峰值199.5 mg/L;硫酸浓度为7.04g/L时,铀浸出率达95.06%,浸出液峰值铀浓度达250.20mg/L;碳酸氢盐搅拌浸出,HCO_3^-浓度为5.07g/L时,铀浸出率达83.17%,浸出液峰值铀浓度达213.46mg/L,浸出液中的Ca^₂₊、Mg^₂₊含量仅30~40mg/L,浸出的Ca^₂₊、Mg^₂₊再次沉淀。综合考虑溶浸工艺对矿层孔隙堵塞的风险、生产成本等因素,建议该矿床在地浸采铀条件试验中采用低酸浸出工艺,硫酸酸度建议为2~3g/L。     

新疆某砂岩铀矿CO_2+O_2加压滚瓶浸出试验研究

根据CO_2+O_2地浸采铀工艺技术特点,选取新疆某铀矿山取得的砂岩岩芯铀矿石,自行设计了CO_2+O_2加压滚瓶浸出试验装置,并进行了室内CO_2+O_2加压滚瓶浸出试验。结果表明,当CO_2+O_2总压为2.0 MPa,液固比10:1时,金属铀浸出率达到70%,采用多级浸出和后期加氧化剂强化浸出,铀浸出率达90%以上。说明该矿床铀矿石适合CO_2+O_2浸出工艺,试验结果可为CO_2+O_2现场浸出试验和工程设计提供依据和指导。     

新疆某铀矿空气预氧化矿层地浸采铀现场试验

天然成因试剂地浸采铀在我国是一项较新的铀矿开采方法,空气预氧化矿层技术是其核心内容。空气预氧化铀矿层的基本原理是向矿层送入压缩空气,利用空气中的氧氧化铀矿石,再利用地下水中的碳酸氢根或碳酸根将铀浸出。为了积累更多的基础资料和经验以便在我国推广应用空气预氧化铀矿层技术,在新疆某铀矿进行了现场试验。试验中浸出液铀浓度最高达230mg／L,钻孔抽液量可逐渐恢复到原始抽水试验最大值10．5m^3／h。该结果表明：空气预氧化工艺可成功实现矿石中铀的氧化,节约氧化剂成本,提高铀的浸出率,并且对矿石渗透性能影响较小,可以避免高矿化度地下水条件下的化学堵塞。     

磁场强化某硬岩铀矿浸出试验研究

针对江西某花岗岩型难浸硬岩沥青铀矿石,采用常规稀硫酸浸出时稀硫酸、双氧水药剂消耗大,浸出时间长,铀浸出率较低的问题;为了提高该难浸硬岩铀矿的浸出率,通过采用稀土永磁内磁处理器对稀硫酸进行磁化处理后再进行浸出铀的对比试验。试验得出：在磁场强度为610KA/m、磁化时间45min、细度-0.295mm含量占88%、硫酸浓度为21%、H2O2用量为0.7%、浸出时间3.5h的条件下,最终获得了浸出矿渣含铀0.0092%、铀浸出率为91.24%的试验指标。与常规条件下铀浸出试验对比,铀浸出率提高了8.99%,浸出矿渣含铀量减少0.0168%,并且稀硫酸浓度降低2%,H2O2用量减少0.1%,浸出时间缩短0.5h。磁场强化硬岩铀矿浸出工艺为硬岩铀矿浸出技术提供了新的强化浸出方法,同时也为同类型矿山的浸出工艺技术提供技术参考。     

砂岩型铀矿CO2+O2地浸过程中浸出铀浓度与HCO-3浓度关系分析

以新疆某砂岩铀矿采区为研究对象,对所有抽注单元的浸出液铀浓度与HCO-3浓度变化关系进行了分析。结果表明:HCO3^-浓度与浸出液铀浓度有着密切的变化关系,大体上可分为6种类型;水动力、水化学、矿化条件、钻孔工程等因素是铀浓度与HCO3^-浓度关系呈现不同特征的主要原因。在生产中充分挖掘和利用铀浓度、HCO3^-变化特征所蕴含的信息是提高CO2+O2地浸采铀精益化管理的重要途径。     

