地浸采铀及地浸矿床的条件与评价

主要介绍了地浸采铀的含义及其发展历史,并对地浸矿床的条件进行详细分析,提出地浸矿床评价的三项原则.     

十红滩砂岩型铀矿床地浸采铀水文地质条件分析及评价

分析了十红滩砂岩型铀矿床地浸采铀水文地质条件,对浸铀的有利和不利因素进行了评价,并运用地球化学模式证明传统的酸法和碱法浸铀试验不适合十红滩铀矿床,并对浸铀的方法提出了一些建议和设想。     

独联体国家的地浸采铀

独联体国家自60年代以来广泛开展了地浸采铀。浸出剂有酸和碱两种,但大多数矿山使用酸法浸出。过去的开采实践表明,这种采铀方法既经济,也有利于环境。本文讨论了地浸采铀与传统铀矿山生产相比的优缺点,并扼要地介绍了不同的地浸采矿方法。     

美国过去、现在和将来的铀地浸采铀业

自1975年开始商业化的地浸铀矿生产以来,美国的地浸采铀业已从一个模糊的、仅凭经验技术的产业成长为美国铀工业的主要生产者。1980年,美国铀生产达到了其最高水平,为21 852st U_3O_8。其中2 083st U_3O_8或接近其产量的10％是由地浸采矿生产的。1980年的铀生产来自22个传统的水冶厂,处理303个坑采和52个露采矿山的矿石,此外,还有11家地浸企业、6家磷酸盐副产品生产者和4家其他生产者。 截止1992年10月,美国有4家地浸企业、1家磷酸盐副产品厂和1家矿坑水回收厂在运转。1999年早些时候,所有传统的采矿厂均已闭坑。Freeport铀回收公司的磷酸盐副产品业务每年的运作能力约为500st U_3O_8,而Rio Algom采矿公司的矿坑水回收的业务每年生产尚不足100st U_3O_8。估计1992年约有800st U_3O_8来自地浸,占全美生产的50％。 自1975年以来,通过地浸工艺已生产了19 307st U_3O_8,占美国生产量的10.2％。1963～1970年期间,以地浸采矿方式生产的U_3O_8,仅怀俄明州的Shidey盆地就增加了750st U_3O_8,大约占1947～1991年间全美国产量的4.6％,约为20 057st U_3O_8。 目前,只有4家地浸生产中心在运转,计划生产能力仅达到30％,年生产800st U_3O_8。虽然与1980年的生产高峰相比,目前的地浸生产规模还很小,然而,现今的市场地浸     

硬岩铀矿原地破碎浸出技术及其在我国的应用前景

在查阅大量文献资料的基础上,本文介绍了原地破碎浸出采铀的概念、特点及工艺技术,综述了国内外该技术的发展简况,归纳了适于硬岩铀矿原地破碎浸出的主要条件。从技术的优点、我国铀资源现状以及现有工艺试验及经济技术评价成果分析,该技术在我国应用前景十分广阔,这对于确保我国核能及国防建设持续发展具有十分重要的意义。     

赣南菖蒲盆地地质特征及铀成矿条件分析

系统分析了菖蒲盆地基底、盖层及构造地质特征,认为该盆地是典型的双峰式火山盆地,与白面石产铀火山盆地相似。通过对菖蒲盆地区域地质条件、铀源、构造、热液蚀变、铀矿化显示、保矿条件等几个方面的综合分析,认为该火山盆地具有良好的找矿前景,指出白面石式火山热盖型铀矿为该地区下一步主要找矿类型。     

基于地球化学模拟分析杂质矿物对酸法地浸采铀的影响

为探明酸法地浸采铀过程中杂质矿物对铀浸出的影响,以分批浸出试验为基础,采用反应路径模拟探讨杂质矿物对铀浸出机制的影响,利用反应溶质运移模型探讨杂质矿物对铀浸出化学场时空特征的影响。模拟结果表明：方解石、黄铁矿、赤铁矿会与铀矿竞争酸,竞争由强至弱依次为方解石、赤铁矿、黄铁矿,其中黄铁矿在酸浸条件下溶解较弱,但生成的低价硫和亚铁离子能降低溶浸液的Eh值,导致铀浸出减少,赤铁矿在酸浸条件下因耗酸而降低溶浸液的酸度,但又促进黄铁矿的溶解,进而影响铀的浸出;在时间上,杂质矿物会使铀的溶解迁移存在不同程度的滞后,铀的溶解-沉淀旋回周期延长,整个模拟矿层沥青铀矿完全溶解时间更长,铀浸出速率降低;在空间上,杂质矿物会使模拟矿层中铀矿溶解范围减小,铀矿溶解-沉淀旋回过程中沉淀量增加,U（Ⅵ）迁移浸出所需时间延长,浸出铀的迁移累积峰值变化不同。     

