南方某铀矿石堆浸酸度试验_谭建华

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南方某矿石微生物浸铀不同酸度试验研究

南方某矿石微生物浸铀不同酸度试验研究摘要:采用20g/L、30g/L、40g/L、50g/L起始酸度对南方某铀矿石进行微生物柱浸试验,获得该矿石微生物浸出的经济酸度。

为该矿石堆浸工业生产提供经济技术指标和科学可靠的依据。

试验结果表明40g/L起始酸度为该矿石浸出的经济酸度。

关键词:铀矿石酸度微生物浸铀浸出率我国南方某矿在进行堆浸工艺生产前期,进行该铀矿石不同酸度微生物浸出试验。

以获得淋浸液的经济酸度,提高浸出率,缩短浸出周期,达到提高生产效率和综合经济效益的目的。

1 矿石特征试验矿样为南方某矿130m区段混合矿石,矿石粒度为-10mm,铀品位0.281%。

矿石中的矿物由热液矿物和围岩残留矿物组成,钛含量较高,伴生矿物有黄铁矿、二氧化钛矿物、伊利石、沥青铀矿等。

矿样化学全分析。

2 试验装置及条件试验装置主要如下。

(1)浸出柱:Φ100mm×2000mm的有机玻璃柱。

(2)离子交换柱:Φ50mm×1000mm的有机玻璃柱。

(3)D201离子交换树脂。

(4)BT100-2J蠕动泵。

试验设置ZQ1、ZQ2、ZQ3、ZQ4实验对比柱,装柱矿石重量均为20kg,矿层高度为150cm左右。

试验起始溶浸液喷淋酸度分别为:20g/L、30g/L、40g/L、50g/L。

溶浸液采用蠕动泵单点滴灌方式进行10%喷淋量,喷停比为1∶1喷淋。

实验周期122d。

3 试验结果与讨论四柱对应的渣计浸出率分别为88.23%、89.87%、94.01%、93.81%;耗酸率分别为8.86%、9.92%、10.27%、10.73%。

40g/L酸度条件下该矿石的渣计浸出率最高,20g/L条件下耗酸率最低。

3.1 浸出率与耗酸关系浸出率与耗酸率对指导工业生产有极为重要的作用。

浸出率与耗酸结果如图1。

由图1可以看出,溶浸液酸度在20～40g/L时,随着酸度的增高浸出率越高。

当溶浸液酸度在42～50g/L时浸出率有降低趋势,原因是溶浸液酸度大于45g/L时对该矿石的破坏作用强烈,产生大量细粒级矿物,堵塞矿石裂隙使试验后期溶浸液与矿石接触不完全。