某低品位铀矿石的浸出性能研究

采用搅拌浸出和柱浸2种方式对江西某矿低品位铀矿石进行浸出性能的试验验研究。搅拌浸出结果表明,该矿石属易浸出矿石,在硫酸质量浓度为10g/L、搅拌浸出12h时,铀的浸出率高于85%,且加氧化剂对浸出改善较小。柱浸试验结果表明,-5mm为堆浸工艺的最佳筑堆粒度,此时,铀的浸出率为85.7%,酸耗为4.6%(与矿石质量比),且矿堆透水性能良好,为33L/(m2.h)。试验获得的浸出参数,可作为堆浸工业性试验设计和生产中调整浸出参数的依据。     

低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透高效开采新模式

安全稳定的铀资源供应,对于保障国家安全、促进核工业健康可持续发展具有重要的意义。针对我国低渗透性砂岩型铀矿在地浸开采中渗透性低、浸出困难的技术难题,提出了低渗砂岩型铀矿液态CO2相 变致裂增透高效开采技术模式,即采用液态CO2相变致裂技术,在地浸采铀抽、注液孔之间产生大量的联通裂隙,提高低渗透铀矿的渗流能力。采用理论方法计算了液态CO2相变致裂影响半径,建立了液态CO2相变致裂 增透地浸开采流程,系统进行了低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透高效开采技术特征研究。结果表明：低渗砂岩型铀矿液态CO2相变致裂增透技术影响半径为6.53 m,该技术能够实现三维应力条件下岩体致裂破坏 ,能够有效增加岩体损伤裂隙网络分布,具有破岩致裂增透、降低化学沉淀及经济可行性。研究结果为有效解决低渗透性造成的砂岩型铀矿地浸开采“难注、难采、低回收率”等难题提供了新途径。     

松辽盆地某铀矿床水文地质特征研究

研究了松辽盆地某铀矿床区域水文地质特征,矿层地下水补给、径流和排泄条件,地下水水化学特征及主要的水文地质参数;对矿区地浸水文地质条件的分析表明,该铀矿床具备可地浸开采的条件。     

湖南某矿细菌浸铀

细菌浸出法是利用某些微生物及其氧化产物溶浸矿石中有用金属的一种工艺。介绍了湖南某矿铀矿石柱浸、地表堆浸、井下原地破碎细菌浸出结果,考察了不同浸出剂、浸出时间、矿石粒度、矿石层高度、浸出剂中Fe3+浓度等因素对铀浸出率的影响。结果表明,利用细菌浸出法可提高铀的浸出率、降低酸耗、缩短浸出时间。     

群脉状铀矿床中铀矿石高柱浸出性能的研究

总结了某群脉状铀矿床原地爆破浸出采铀矿石高柱浸出条件试验结果。试验参考某铀矿原地爆破浸出采铀工业性试验的爆破参数，根据Rosin-Rammlar方程，调配了矿石粒度分布。对高柱内矿石不同粒度和不同高度浸出效果进行了研究，结果表明：该矿床矿石浸出性能较好，酸耗低，浸出周期短；铀金属质量浓度梯度变化规律明显；浸出一段时间后加少量氧化剂可明显加快矿石的浸出速率。该试验结果为该矿床原地爆破浸出工业性试验和研究有关技术参数的确定提供了参考和依据。     

新疆某铀矿床淡化地下水碱法地浸试验研究

在淡化地下水的条件下,研究了某砂岩铀矿床近中性条件下碱法地浸时,溶解氧和HCO3-质量浓度及影响因素对铀的浸出关系。研究结果表明:铀的浸出浓度、浸出速率与HCO3-质量浓度关系密切,HCO3-质量浓度高,铀的浸出浓度亦高,浸出速度快;但存在最佳HCO3-质量浓度和HCO3-质量浓度阈值的限制条件,超出最佳HCO3-质量浓度,浸出方法不是最经济,超过阈值条件,存在堵塞隐患;HCO3-质量浓度还受碳酸钙沉淀因素制约,与溶浸剂的pH值关系密切;溶解氧能影响浸出浓度和铀浸出率,溶浸剂中溶解氧含量增大,铀浸出率提高。