探讨原地爆破浸出采铀中浸出和水冶的工艺

【摘要】在铀的开采过程中，原地爆破浸出是一种新型的技术。与地表堆浸相比，原地爆破浸出并不存在太大的差别，不过却具有一定的特殊性，以及不同的布液方法，所以往往具有更大的难度。基于此，本文对铀矿床的浸出和水冶工艺进行了探讨，以期对原地爆破浸出采铀工艺技术加以完善，从而使其在实际工业生产中的应用能够获取更大的综合效益。

【关键词】原地爆破浸出；采铀；浸出工艺；水冶工艺

前言

作为一种新型的采铀工艺，原地爆破浸出采铀在工业生产中具有十分广泛的应用。在铀的提取过程中，基于矿体的自然埋藏条件，进行原地爆破落矿筑堆。布液浸出矿堆，将有价金属从矿石当中浸出。再将浸出的含金属液利用采液措施进行收集，最后送到金属回收厂对铀金属进行加工和回收。利用该工艺对低品位矿石进行处理，能够使表外矿石和贫矿回收得以扩大，从而使铀矿的利用率得到提升。

一、钻孔布液技术

（一）工艺概述

在原地爆破浸出采铀当中，布液技术具有十分重要的作用。浸出成本、浸出率等，都会受到布液均匀性的影响。在地表堆浸、农业生产等布液当中，微灌技术应用较为成熟[1]。而在原地爆破浸出当中，由于不同矿床具有不同的地质特征和地质条件，因此也要采取不同的布液技术。在实际应用中，应当对爆破矿堆中浸出液的扩散范围进行研究，同时探讨钻孔布液技术在非饱和流当中的应用，从而促使微灌布液技术在钻孔布液技术中的应用，使采场布液均匀度得到提升。

（二）矿体条件

某矿体为282°倾向，产出形式为倾斜不规则立壁式，平均厚度为6m、最大厚度为15m、长度为70m、倾角为50°。厚度50mm到100mm的断层泥和高岭土层明显的界定了矿体的上下盘。围岩具有良好的隔水性。在铀矿采场中，选择的试验块段矿体具有18m的垂直高度、10m的平均厚度、12m的走向长度、4847t的保有矿量。其中，铀金属量为10.324t，平均品味为0.213%。矿石具有2.48t/m3的体重、6到8的普氏系数和1.8到2.0的松散系数，矿石含泥量为20%，湿度在8%左右。

（三）施工设计

在施工设计当中，浸润半径会对布液钻孔的排距产生直接的影响。其中，如果布液强度为每小时15L/m2到25L/m2，则设定1.26m的布液孔排距。如果布液强度为每小时120L/m2，则布液孔能够达到2m的间距。基于矿堆的扩散性、渗透性等方面的因素，设定了每小时60L/m2的布液强度、2m的钻孔排距、1m的布液管开孔间距，从而得到了2m×1m的布液管网度。布液孔为2m的排距，在每一排面上，以5°到105°的角度呈扇形布置钻孔。

二、离子交换工藝

（一）工艺概述

在浸出铀的过程中，具有非选择性的特点，很多其它的元素也会随着铀元素被溶解，从而使得含铀溶液的浓度降低。因此，可以采用离子交换工艺对其进行浓缩和纯化。离子交换工艺可应用于酸性和碱性的环境中，其中，在酸性条件下，铀阴离子络合物存在于稀硫酸溶液当中，通过离子交换树脂，可在浸出液当中对络合物进行吸附。再选用相应的淋洗剂进行逆向交换，就能够得到高浓度的含铀溶液。最后利用相应的沉淀剂进行沉淀和过滤，从而实现铀的浸出。