铀矿堆浸酸性尾渣中和的动力学特征及模型

Ｈｙｒｍｅａｌｒｙ，Ｕｎｖｒｉｙｏｏｔｉａ，Ｈｅｇａｇ４１０，ＣｉａｄｏｔｌｕｇｉｅｓｔｆＳｕｈＣｈｎｎｙｎ２０１ｈｎ）
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＣｅｔａｉａｉｅｔｒａｒｅｕｔｏｎａｉｉａｌｎｓｆｏｈａｅｃｉｆｎｒｌｔｏｎｔｓｓｗｅｅｃｒｉｄｏｃｄｃｔｉｉｇｒｍｅｐｌａｈｎｇｏｚｕｒｎｉｍｒｉｇＣａ，ＮａａｕｏｅｂｙｕｓｎＯＯＨｎｄＮＨ４ａＯＨ．ＴｈｅｖｒａｉｎｓｏｆｐＨｔｉｒａｉｔｏｗｉｈｔｍｅｗｅｅｍｅｓｒｄｆｒｔｅｔｒｅｃｎｒｌａｉｎｓｓｅｎｔｎａｃｍｏｅｓｆｒｔｙｔｍｓａｕｅｏｈｈｅｅｔａｉｔｏｙｔｍｓａｄｈｅｄｙｍｉｄｌｏｈｅｓｓｅｚｗｅｅｓｔｕｐｂｅｅｓｎｈｅｍｅｓｒｄｄａａＴｈｅｃｎｒｌａｉｎｐｒｅｓｃｓｓｓｏｆｔｅｒｅｙｒｇｒｓｉｇｔａｕｅｔ．ｅｔａｉｔｏｏｃｓｏｎｉｔｈｚｆｓｅｃｉｎｐｓｅｒｓｎｉｇｔｒａｔｏｔｅｈｅｒｌａｉａｅｔａｔａｔｒａｔｏｈａｅｒｐｅｅｔｎｈｅｅｃｉｎｂｅｗｅｎｔｅｃｎｔａｉｔｏｎｇｎｎｄｈｅｚａｉｎｔｕｒａｅｏｈｅｔｉｉＳｐｒｉｌｓａｈｅｓｏｄｆｕｓｏ — ｅｃｉｎｐｓｅｅｃｄｏｈｅｓｆｃｆｔａｌｎｇ’ ａｔｃｅｎｄｔｌｗｉｆｉｎｒａｔｏｈａｅｒｐｒ — ｓｎｔｎｇｔｉｆｓｏｎｒａｔｏｎｂｔｅｈｅｅｔａｉａｉａｎｔａｄｔｃｄｗｉｈｉｈｅｅｉｈｅｄｆｕｉ — ｅｃｉｅｗｅｎｔｃｎｒｌｔｏｎｇｅｎｈｅａｉｔｎｔｚｔｉｉａｌｎｇ’Ｓｐａｔｃｅ．Ｔｈｅｒｉｌｓｎｏ —ｉｅｒｏｕｉａｄｅｄｂｃｆｎｃｉｍｏｅｆｒｈｅｎｌｎａｃｐｌｎｇｎｆｅａｋｕｔｏｎｄｌｏｔｄｆｕｉｎｒａｔｏｎｏｔｅｒｌｚｔｏｎｇｎｃｎｒｆｅｔｈｅｉｆｓｏ－ｅｃｉｆｈｅｃｎｔａｉａｉａｅｔａｅｌｃｔｐｒｃｓａｍｏｄｏｈｅｏｅｓｎｄｅｆｔｃｎｔａｉａｉｎｒａｔｏ．ＴｈｅｅｉｏｎｌａｓｉｌｔｏｎｔｅｖｒａｉｎｏｅｒｌｚｔｏｅｃｉｎｒＳａｎ —ｉｒｏｃｌａｉｎｉｈａｉｔｏｆｐＨｔｎｔｎｅｗｉｈｉｈｅｃｎｔａｉａｉｎｓｓｅｓＴｈｅｄｙｍｉｄｌｆｒｔｅｔｉｉｇ’ ｃｎｔａｉａｉｎｒａｔｏｎｃｎｅｒｌｚｔｏｙｔｍ．ｎａｃｍｏｅｏｈａｌｎＳｅｒｌｚｔｏｅｃｉａ

某铀矿石酸法浸出工艺条件试验研究

某铀矿石酸法浸出工艺条件试验研究黄永;刘会武;师留印;贾秀敏;杨剑飞;陈天宝;刘忠臣【摘要】In order to solve the problem of high hardness and slow acid consumption of a uranium ore in northw estern China,the effects of acid dosage,oxidant dosage,ore particle size,stirring time, leaching temperature and liquid-solid volume ratio on the leaching process were studied by agitation leaching conditional test,column leaching test and strengthening test.The results show that the leac-hing rate of the uranium by slag calculation can reach 90% w hen the ore particle size is -200 mesh, the amount of sulfuric acid consumption is 8%,the amount of pyrolusite consumption is 1.5%,the ratio of leaching liquid volume to solid mass ratio is 1:1 mL/g,the leaching time is 2 h and the tem-perature of leaching is25 ℃.%为了解决我国西北部某铀矿矿石硬度较大、酸耗较慢等问题,通过搅拌浸出条件试验、柱浸条件试验及强化试验,研究了酸用量、氧化剂用量、矿石粒度、搅拌时间、浸出温度、液固体积质量比对该矿石浸出工艺的影响.研究表明:在矿石粒度-200目、硫酸用量(与矿石质量比)8%、软锰矿用量(与矿石质量比)1.5%、浸出液固体积质量比为1:1 mL/g、常温下搅拌浸出2 h的条件下,金属铀渣计浸出率可达到91%.【期刊名称】《铀矿冶》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】5页(P88-92)【关键词】铀矿石;搅拌浸出试验;柱浸试验;强化试验【作者】黄永;刘会武;师留印;贾秀敏;杨剑飞;陈天宝;刘忠臣【作者单位】核工业北京化工冶金研究院,北京101149;核工业北京化工冶金研究院,北京101149;核工业北京化工冶金研究院,北京101149;核工业北京化工冶金研究院,北京101149;核工业北京化工冶金研究院,北京101149;核工业北京化工冶金研究院,北京101149;核工业北京化工冶金研究院,北京101149【正文语种】中文【中图分类】TL212.12某铀矿位于我国西北部，其岩石类型主要为含矿角闪岩、含矿硅质角砾岩、含矿大理岩和花岗岩；矿石中主要含有石英、高岭土、云母、白云石、斜长石等脉石矿物和沥青铀矿、黄铁矿和胶状黄铁矿等金属矿物。

