某铀矿床矿石酸、碱柱浸试验研究

杜自耕，　邢拥国，　刘金辉,　姚益轩,　唐华章

(1.东华理工大学,江西 南昌　330013；2中核内蒙古矿业有限公司,内蒙古 呼和浩特　010010；3.核工业北京化工冶金研究院,北京　101149)



某铀矿床矿石酸、碱柱浸试验研究

杜自耕1，邢拥国2，刘金辉1,姚益轩3,唐华章2

(1.东华理工大学,江西 南昌330013；2中核内蒙古矿业有限公司,内蒙古 呼和浩特010010；3.核工业北京化工冶金研究院,北京101149)

摘要：为探讨某铀矿床矿石浸出性能，获得不同浸出工艺条件下铀矿浸出特征及相关参数，分别对铀矿石进行了酸法与碱法柱浸对比试验。试验结果表明，酸法浸出效果远远优于碱法浸出效果，其铀浸出率约为碱浸3倍，平均铀浓度高于碱浸3.7倍，且酸度越高，浸出液铀浓度越高，铀浸出速度越快。酸法浸出是该铀矿床可行的铀浸出工艺。

关键词：铀矿石；柱浸试验；铀酸浸；铀碱浸

杜自耕，邢拥国，刘金辉,等.2016. 某铀矿床矿石酸、碱柱浸试验研究[J].东华理工大学学报：自然科学版，39(1)：38-41.

Du Zhi-gen, Xing Yong-guo, Liu Jin-hui, et al.2016.The study on acid and alkaline column leaching uranium tests for a uranium deposit[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(1):38-41.

本文研究的铀矿床位于某盆地东北部，是我国近年来发现的一个规模较大的可地浸砂岩型铀矿。矿体位于下白垩统赛汉组下段(K1bs1)砂体的中下部位，含矿含水层厚、渗透性好，钻孔涌水量大，由下白垩统赛汉组上段辫状河沉积的砂岩、砂质砾岩夹泥岩、泥质粉砂岩等组成。为使该矿床铀资源能够经济有效浸出，必须确定合理的浸铀工艺，且选用的溶浸液既要经济又要有较高浸出率(阙为民等，2005；王海峰等2005)。为研究铀矿石浸出性能、获得不同浸出工艺条件下铀浸出有关参数，进行了3个酸法和1个碱法柱浸试验,试验结果可以为该矿床地浸开采工艺的确定提供科学依据(国际原子能机构，2003；王小波等，2009)。

1样品特征及处理

试验矿石样品取自矿床三个钻孔岩芯，矿体埋深115～125 m，岩性主要为灰色细砂岩及灰色中砂岩。样品处理过程是将试验样品岩心刮去泥皮，自然干燥，用木槌轻轻敲击矿样，破碎至自然粒径，充分混合。样品铀含量及化学组分分析结果如表1所示。

从表1可看出，试验混合样品的Si、Al含量分别占73.91 %和16.15 %。，CaO、MgO、Fe2O3含量分别占0.459 %、0.318 %和1.05 %；碳酸盐含量低(CO2<0.01 %)，碳主要以有机碳形式存在；矿石铀品位为0.022 %。

2试验方法

试验装置：常压柱浸采用玻璃柱，规格为Ф50×1 000 mm；进液方式采用高位槽，下进液，位差约2.0 m。试验参数：本次柱浸试验编号分别为1#、2#、3#、4#，其中1#柱为碱法柱浸试验，2-4#柱为酸法柱浸试验，各柱装样参数如表2所示。

试验在4个柱浸试验装置中进行，在常压下利用高位槽与矿样出口的水头差为动力，使溶浸液渗透穿过矿样柱，形成浸出液(胡鄂明等，2007)。试验开始先用自来水调节流量，待流量稳定后，再加入浸出剂浸出。浸出剂用自来水配制，试验过程中定时取样，测定浸出液铀浓度、pH值、Eh值，计算铀浸出率。

