CO2+O2地浸采铀脉石矿物与浸矿剂相互作用研究

在CO2+O2地浸采铀应用过程中,浸矿剂不仅与载铀物质发生反应,亦与脉石矿物发生反应。为探索砂岩型铀矿主要脉石矿物与浸矿剂的相互作用,在中性条件下（pH分别为6.20、6.40、6.60、6.80和7.00）对脉石单矿物及天然铀矿石进行高压釜静态浸出试验,对比浸出溶液中各种离子浓度变化和反应后渣样的形貌变化特征。发现：1）方解石溶解可产生HCO3-和Ca2+,HCO3-升高能加速铀浸出,而Ca2+浓度升高会增加石膏和方解石沉淀风险;2）黄铁矿与浸矿剂反应易产生H+,阻碍CO2与水反应生成HCO3-,不利于铀浸出,但当黄铁矿与方解石同时存在,黄铁矿同浸矿剂相互作用会加速方解石的溶解,故对富方解石的矿石来说,黄铁矿的存在有利于铀的浸出;3）钾长石溶解可形成黏土矿物,对溶出的铀酰离子有一定的吸附性;此外,黏土颗粒细小,在地浸工业应用过程中增加黏土物理堵塞的风险;4）高岭石在浸出过程中会释放其所吸附的其他离子,同时吸附铀酰。渣样矿物学分析结果显示,各种矿物在浸出过程中均发生差异性溶解,其中方解石溶解最明显,表面逐步被侵蚀粗糙,钾长石表面溶蚀微弱;黄铁矿表面随着浸矿剂的作用逐步覆盖一层铁氧化物或者铁的氢氧化物;高岭石的微观形貌变化不明显。     

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。     

某铀矿石细菌堆浸过程中的工艺矿物学研究

研究了某铀矿石细菌堆浸过程中原矿、浸出中间渣和浸出尾渣的矿物学特征及化学组成。结果表明:矿石中的铀矿物以沥青铀矿为主,含铀矿物有钍铀矿、铀钍石、方解石、绿泥石、磷灰石;铀与磷灰石关系密切;铀以铀矿物、类质同象和吸附形式存在;耗酸矿物主要为方解石、绿泥石、磷灰石;从矿石→浸出中间渣→浸出尾渣,铀矿物和铀的质量分数依次降低;细粒级矿石比粗粒级矿石的铀浸出率高。     

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。     

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。     

铀浸出水文地球化学作用研究进展

铀浸出是通过浸铀溶液与铀矿物之间发生一系列水文地球化学作用而得以实现,国内外学者对铀浸出过程中的水文地球化学作用进行了深入研究与探讨。对铀浸出水文地球化学研究进展进行系统归纳和梳理,分析了氧化—还原、溶解—沉淀、吸附—解吸等水文地球化学作用的最新研究进展,重点阐述了氧化浸出的基本原理及各类氧化剂(H2O2、SO2/O2、MnO2、微生物等)对氧化作用的影响,分析了温度、水化学性质(Eh、pH、主要阴阳离子、气体)、脉石矿物等对溶解—沉淀作用的影响,探讨了黏土矿物、胶体、有机质、微生物等吸附剂对吸附作用的影响。最后,对今后铀浸出水文地球化学研究予以展望。     

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、HCO^-₃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⁺、HCO^-₃的边界值控制。     

砂岩型铀矿浸出矿物工艺学研究进展

我国当前铀矿的勘探与开采的重点在北方砂岩型铀矿。砂岩型铀矿主要通过地浸的方式开采,地浸过程中浸矿剂除了与铀矿物发生反应外,还与矿石中的大量脉石矿物发生反应,在不同的浸出工艺条件下,地层中矿物的地球化学行为也有所不同。目前按照浸矿剂的成分,浸出工艺可以分为4种:酸法浸出、碱法浸出、中性浸出和微生物浸出。对不同浸出工艺条件下的矿物行为进行综述,认为:长石、云母、碳酸盐等矿物在酸性条件下会消耗酸和氧化剂,同时自身被蚀变,生成黏土等沉淀物,还可能造成气体堵塞;黄铁矿等硫化物在碱法地浸条件下消耗氧化剂,并可能生成铁的沉淀;矿层中的黏土矿物则可能发生膨胀降低矿层渗透性。中性浸矿和微生物浸矿尽管是新型的地浸工艺,但是同样存在着一些问题,有待后续研究解决。     