赣州铀矿某矿石高柱浸出性能研究_张晓文

赣州铀矿某矿石高柱浸出性能研究张晓文　唐　泉　李凌波　李　秦　钟永明(南华大学建筑工程与资源环境学院·衡阳421001) 摘　要　本文总结了赣州铀矿某矿床矿石高柱浸出性能条件试验的结果。

该试验结果为该矿床工业性的原地破碎浸出试验研究提供了参考和依据。

试验结果表明,该矿石属较易浸出的矿石,不同高度、不同粒级的浸出液铀浓度、浸出率及酸耗规律明显。

-50mm的矿石的液计浸出率(总浸出率)为88.9%,渣计浸出率为82.1%;+30～-50mm的矿石的渣计浸出率为67.2%;+15～-30mm的矿石的渣计浸出率为87.8%,-15mm的矿石的渣计浸出率为90.2%。

关键词　柱浸　铀矿石　浸出性能中图分类号　T D925.6 文献标识码　B 文章编号　1004-4051(2003)08-0062-03STUDY ON HIGHER C OLUMN LEACHING C HARAC TER OF ORES OF A DEPOSIT OF GANZHOU URANIUM MINEZhang Xiaowen　T ang Quan,Li Lingbo,Li Q in,Z hong Yongming(School of Co nstruction Eng ineering,Resource and Environment,N anhua U niv ersity,Hengy ang421001) Abstract:T he condition leaching results of higher column leaching o f a deposit of Ganzhou Uranium M ine are summarized in this paper.T he results will provide the reference basis for the commercial ex periment and research on stope leaching of this deposit.It has been indicated that the U ranium is easily to be leached out and the rules of U ranium co ncentration,leaching yield and acid consume are distinct follo wed by different high and different particle sizes.T he U ranium ex traction yield is88.9%calculated on leaching solution and82.1% calculated on residue of the o res minus50mm;T he leaching yield is67.2%calculated on residue of the o res from 30mm to50mm;It is87.8%calculated on residue of the ores from15mm to30mm and90.2%of minus 15mm.Keywo rds:Column leaching,U ranium ore,Leaching character 地浸、堆浸和原地破碎浸出工艺是集采冶于一体的多学科综合性工艺技术,是矿床开采的一种新方法。

某铀矿石柱浸试验浸出剂的配方探讨

某铀矿石柱浸试验浸出剂的配方探讨作者：叶阳田亮尹永朋来源：《当代化工》2020年第06期Discussion on Leaching Agent Formula for Column Leaching Test of A Uranium OreYE Yang， TIAN Liang， YIN Yong-peng（Sino Shaanxi Nuclear Industry Group Geological Survey Co.， Ltd.，Xi’an Shaanxi 710100， China）鈾矿地浸开采是集采、选、冶于一体的地下原位采矿工艺，20世纪60年代首先在美国和前苏联得到应用。