3试验过程与试验结果

3.1试验过程

3.1.1碱法浸出

碱法浸出分为清水浸出和碳酸氢铵浸出2个阶段，共计26天，其中清水浸出10天，碱浸16天。从第11天开始加入由碳酸氢铵配制的HCO3-浓度为0.8 g/L，双氧水浓度为0.5 g/L的溶浸液。试验第24天，将H2O2浓度提高到1g/L，碳酸氢铵浓度不变，直到试验结束。浸出液HCO3-浓度与U浸出浓度关系如图1所示，铀浸出率与浸出时间关系如图2所示。

表1　矿样铀含量及化学成份分析结果

表2　试验柱参数

图1　HCO3-及U浓度随时间变化特征Fig.1　Characteristics U and HCO3- concentrations with time

图2　铀累计浸出率随浸出时间变化特征Fig.2　Characteristics of accumulative uranium leaching rate with time

在清水浸出阶段，先用自来水湿润并溶浸矿柱，流量稳定后，浸出液pH值大约为8，Eh值保持在220 mV左右，HCO3-浓度在290 mg/L左右，浸出液铀浓度不到1 mg/L。该阶段铀浸出率约为3.0 %。柱浸第11天加浸出剂(0.8 g/L NH4HCO3)及氧化剂(0.5 g/L H2O2)，浸出液HCO3-浓度随时间快速上升，从清水浸出阶段的290 mg/L逐渐上升到700 mg/L以上。柱浸第15天，铀浓度达到峰值(82 mg/L)。此时，浸出液pH值为8.24。随后，HCO3-浓度保持稳定在730 mg/L。从试验第16天开始，铀浓度以较快速度下降，累计铀浸出率也由快速上升转为缓慢上升。柱浸第24天铀浓度降至12 mg/L，最终铀浸出率为29.95 %。这些数据表明，碱法浸出效果不甚理想。

3.1.2酸法浸出

2#柱浸出：浸出时间30天，第1到第7天为清水浸出，从第8天开始流量稳定，开始注入20 g/L硫酸溶液，直到试验结束。

3#柱浸出：浸出时间30天，第1到第7天为清水浸出，从第8天开始注入10 g/L硫酸溶液，浸出至第16天，铀浸出率超过75%。然后加入0.5 g/L H2O2，直到试验结束。

4#柱浸出：浸出时间30天，第1到第7天为清水浸出，从第8天开始注入10 g/L硫酸溶液，直到试验结束。

3.2试验结果与讨论

1个碱法柱浸试验与3个酸法柱浸试验结果如表3所示。

表3　碱法与酸法柱浸试验结果

3.2.1铀浓度随浸出时间变化特征

由图3可知，在清水浸出阶段，与碱法柱浸试验一样，铀浓度不到1 mg/L，铀浸出率约为3 %(pH=8，Eh=220 mV)。从试验第8天开始，加入H2SO4浸出剂，浸出3～4天(试验第11、12天)，pH值降低到1左右，Eh值升高至360 mV，铀浓度也达到峰值。具体是2#柱铀浓度峰值为1 250 mg/L(试验第12天)，3#柱为525 mg/L(试验第11天)，4#柱为660 mg/L(试验第12天)。从第13天开始铀浓度又迅速下降，试验结束时，2#、3#、4#柱铀浓度分别为7 mg/L、7 mg/L和6 mg/L。为探讨氧化剂对柱浸浸出的影响，试验进行到第16天，在3#柱浸出剂中注入0.5 g/L双氧水。结果表明，H2O2对铀的浸出效果并未呈现，其原因是，经过16天浸出试验，矿石中的大部分铀已被浸出。

图3　浸出液U浓度与浸出时间的关系Fig.3　The leaching liquid U concentration and the leaching time

图4　浸出液U浸出率与浸出时间的关系Fig.4　The leaching liquid U leaching rate and the leaching time

3.2.2铀浸出率随浸出时间变化特征

三个酸法柱浸试验的铀浸出率与浸出时间的关系具有相同特征，即在清水浸出阶段，铀浸出率低，约为3 %左右，加入H2SO4溶液后，浸出率以较快的速度上升，到试验第15天，铀浸出率达到75 %以上。从第16天开始，浸出率上升速度明显变慢，试验结束时，2#、3#、4#柱铀浸出率分别为89.07 %、88.81 %和89.19 %。获得了较碱法浸出高得多的浸出率。

