基于PHREEQC模拟嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸铀研究

为模拟微生物浸铀过程中各组分的动态变化,通过将微生物浸铀动力学过程的3个反应和4个方程嵌入PHREEQC地球化学数据库拟合试验结果。结果表明:建立的基于PHREEQC软件的微生物浸铀动力学数据库能够模拟微生物浸铀的化学反应动力学过程,模拟结果分析发现,铀的浸出既受溶液中铁离子浓度的直接影响,又受微生物数量和亚铁离子浓度及氧化的间接影响。     

基于Lotka-Volterra的生物浸铀微生物生长动力学模型研究

前人研究表明,生物浸铀过程中浸矿和辅助浸矿微生物两者间存在协同作用,两者相互促进提高生物浸铀效率。浸矿和辅助浸矿微生物是如何相互促进,使彼此更好地得到生长,两者相互促进生长动力学模型是什么?Lotka-Volterra模型被广泛应用在两种间相互作用下生物数量增长模型研究中,对于生物浸铀中浸矿和辅助浸矿微生物生长动力学模型研究具有借鉴意义。由Lotka-Volterra模型得出了浸矿和辅助浸矿微生物独立共生和竞争共生方程,根据浸矿和辅助浸矿微生物协同特性建立了其生长动力学模型,由模型再推导出浸矿和辅助浸矿微生物协同作用稳定态点,该稳定态点与试验结果相差较小,说明生物浸铀浸矿和辅助浸矿微生物生长动力学模型拟合效果较好。将Lotka-Volterra模型应用到生物浸铀中,具有新颖性,提供了新的研究视角,对完善生物浸铀中微生物协同问题、提高生物浸铀效率具有重要的理论与实际意义。     

温度和液固比对某铀矿生物浸出的影响

铀矿生物浸出过程中,浸矿微生物（氧化亚铁硫杆菌）对温度和液固比等环境因素较为敏感。基于铀矿生物浸出溶浸液中酸碱度、氧化还原电位(Eh)、铁离子浓度的变化和铀浸出率的差异,研究温度和液固比对南方某铀矿生物浸出的影响。结果表明,在温度为30 ℃和液固比为20的条件下,铀矿微生物浸出效果最佳,铀浸出率分别高达为96.15%和97.02%。因此,在生物浸出过程中,可以控制浸出体系温度和液固比,为浸矿细菌提供最适宜生长环境,以强化铀矿的生物浸出。研究结果为南方某铀矿工业生产提供重要参数和理论依据。     

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。     

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。     

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。     

基于PHREEQC模拟分析Na2S2O4对退役铀矿山采区地下水生态的修复

酸法原位地浸采铀作为回收铀资源首选工艺,不可避免会存在部分铀进入地下水污染生态环境,而采用还原剂Na2S2O4将游离的铀还原固定可高效解决此类问题。为此,针对某酸法地浸采铀退役铀矿山地下水铀污染,采用PHREEQC模拟分析Na2S2O4还原固定地下水中可溶性铀的机制,讨论NaHCO3在Na2S2O4还原固定可溶性铀的影响。模拟结果表明：1）该区域地下水中铀以U(Ⅵ)为主,其中UO2SO4、UO22+和UO2(SO4)22-为优势物种,分别占63.60%、32.35%和3.89%;2）Na2S2O4还原固定可溶性铀时,会降低地下水Eh值和Fe(Ⅲ)浓度,增强地下水还原性,促进沥青铀矿和黄铁矿沉淀,但会造成地下水酸化和高SO32-浓度;3）NaHCO3+Na2S2O4在还原固定可溶性铀时,减轻了地下水酸化,增强了对U(Ⅵ)和SO32-的去除,对Na2S2O4还原固定可溶性铀的影响较小,在Na2S2O4和NaHCO3浓度比为1︰1至1︰1.5时修复效果最佳。     

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。     

某铀矿地浸浸出液主要组分计算及其关系分析

应用地球化学模式PHREEQC计算某铀矿淡化少试剂地浸新工艺现场试验浸出液的主要组分铀、碳酸衍生物的存在形式和条件。结果表明,H_2CO_3、HCo_3~-和CO_3_~(2-)是碳酸衍生物在水中主要存在形式,UO_2(CO_2)_2~(2-)、UO_2(CO_3)_3~(4-)、UO_2CO_3为六价铀的主要存在形式。讨论了中性条件下主要组分各种存在形式之间的转换、出铀浓度与碳酸衍生物之间的关系,揭示了地浸过程中水岩作用机理。     

基于PHT3D软件的酸法地浸采铀过程模拟探讨

运用反应运移模拟软件PHT3D建立酸法地浸采铀一维模型,阐明强酸低含氧情况下地浸采铀过程中铀水解与迁移的时空演化规律。模拟结果表明,铀矿溶解后,四价铀最多,六价铀次之;矿层水溶液的pe(电位)和pH在时间上的变化与各个液相主要组分的浓度变化相关,pe和pH变化曲线的交点为液相主要组分浓度显著变化的起点;铀矿不仅会溶解也伴随着铀矿微量生成的现象,且溶解沉淀的量与位置有关。     

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。     

生物堆浸后期清水洗堆对浸铀的影响

对即将出堆的六个铀矿生物浸出柱,采用不同时间间隔的清水喷淋洗堆,并获取最佳的洗堆工艺参数。结果表明,矿堆尾期连续喷淋10天清水,对pH的提高效果明显,并且可以浸出0.6%左右的铀金属,使浸出液中的铀浓度降低到10mg/L。     

铀矿堆浸酸化液连续培养浸铀微生物的研究

在野外环境中利用铀矿堆浸酸化液进行了浸矿细菌的三级连续培养工艺研究。结果表明,细菌经过驯化后能适应铀矿酸化期间200~300mg/L铀浓度的培养环境,能有效氧化酸化液中溶解黄铁矿产生的二价铁,出液Eh维持在550mV左右。试验结束时,日出液量与培养槽容积比(日菌液产出比)达到2.5。     

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。     

Microbially Assisted Leaching of Uranium—A Review

Due to depletion of high-grade deposits of uranium and generation of large quantities of tailings produced by mining and metallurgical activities, there is a need to find an economical way to recover uranium from low-grade deposits and secondary resources. Bioleaching of uranium from the ores, minerals, and wastes in heap and dumps, besides in-situ biodissolution processes, is rapidly expanding globally, and its economic values may exceed that of the underground mining. The biodissolution of uranium is a consequence of hydrometallurgical treatment of ore with microbial intervention. Uranium bioleaching is mainly driven by the combined action of Fe(III) and the protons that are produced by the activity of chemolithotrophic micro-organisms which use either iron or sulfur as their energy source for their growth. In this review, an attempt has been made to understand the process of bioleaching of uranium while deliberating on mechanism as to whether the reactions are direct or indirect and the role of micro-organisms, besides the types and effectiveness of processes by which uranium is extracted from its ores on bench/industrial/large scale. The processes developed or in vogue for bioleaching of uranium are described in some detail, along with recent initiatives.     

酵母提取物对浸铀混合菌群活性的影响

考察了不同浓度的酵母提取物对浸铀混合菌群生长和氧化活性的影响。结果表明,随着酵母提取物浓度的增大,有机物对浸铀混合菌生长、氧化活性有较强的抑制作用;酵母提取物浓度小于1g/L时,对混合菌的氧化活性和生长周期影响较小,微量的酵母提取物反而能促进浸铀混合菌群的细胞分裂,提高铁氧化速率。     

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。