地浸采铀技术主要包括酸法地浸、碱法地浸及CO2+O2地浸等。

地浸开采之前，需通过室内浸出试验获取浸出工艺参数。

熊佳丽[1]等研究了硝酸铀酰干法脱硝制备氧化铀工艺研究;邢晓东[2]等研究了不同条件的酸法柱状浸出试验;刘希涛[3]等、王清良[4]等对铀矿石样品进行了酸法和碱法的搅拌浸出和柱状浸出试验;胡鄂明[5]等、张勇[6]等对低品位碳酸盐砂岩型铀矿石进行了搅拌浸出试验研究;王小波[7]等研究了不同水头压力条件下的柱状浸出试验;陈家富[8]研究了不同粒级条件下的柱状浸出试验;李兴华[9]等、李江[10]等针对难浸铀矿石，在不同条件浸出剂中添加了微生物浸铀，研究其浸出效果;张青林[11]等研究了铀矿石CO2+O2浸出方法;王海峰[12]等、王刚[13]等对铀矿床地浸开采的可行性进行了研究分析。

前人的研究方法主要集中在酸法、碱法、微生物、CO2+O2等方法针对不同种类铀矿石中的浸出效果。

本文针对内蒙古某砂岩型铀矿床在进行地浸开采可行性研究中铀浸出工艺参数的选取，采用了不同条件浸出剂的酸法、碱法浸出试验，已研究其浸出效果，确定其浸出工艺参数。

试验样品为内蒙古某铀矿床水文地质试验钻孔岩心，矿石样品岩性多为细-中砂岩，碎屑物以石英、长石为主，其次是岩屑、云母类矿物。

某铀矿堆浸准尾渣强酸熟化浸出技术的工业化应用试验与探讨_谢望南

某铀矿堆浸准尾渣强酸熟化浸出技术的工业化应用试验与探讨谢望南，郭宗富，邓淑珍，罗远秋，韩福长（中核赣州金瑞铀业有限公司，江西赣州341000）摘要：铀矿准尾渣强酸熟化浸出技术，经试验获得成功，但在工业化应用方面，由于不同矿石性质的铀矿石，所适应的工艺参数区别很大，同时又要顾及浸出率与化工材料消耗之间的双重指标的合理性，故在实际的水冶生产中，还需要做大量的细致、深刻的试验和探索，我公司各水冶厂，自2009开始采用此项技术以来，对此项技术在工业规模上的应用进行了不断的研究和调整，从而获得了一定的经验数据和技术经济指标。

关键词：准尾渣；高酸熟化；工业化应用；探讨中图分类号：TL212.1+2文献标识码：B文章编号：1005-8265（2013）04-0027-05收稿日期：2013-08-12作者简介：谢望南，男，工程师，E-mail ：xwnyx@.0前言铀矿堆浸准尾渣强酸熟化浸出技术(以下简称尾渣熟化技术)是南方硬岩试验中心试验研究成功并获得国家专利的一项新技术，它不仅降低了水冶生产成本，节约了有限的矿产资源，也对环境保护起到了积极作用，同时为低品位矿石的有效益加工利用提供了广阔前景。

2009年8月始，我们在生产中对尾渣熟化技术进行了工业化应用探索，根据试验结果并结合生产实践中的具体情况，对生产过程中的具体步骤、工艺参数等进行了优化调整，并获得了一定的经验，对后面的水冶生产有一定的指导作用。

1该矿矿石的理化特性该矿床铀矿物主要为沥青铀矿，次生铀矿较少，矿化类型为浸染状、亮点状、细脉状等。

为中低温热液型铀矿床，矿石基础主要为沥青铀矿—硅质脉型和沥青铀矿—赤铁矿型。

矿石硬度系数为：f=8～10，松散系数为：1.5～1.6。

破碎到-10mm 后，低酸浸出不泥化，堆浸渗透性能好。

原矿中各主要组份情况见表1。

表1原矿中各主要组份分数表元素名称∑U Sio 2Fe 2O 3FeO CaO MgO Na 2O K 2O Mn 2O 3含量(%)0.07875.530.22.090.510.342.535.020.0341.1该矿体铀矿石常规堆浸浸出情况采用常规堆浸技术，矿石粒度要求：-10mm ＞95%浸出时间一般为80～90天；浸出平均耗酸为矿石重量的2.0%～2.5%；浸出尾渣铀金属品位为0.008%～0.010%；浸出液固比为2：1。