基于某铀矿的地浸采铀方法

简述了地浸采铀的主要影响因素,提出了一种基于高矿化度砂岩铀矿的地浸采铀工艺——淡化少试剂工艺。此工艺不仅可以有效防止管道堵塞,而且可以提高浸铀的经济效益。     

巴音塔拉凹陷地浸砂岩型铀矿成矿条件

简要介绍巴音塔拉凹陷蚀源区岩石及年代学特征,论述了含矿地层特征、沉积物源、铀矿化类型、成矿年龄及铀成矿条件等。指出下白垩统含矿地层物源好,地质演化历史对后生水成铀矿有利,是寻找地浸砂岩型铀矿值得重视的地区。     

可地浸砂岩铀矿实验室地质工艺研究

本文较为系统、全面地阐述了可地浸砂岩铀矿实验室地质工艺研究的目的、内容及试验技术与资料整理方法,对我们统一地浸砂岩铀矿实验室地质工艺试验认识与规范试验操作具有重要意义。     

某地铀矿原地浸出采铀地下水环境保护

原地浸出采铀工艺包括酸浸工艺与碱浸工艺,两种工艺都会使用溶浸液,从而影响地下水成分,造成污染。本文总结了某地铀矿原地浸出采铀过程中对地下水环境保护的经验,提出了地下水环境保护的建议。     

原地浸出采铀多场多过程耦合动力学数值模拟

原地浸出采铀是一复杂的非线性动力系统,涉及诸多因素与过程的耦合和正负反馈作用。为研究地浸采铀过程中岩石结构力学及其演化规律、岩石变形作用、孔隙度与渗透率的动力演化等对浸出效果的影响,建立了一多因素、多过程耦合的综合动力学模型和模拟方法,并基于Fortran与C++语言编制了1～3维模拟程序。通过对某地浸铀矿床某采区酸化、生产、溶浸末期各阶段的数值模拟,得到各生产时期矿岩中铀的浓度分布,该采区酸化40d后浸出液中铀浓度增加到15mg/L,以及该采区铀5a后基本浸出完毕;在生产末期,浸出液中的铀、酸浓度下降明显,采场区域铀浓度降低到10mg/L,pH升至2左右。数值模拟结果与矿山实际生产情况基本吻合。该模型和程序可应用于地浸采铀的理论研究、矿山设计、生产管理和地下水污染物迁移与复原研究。     

铀矿石酸化-细菌柱浸的动力学分析

研究了沥青铀矿石酸化阶段和细菌浸出阶段体系中pH值、Eh值和浸出率随时间的变化规律,采用JMA动力学模型分析了酸化过程和细菌浸出过程的动力学行为特征。结果表明：在酸化阶段,同一级数中各酸化体系的pH值和浸出率随酸化时间的增加而升高,Eh值随酸化时间的增加而降低;在细菌浸出阶段,同一级数中各浸出体系的pH值、Eh值和浸出率随浸出时间的增加而升高;随着酸化级数和细菌浸出级数的增加,各酸化体系和浸出体系的pH值、Eh值和浸出率随时间的变化量减小。动力学分析结果表明：酸化阶段的动力学方程为-ln(1-α)=(0.534 9～0.310 3) t^{0.175 7～0.701 6},初、中期反应过程属于扩散控制,后期反应过程属于混合控制;细菌浸出阶段的动力学方程为-ln(1-α)=(0.132 5～0.002 3)•t^{0.212 7～2.033 0},初期反应过程属于扩散控制,中期反应过程属于混合控制,后期反应速率接近于零。     

不同地浸采铀工艺主要元素迁移强度与饱和状态研究

针对新疆某铀矿床矿石碳酸钙含量高的特点,为掌握酸法、碱法及CO₂+O₂中性3种原地浸出采铀工艺条件下主要元素的迁移强度和矿物饱和状态,开展了3种工艺条件下的室内及现场浸铀对比试验,并应用水文地球化学原理对碳酸钙与硫酸钙的饱和指数进行了计算。结果表明,酸法浸出时U、Ca、Mg、Al、Fe的迁移强度高于碱法及中性时的;碱法与中性浸出时,U的迁移强度基本相同,中性浸出Ca、Mg的迁移强度大于碱法,两种工艺下Fe、Al的迁移强度均弱于U、Ca、Mg。中性浸出时,硫酸钙始终未发生沉淀,pH值控制在6.6以下时,碳酸钙不会发生沉淀;碱法浸出时,碳酸钙不可避免地会发生沉淀;酸法浸出时,硫酸钙不可避免地会发生沉淀。对于该矿床,CO₂+O₂中性浸出工艺为首选,控制pH值在6.6以下可有效避免碳酸钙沉淀,确保铀正常浸出。     

某地铀矿原地浸出采铀工艺对环境的影响

分析了某地铀矿原地浸出采铀工艺对大气、土壤、地表水、地下水环境的影响,并提出了对采区大气环境、土壤及地下水环境的保护措施.     