3.2.3酸浸与碱浸试验效果的对比

(1) 就柱浸试验而言，酸法浸出比碱法浸出具有高得多的铀浓度及铀浸出率，碱法浸出铀浸出率仅为29.95 %，酸法浸出铀浸出率达到89 %。碱法浸出最高铀浓度为82 mg/L，平均铀浓度19.28 mg/L，酸法浸出最高铀浓度和平均铀浓度则分别为2#柱1 250 mg/L和132.07 mg/L，3#柱525 mg/L和71.44 mg/L，4#柱660 mg/L和74.69 mg/L。由此可知，酸法浸出是该铀矿床可行的铀浸出工艺。

(2) 就酸浸而言，酸度越高，浸出液铀浓度越高，铀浸出速度越快。酸度为20 mg/L溶浸液的2#柱最高与平均铀浓度分别是酸度为10 mg/L的3#、4#柱的1.9～2.4倍和1.77～1.85倍，表明酸度对铀的浸出具有决定性作用。

(3) 在酸法柱浸试验中，氧化剂(H2O2)的加入对铀浓度的提高并不明显，其原因是氧化剂是试验第16天加入，此时，试验柱样品中的铀大多数已被浸出之故。

4结论

根据酸法与碱法柱浸试验结果，得到以下结论：

(1)酸法浸出效果远远优于碱法浸出效果。碱法柱浸铀浸出率仅为29.95 %，酸法浸出铀浸出率达到89 %。碱法浸出平均铀浓度为19.28 mg/L，酸法浸出为71.44～132.07 mg/L，酸法浸出是该铀矿床首选的铀浸出工艺。

(2)酸都越高，浸出液铀浓度越高，铀浸出速度越快。酸度为20 mg/L溶浸液柱浸最高与平均铀浓度分别是酸度为10 mg/L柱浸的1.77～1.85倍，表明酸度对铀的浸出具有控制作用。

参考文献

国际原子能机构. 马飞译.2003.酸法地浸采铀工艺手册[M].北京.原子能出版社：115-126.

胡鄂明，谭凯旋，王清良，等. 2007.低品味低碳酸盐砂岩型铀矿石低酸浸出工艺[J]. 金属矿山：372(6):39-46.

阙为民，王海峰，田时丰，等. 2005.我国地浸采铀研究现状与发展[J].铀矿冶，24(3)：113-117.

王海峰，武伟，汤庆四，等.2005.新疆某铀矿床地浸开采水文地质试验[J].铀矿冶，24(2)：66-70.

王小波，李广悦，钟永明，等. 2009.某铀矿床矿石高柱浸出性能研究[J].中国矿业， 18 (12).72-75.

The Study on Acid and Alkaline Column Leaching Uranium Tests for a Uranium Deposit

DU Zhi-gen1,XING Yong-guo2,LIU Jin-hui1,YAO Yi-xuan3,TANG Hua-zhang2

(1. East China University of Technology, Nanchang,JX 330013, China; 2. Inner Mongolia mining co.,LTD. CNNC, Hohehot 010010, China；3.Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy，CNNC,Beijing 101149, China)

Abstract:Acid and alkaline column leaching uranium tests for a uranium ore have been finished respectively in different leaching process condition in order to depent on leaching properties of uranium ore, and to obtain uranium leaching characteristics and related in-site leaching parameters. Test results of column leaching uranium have shown that the effect of acid leaching is much better than the effect of alkaline leaching uranium. Uranium leaching rate of acid leaching is about three times as much as that of alkaline leaching, and the average uranium concentration of leaching solution is more 3.7 times than that of alkaline leaching. The higher acidity is, the higher U concentration of solution is and the faster of the leaching rate is. Acid leaching is feasible uranium leaching process for the uranium deposit.

Key Words:uranium ore; column leaching uranium test; acid leaching uranium; alkaline leaching uranium

中图分类号：P619.14

文献标识码：A

文章编号：1674-3504(2016)01-0038-04

doi:10.3969/j.issn.1674-3504.2016.01.006

作者简介：杜自耕(1991—)，男，硕士，主要从事水文地质及地浸采铀方向科研工作。 E-mail:164723624@qq.com

收稿日期：2015-11-07