南方某铀矿石堆浸酸度试验

不但在经济上不利，会使得进入溶液的杂质过也多 ¨ 。通过试验找出浸出剂较佳的酸度，仅可】］不
为１４５．６，自然安息角为３。０，然湿度为９２天
０８５．９／，固性系数（）７９。．３／～１０６坚９９厂为～
１２２工业试验．．
所有试验矿样为经过破碎和筛分后的矿石，矿石粒度＜１Ｏｍｍ，格率为９。使用汽车前合７进式上堆，车压实矿石用挖掘机倒退式翻松。汽装堆前，堆底铺１厚约２ｍ的卵石，保浸在层５ｃ确出液在底部疏流。工业试验条件见表２。
第２７卷第４期
２００８年１１月
铀矿冶ＵＲＡＮＩＭＩＮＧＵＭＮＩＡＮＤＥＴＡＬＬＲＧＹＭＵ
Ｖｏ．Ｎｏ１２７．４
ＮＯ．２０８ｖ０
南方某铀矿石堆浸酸度试验
谭建华。韩伟。黄云柏。黄齐金。，，，
作者简介：建华（９９）男，南省衡阳市人，程师，职硕士研究生，事铀矿水冶工作。谭１６～，湖工在从
上，铀周期缩短４浸Ｏｄ以上，为该矿堆浸工业生产提供了技术经济指标和可靠的科学依据。
关键词：堆浸；铀矿石；出剂酸度；淋浸喷中图分类号：Ｔ１．２文献标识码：Ａ文章编号：１（一Ｏ３２Ｏ）４Ｏ２一４Ｉ２２１］８６（Ｏ８Ｏ一２１ＯＯＯ