铀赋存形态对砂岩型矿床地浸开采的影响

为研究铀赋存形态对地浸开采的影响,采用逐级提取法分离新疆某砂岩铀矿同一采区不同地段样品的铀赋存形态,测定其中的铀品位。结合室内浸出实验以及现场监测实验,探究了铀赋存形态与浸出动力学和浸出过程的关系。结果表明：相同采区不同地段的铀矿赋存形态存在差异,铀的浸出动力学受到F1-F4四种铀赋存形态的影响,首先由内扩散控制,然后转变为化学反应控制,铀表观浸出速率常数随着F1-F4相态铀质量分数提高而增大。浸出液铀浓度变化特征可以根据F1相态的质量分数分为两类：当F1质量分数高于25%时,铀浓度由高到低变化;当F1质量分数低于10%时,铀浓度表现为低→高→低的变化趋势。最后建立了铀初始浓度与F1品位、铀浓度峰值与F1-F4总品位之间的关系模型。研究结果可为依据铀赋存形态分地段选择溶浸剂种类和应用时间,并对铀地浸过程预测提供理论支持。     

铀矿堆浸分形动力学模型

本文采用堆浸铀矿石粒径分布分维数代替其平均粒径,对Mellado等提出的矿石堆浸动力学模型进行了改进。同时采用铀矿柱浸试验确定了铀矿堆浸分形动力学模型参数与堆浸铀矿石粒径分布分维数的关系,建立了铀矿堆浸分形动力学模型,并进一步采用柱浸试验对模型进行了验证。结果表明,所建立的铀矿堆浸分形动力学模型能很好地反映铀矿堆浸铀金属浸出的规律。     

硫粉量对铀矿石嗜酸氧化硫硫杆菌通气柱浸的影响

研究了铀矿石酸化-硫粉细菌通气柱浸体系的pH值、Eh值和铀离子浓度等参数随时间的变化规律,探索了铀矿石的浸出率与硫粉含量的关系。结果表明:在酸化阶段,同一酸化级数下各酸化体系的pH值和铀离子浓度随酸化时间的延长而升高,Eh值随酸化时间的延长而降低;随酸化级数的增加,各酸化体系的pH值、Eh值和铀离子浓度随酸化时间的延长变化量减小。在细菌浸出阶段,同一酸化浸出级数下各浸出体系的pH值、Eh值和铀离子浓度随浸出时间的延长而升高;随浸出级数的增加,各浸出体系的pH值和铀离子浓度的增长率减小,Eh值的增长率增大;硫粉加入量越大,浸出体系pH值降低的幅度越大,Eh值和铀离子浓度升高的幅度也越大。铀矿石的浸出率与硫粉含量呈正相关,硫粉含量为5g/L的浸出体系中,铀的浸出率高达95.45%。     

碱性铀矿石电化学浸出技术初步研究

针对碱性铀矿石碱法常规浸出过程低价铀氧化速度慢的共性难题,设计了电化学氧化试验装置,并利用该装置进行了碱性铀矿石的电化学氧化浸出试验,考察了电解质、电极面积等因素对浸出效果的影响。确定了反应机理：矿石颗粒与阳极碰撞的过程中,快速失去电子,完成其氧化,从而实现了碱性铀矿石中铀的高效浸出。采用该技术处理碱性铀矿石,浸出率可达90%以上。     

黑曲霉两步法与化学氧化联合浸出花岗岩铀矿石

为了高效浸出花岗岩型铀矿石中的铀,采用黑曲霉两步法和化学氧化联合浸出,研究预培养时间、浸出时间和不同氧化剂及其用量对浸铀效果的影响。结果表明:黑曲霉两步法浸出时,采用预培养36 h的黑曲霉浸铀,浸出时间为72 h时,铀浸出率最高,为59.34%,随着预培养时间和浸出时间的延长,铀浸出率显著下降。加入MnO₂、NaClO₃和H₂O₂三种氧化剂对铀浸出率均有不同程度的提高,其中加入2.5%(与矿石质量比)的MnO₂时,浸铀效果最佳,铀浸出率最高可达74.09%,与未加氧化剂相比,铀浸出率提高了14.8%。