石煤中铀在水-岩作用下浸出释放的环境影响及控制因素

含铀石煤广泛分布于中国南方地区，富含有机质和金属硫化物。石煤被人为开采暴露于地表后很容易在水-岩作用下发生氧化，产生矿山酸性排水并释放出放射性和有毒金属元素铀，因此废弃裸露的石煤矿山成为重要的潜在铀污染源。综述了水-岩作用下石煤矿山铀浸出释放的环境效应，铀的浸出释放过程受到多种因素的影响，包括石煤中铀的丰度、铀赋存状态、石煤风化程度、微生物作用，以及浸出液pH、Eh和气象水文等。尽管石煤中铀在水-岩作用下浸出释放研究取得了长足的进展，但控制铀浸出释放的主要因素及相关机制还不清楚，尤其是微生物在铀浸出释放过程中的作用机制还有待深入研究。     

南非低品位铀矿石的矿物学和铀浸出特性

铀浸出效率决定低品位铀矿床的经济性，与矿石特性有密切关系。矿物学，矿物解离与铀的浸出行为之间没有明确的关系。多年来，有关沥青铀矿的浸出动力学研究较多，而其他铀矿物的浸出则少有研究。     

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。     

铀、钼分离工艺中铀和钼的测定(Ⅰ).铀的测定

介绍了铀、钼分离工艺中钼铀矿、浸出渣、淋浸液、离子交换树脂和产品中铀的快速测定方法。矿石和浸出渣样品用混合铵盐熔解 ,树脂样品经高温灼烧灰化 ,以磷酸溶解。在 60 %磷酸介质中 ,用硫酸亚铁铵将铀( )还原成铀 ( )。在 40 %磷酸和铵盐存在下 ,用亚硝酸钠氧化过量的亚铁 ,并立即用尿素破坏过剩的亚硝酸钠 ,以消除钼的干扰。用二苯胺磺酸钠和苯基邻氨基苯甲酸作指示剂 ,以钒酸铵容量法快速测定铀。对钼含量较高的样品 ,在测定铀之前 ,可在硝酸介质中将钼以钼酸形式析出 ,使铀与大量钼分离 ,然后 ,在 3 0 %～ 40 %磷酸溶液中用亚铁还原 -溴水氧化 -钒酸铵容量法快速测定铀。铀产品 (化学浓缩物 )中的铀 ,可借助适量的盐酸溶解试样 ,然后直接用钒酸铵容量法滴定。本法操作简单、快速 ,适用于从铀、钼共生矿中提取铀的工艺过程中各种样品体系中铀的测定。大量实际样品的例行分析结果表明 ,所得结果准确可靠 ,方法精密度优于± 1 0 % ,标准加入回收率为 98%～ 1 0 5 %     

电渗析法分离铀矿浆中的铀

采用电渗析法分离铀浸出矿浆中的铀,研究了电渗析法分离铀浸出矿浆中铀的分离富集率,验证电渗析法分离铀浸出矿浆中铀的可行性,并通过模拟试验探寻各条件对电渗析法处理能力及电耗的影响。试验结果表明：电压的提高同时会提高处理能力但是耗电量随之增加;操作温度的提高可以降低电耗及提高处理能力。用电渗析法分离铀矿浆中的铀,流程简单且无需使用任何的化学试剂,该方法可适用于铀浸出矿浆的固液分离,为铀浸出矿浆分离提供新思路。     