（二）吸附工艺

吸附工艺主要是将可溶性离子采用离子交换树脂进行去除，原溶液中铀的络离子能够与树脂上的活性基团进行交换反应，从而在树脂上选择性的吸附铀。树脂上原有的离子则会进入到溶液中。不断重复这一过程，直到树脂达到饱和。在离子交换的吸附工艺当中，可以利用固定床吸附、流化床吸附等方式。其中，固定床吸附指的是在器壁和床层、树脂颗粒之间，没有位置移动的离子交换。而固定床离子交换则具有更为便利的操作和更为简单的结构，不会对树脂造成过大的磨损，因此在处理澄清料液的时候较为适用。

淋洗工艺

在浸出液当中，当树脂通过吸附达到铀饱和的时候，经过洗涤处理，就可以进行淋洗处理。在这一过程中，应当选择具有良好的淋洗效果，并且价格低廉、性能良好的淋洗剂。对于不同类型的树脂，也要相应的选择不同的淋洗剂

黄饼沉淀工艺

（一）工艺概述

在铀的水冶过程中，含铀溶液经过浸出、离子交换、萃取的处理，利用氨水、氧化镁、双氧水、氧化钙、氢氧化钠等沉淀剂，从而产生过氧化铀、重铀酸盐等沉淀物，从溶液中分离出来。这种沉淀物成为黄饼，其中通常含有40%到70%。在过去的工艺方法中，对于铀的提取，通常都是直接在浸出液中进行沉淀。但是由于浸出液中的铀含有较多杂质，并且浓度较低，因此操作费用较高，回收率却比较低。因此，在此后的生产中，采用了离子交换、溶剂萃取等工艺。但是对于纯铀化合物、化学浓缩物等提取，仍然需要用到化学沉淀法。因此，在水冶工艺当中，黄饼沉淀工艺具有非常重要的作用。在铀的提取过程中，沉淀是最终的操作。溶液经过离子交换、淋洗等操作，得到富含铀的溶液，通过加入沉淀剂得到最终的浓缩物。

工艺方法

如果采用氢氧化钠中和沉淀法，会得到重铀酸钠的最终产品。在反应过程中，溶液中的氢氧化钠和硫酸发生中和反应，生成硫酸钠和水；硫酸铀酰和氢氧化钠反应，得到重铀酸钠沉淀、硫酸钠和水。矿石中的铁、铝等金属成分也会与氢氧化钠发生反应，具体为硫酸铁、硫酸铝与氢氧化钠的反应，得到氢氧化铁和氢氧化铝沉淀产物，将其从溶液当中提取出来。如果采用氨水中和沉淀法，会得到重铀酸铵的最终产物。在反应过程中，硫酸与氨水发生中和反应，生成硫酸铵和水。硫酸铀酰和氨水发生反应，得到重铀酸铵沉淀、硫酸铵和水的产物。其中的铁、铝等金属元素也会与氨水反应，生成氢氧化铁、氢氧化铝等沉淀产物。如果采用过氧化氢沉淀法，能够得到水合过氧化铀的最终产物。在反应过程中，铀在过氧化氢水溶液中发生反应，得到水合过氧化铀。目前，最新的重铀酸盐产品质量标准进一步提高，因此在铀的浸出和提取过程中，也提出了更高的要求。在通常情况下，利用碱性沉淀剂进行沉淀处理，更容易得到高质量的重铀酸盐产品。因此，综合考虑各种因素，沉淀剂可以选用10%浓度的氢氧化钠溶液。

结论

铀作为一种重要的金属元素，在很多领域当中，都具有非常大的作用，甚至在军事工业领域，铀也具有十分重要的地位。因此，铀的开采对于国家整体实力来说，有着很大的影响。本文探讨了原地爆破浸出采铀技术中的浸出工艺和水冶工艺，为这一领域的工艺技术发展进步提供参考。

参考文献

[1]黄夏耀，宋丽霞，杨立志.大布矿床原地爆破浸出采铀工艺的实践与探讨[J].铀矿冶，2012，02：61-65.

作者简介

张磊（1989-）吉林九台人，本科，辽河油田新能源开发公司，助理工程师，研究方向：砂岩型铀矿勘探和原地浸出采铀工艺研究。