江西某铀矿山矿石浸出性能试验研究

王清良, 刘玉龙, 胡鄂明, 邱冠周

(1中南大学资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083；2 南华大学核资源与安全工程学院，湖南 衡阳421001)

溶浸采矿技术在国内外铀矿山中得到了广泛应用，美国溶浸采铀产量占铀生产总量的90%以上，独联体国家超过50%。我国从20世纪60年代中期开始铀矿溶浸开采技术的研究,90年代开始推广应用。我国现有80%以上的铀矿山，不同程度、不同规模地采用地浸、堆浸和原地破碎浸出生产工艺，其年产量占整个铀矿行业年产量的比例逐年增加，由1990年的10.6%提高的1998年的70%[1-2]。堆浸工艺是一种新型的铀矿开采技术，它具有能耗低、投资小、污染少和经济效益好的特点[3]，在部分铀矿山已经推广应用。为江西某铀矿的堆浸采铀工业性试验提供依据，而进行了本项试验研究。

1 试验样品

1.1 矿石特征

试验所用矿石为寒武纪龙山群浅变砂质板岩，岩石致密坚硬，受构造破坏，矿岩较破碎。颜色为灰～灰黑色。矿体处于花岗岩外接触带，矿体KTW-1矿体上部。

1.2 试验矿样来源及取样方法

试验矿样来自江西某铀矿，用全巷法取样，按0.5m×0.5m网度划定工作面,钻机凿岩爆破,爆破总矿量为9.36t,按二分法缩分取得矿石样2.17t。

2 试验矿样的加工和分析

2.1 试验矿样加工

摇瓶浸出条件试验矿样磨至-200目左右，柱浸试验矿样破碎为-70mm、-10mm、-7mm和-4mm四种粒径，矿样粒级组成见表1。取样分析综合样矿石品位为0.134%，各种粒级筛析后称重，计算质量百分数，然后混匀、装柱。

表1 试验矿样粒级组成

2.2 矿样化学组成

对试验矿样进行化学分析，矿石主要成分含量见表2。结果表明,矿石中Fe2O3的含量远高于FeO的含量,矿石的氧化性较好。矿石中P含量较高，对后处理可能产生不良影响，回收工艺应加以考虑。此外, 还进行了矿石的含水率测定,矿石含水率为2.0%。

表2矿石主要成分含量%

组分USiO2Al2O3Fe2O3FeOP含量0 13473 699 235 050 930 389

3 摇瓶浸出试验

3.1 试验条件

摇瓶浸出试验每次试验矿样质量为 100g，金属U品位0.134%，矿样粒度-200目约占36%，液固比3∶1，三角瓶常温(20～30℃)振荡浸出。

3.2 试验方法

平行称取100g 矿样多份，分布置于500ml三角瓶中；配制不同浓度氧化剂和不同硫酸浓度作浸出剂，各三角瓶分别加入300ml浸出剂，常温振荡浸出。浸出结束后真空抽滤，分析浸出液中金属U浓度及余酸、渣品位，计算液计、渣计浸出率和酸耗。

3.3 试验结果

摇瓶浸出试验主要进行了不同硫酸浓度、不同浸出时间和不同氧化剂浓度对浸出效果的影响，结果见表3。

表3 摇瓶浸出试验结果

摇瓶试验结果表明：①矿石浸出率随着溶浸液酸度的升高而增大，24h浸出率可超过90%，浸出性能较好，为达到85%～90%的金属浸出率，酸耗为10%左右；②浸出率与浸出时间密切相关，随着浸出时间的延长，浸出率增加，达到24h后浸出率增加不明显；③氧化剂对浸出效果与其种类有关，KClO3和H2O2的加入均能一定程度改善其浸出效果，提高金属浸出率。所以，对于试验矿石，在保证一定酸度条件下，适当延长浸出时间，选择性加入氧化剂，可获得较好的金属浸出率。

4 小柱浸出试验

4.1 试验参数

小柱浸出试验条件及参数见表4。

表4 柱浸试验条件及参数

4.2 试验方法

矿石装完后，安装布液系统，根据不同柱子、不同阶段对溶浸液的浓度和数量的需求配置溶浸液。为了缩短浸出周期，提高浸出液金属铀浓度，前期采用连续滴淋的布液方式；后期采用间歇滴淋布液方式；间歇滴淋时，每周滴淋四天停三天，定期取样分析浸出液成分。

5 试验结果与讨论

5.1 试验结果

经过近两个月的试验，得到浸出试验结果，见表5。

表5 柱浸试验结果

由表4、表5结果可以看出：①矿石粒度对金属浸出率有较大影响，矿石粒度越小,金属浸出率越高，较理想的矿石粒度为-4mm。②矿石酸耗为6.6%～10.4%，浸出率为79.4%～87.3%，耗酸中等，浸出性能较好，适合酸法浸出。

5.2 讨 论

浸出率随时间变化规律。根据试验结果，作小柱金属铀浸出率随时间变化曲线，见图1。由图1可知：①浸出初期，铀矿石表面暴露的铀矿物与浸出液充分接触，而具有较高的浸出速率[4]；中、后期，由于受矿石表面铀矿物减少以及溶浸液向矿石内部渗透的影响，铀矿物溶解速度减小，浸出速率减慢。②三柱浸出率变化规律相似，但柱1浸出率较高，柱2、柱3浸出率变化规律和总浸出率基本相似。这说明：浸出效果与矿石粒度相关，矿石粒度越小，浸出率越高。但当矿石粒度达到一定值时，粒度对浸出率影响减小。

图1 浸出率随时间的变化规律

浸出液中铀质量浓度随浸出时间变化规律。根据试验结果，作各柱浸出液中金属铀质量浓度随时间变化曲线，见图2。从图2可以看出：三柱浸出液中铀质量浓度峰值，均在浸出的第3 d左右出现。随着浸出时间的延长,浸出液中铀浓度急剧下降，中后期铀浓度变化趋于缓和。

图2 浸出液铀浓度与浸出时间的关系

6 结 论

通过室内三种不同粒度矿石粒度浸出性能试验，可得出如下初步结论：

(1)矿石粒度对金属浸出率有较大影响，矿

石粒度越小,金属浸出率越高，推荐现场工业试验矿石粒度-4mm。

(2)矿石酸耗为6.6%～10.4%，浸出率为79.4%～87.3%，耗酸较低，浸出性能较好，适合酸法浸出，建议浸出前期溶浸液酸度为20～40g/L，中后期为5～10g/L。

(3)本次室内实验理想的布液方式为：浸出初期，采用连续滴淋的布液方式；中、后期，采用间歇滴淋布液方式；工业试验亦可采用。

(4)浸出初期浸出液中铀浓度较高，在很短时间内出现峰值，而后急剧下降，中后期铀浓度变化趋于缓和。

[1] 李尚远. 铀、金、铜矿石堆浸原理与实践[M].北京:原子能出版社,1997：1-5.

[2] 王昌汉. 溶浸采铀(矿)[M].北京:原子能出版社,1998：1-3.

[3] 全爱国. 原地爆破浸出采铀的工艺研究及应用前景[J].铀矿冶,1998,17(1)：1-6.

[4] 张晓文,钟永明,谢国森,等.低品位硬岩铀矿石的高柱浸出试验[J].矿冶,2004,13(2)：17-19.