某铀尾矿库周边水环境中铀的分布特征及评价

选取某铀尾矿库周边潜水以及下降泉为研究对象,研究放射性核素铀在铀尾矿库周边水环境中的分布特征。研究表明,在垂直方向上,下降泉中铀的浓度远大于地下潜水中铀的浓度;在水平方向上,距离尾矿区越远,下降泉中铀的浓度呈下降趋势。铀在潜水和下降泉的分布特征可能受到铀在水溶液的存在形式、化学反应、微生物氧化以及降雨稀释作用下,核素发生了溶解、迁移和沉淀等系列水文地球化学过程。研究区域潜水中的总α和总β水平均低于我国放射性指标的指导水平,符合我国饮用水标准,居民饮用是安全的。     

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。     

某铀矿区水稻土—地表水铀含量对稻米铀含量的影响

以水稻土—地表水铀含量为视角,从水稻土剖面铀含量分布规律、水稻土与下伏岩体稀土元素特征、不同河流不同河段水稻土—地表水—稻米铀含量特征、水稻土与稻米铀含量关系4个方面研究721铀矿区稻米铀含量成因。结果表明,水稻土剖面铀含量从表层至半风化花岗质基岩层呈明显降低的特征,说明水稻土铀含量高的原因不是土壤母质铀含量高;岩石与水稻土稀土元素标准化模式均表现为向右倾斜型,均属轻稀土富集型,轻稀土分馏明显,表明水稻土为还原环境,吸附作用较强;不同河流不同河段水稻土—地表水—稻米铀含量平均值的特性均为上游最低、中游最高、下游次之。铀矿区地表水环境符合铀元素在水稻土中被平衡吸附的动力学条件,有利于铀元素在矿区内河流中游地区的水稻土中沉淀富集;正在采矿区水稻土与稻米铀含量具有高度的空间耦合性,呈指数正相关关系,相关系数0.749。矿区内河流沿岸稻米铀含量的分布特征是由铀元素的迁移途径决定的"采矿活动(铀尾矿露天堆放)→地表水→水稻土"。     

某铀尾矿库周边地表水中铀和钾分布特征与评价

选取我国南方某铀尾矿库周边地表水为研究对象,分析周边地表水中的铀和钾的含量及其与水化学参数pH、Eh和电导率之间的关系,研究铀和钾的污染特征与影响因素,最后进行单因子污染评价。结果表明,尾矿库本身放射性水平高,采样点铀和钾的平均含量分别是江西省背景值的14.68倍和2.02倍。皮尔逊系数计算结果说明铀和钾具有相同的来源和迁移特征,单因子评价结果显示污染最严重位置处于尾矿库坝体底部和水处理厂出口。但所有样品铀含量均未超出《铀矿冶辐射防护和环境保护规定》限值,除最近采样点外,周边地表水其他采样点铀含量均符合国际饮用水标准。     

海泡石辅助含铀土壤化学清洗及对铀富集研究

运用海泡石辅助对铀矿山的含铀土壤进行化学淋洗。研究了铀在不同粒级含铀污染土壤中的含量,通过搅拌淋洗的方法对土壤进行修复研究,探讨了淋洗时间、淋洗剂种类、温度、超声加热等因素对淋洗效果以及海泡石对土壤中铀的富集的影响。结果表明,随着土壤粒径的增大,土壤中的含铀量逐渐减少,即土壤中含铀量与土壤粒径成负相关关系,且除了砂砾外,其他的铀含量均已超过了铀的目标修复值40 mg/kg。在淋洗时间为8 h,淋洗较为充分,淋洗效果达到最佳,成本合适。通过提高温度、超声辅助等方法,既可以使淋洗效果得到明显的提升,对海泡石的富集效果也有很好的促进作用。在淋洗方面,柠檬酸的效果最好,盐酸的效果最差;在海泡石对土壤中铀的富集方面,硫酸淋洗土壤铀的富集倍数最高,柠檬酸淋洗土壤铀的富集倍数最差。通过构建土壤—淋洗液—海泡石的铀迁移路径实现土壤中铀去除并在海泡石中的富集。     

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。