某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究

第37卷第5期2023年10月南华大学学报(自然科学版)Journal of University of South China(Science and Technology)Vol.37No.5Oct.2023收稿日期:2023-04-29基金项目:湖南省自然科学基金项目(2022JJ30491);湖南省教育厅重点项目(22A0308)作者简介:李梦婷(1996 ),女,硕士研究生,主要从事辐射防护与环境保护方面的研究㊂E-mail:1109899377@qq.com㊂∗通信作者:王永东(1980 ),男,副教授,博士,主要从事微生物浸矿及相关环境问题方面的研究㊂E-mail:10137961@DOI :10.19431/ki.1673-0062.2023.05.005某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究李梦婷,王永东∗,王津华,张成霞,袁㊀野(南华大学铀矿冶生物技术国防重点学科实验室,湖南衡阳421001)摘㊀要:为评估微生物浸出某铀矿石的应用前景,设计正交实验,在不同初始pH 值㊁接种量㊁浸出时间和固液比条件下,分别开展了嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌浸出某铀矿石的研究㊂三株微生物对某铀矿石的最高浸出率均高于97%㊂浸出过程中,微生物浸出体系的pH 值均呈下降趋势,Eh 值均呈上升趋势㊂初始pH 值㊁接种量㊁浸出时间和固液比四个因素对三株微生物的浸出均有影响,但对不同微生物浸铀的影响存在区别㊂影响嗜铁钩端螺旋菌浸出的主要因素是接种量,而嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌的浸出主要受初始pH 值的影响㊂关键词:微生物浸矿;嗜铁钩端螺旋菌;嗜酸氧化亚铁硫杆菌;嗜酸喜温硫杆菌;铀浸出中图分类号:TL212文献标志码:A 文章编号:1673-0062(2023)05-0028-10Study on Microbial Leaching Performance and InfluencingFactors of Uranium OreLI Mengting ,WANG Yongdong ∗,WANG Jinhua ,ZHANG Chengxia ,YUAN Ye(Key Discipline Laboratory for National Defense for Biotechnology in Uranium Mining and Hydrometallurgy,University of South China,Hengyang,Hunan 421001,China)Abstract :To evaluate the application prospects of microbial recovery of a uranium ore,uranium recovery with Leptospirillum ferriphilum ,Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidi-thiobacillus caldus under different initial pH,inoculum size,leaching time and solid-liquid ratio were carried out according to the orthogonal design.The results showed the highest recovery of the three strains of microorganisms were higher than 97%.During the recovery process,the pH values of the bioleaching systems all showed a decreasing trend,whereasthe Eh values all showed an increasing trend.All of the initial pH,inoculum size,leac-82第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月hing time and solid-liquid ratio influenced uranium recovery of the three strains of microor-ganisms.However,as for each microorganism,the effects on uranium recovery were dif-ferent.The main factor affecting the recovery of Leptospirillum ferriphilum was theinoculum size,while bioleaching of Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacilluscaldus was mainly influenced by the initial pH value.key words:microbial leaching;Leptospirillum ferriphilum;Acidithiobacillus ferrooxidans;Acidithiobacillus caldus;uranium leaching0㊀引㊀言铀是重要的战略资源,是支撑我国核威慑能力和核电发展的基础[1-2]㊂随着我国社会经济的不断发展,对能源的需求量激增,发展清洁㊁高效㊁环保的核电是大势所趋,因此,对铀资源的需求也不断增加㊂但多年的开采已导致高品位铀资源逐渐枯竭[3],对低品位铀资源进行经济有效的开发是提高我国天然铀保障的重要途径㊂由于传统的高品位铀矿浸出工艺不适用于低品位铀矿,研发低品位和复杂难浸铀矿高效开采技术迫在眉睫[4]㊂研究表明,微生物浸出技术在低品位矿石的开发中具有成本低㊁环境友好等显著优势,近年来受到广泛关注,并已在铜矿和金矿等资源开采中得到了大规模应用[5-7],也开展了低品位或复杂难浸铀矿资源的微生物浸出研究工作[8-11]㊂据报道,G.Z.Qiu等[12]采用菌群柱浸的方法浸出花岗斑岩铀矿,在97d内回收了96.82%的铀㊂X.G. Wang等[13]在我国南方某铀矿开展了4500t规模的铀尾渣生物堆浸试验,废石中的铀品位为0.02%,采用的微生物为氧化亚铁硫杆菌㊁嗜铁钩端螺旋菌㊁喜温硫杆菌和嗜酸杆菌混合菌群,在146d内回收了56%的铀㊂A.B.Umanskii等[14]采用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌在3.1%黄铁矿的低品位铀矿中浸出90d可回收85%的铀,而较高的黄铁矿溶解程度(高达98%)会提高铀的浸出率㊂Y.D.Wang等[15]开展了黑曲霉代谢产物浸铀的柱浸实验,喷淋强度为10.62L/(m2㊃h),铀浸出率达到81.76%㊂A.Mishra等[16]利用尖孢枝孢霉菌㊁黄曲霉和棒状弯孢等菌株开展了铀矿石浸出实验,分别获得了71%㊁59%和50%的铀浸出率㊂Q.Li等[17]研究了硫的添加对氧化亚铁硫杆菌㊁氧化硫硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌混合菌群浸铀的影响,经过77d的浸出,加硫后,铀浸出率高达到86.2%,比不加硫的对照组提高了12.6%㊂为评估微生物浸出技术在我国南方某铀矿床的应用前景,本研究采用正交实验,分别研究初始pH值㊁接种量㊁浸出时间和固液比等因素对嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌三种微生物浸出该矿床铀矿石的性能的影响,为该铀矿床采用微生物浸出技术开采打下基础㊂1㊀材料和方法1.1㊀菌种与培养基实验所用的嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌均为本实验室保藏的菌种㊂微生物的培养采用9k培养基,其组分为(NH4)2SO43.0g/L,KCl0.1g/L,K2HPO40.5g/L, MgSO4㊃7H2O0.5g/L,Ca(NO3)20.01g/L, FeSO4㊃7H2O44.2g/L,Na2S2O310g/L㊂培养基的初始pH值根据正交实验设计进行调整㊂嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌浸出温度分别为40ħ㊁30ħ和40ħ㊂1.2㊀铀矿石实验所用的铀矿石样品取自南方某铀矿床,破磨至-74μm,并运用电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma-mass spectrometry,ICP-MS)和化学测定法对矿石的组成进行了分析,结果如表1所示,该矿石的SiO2和Al2O3质量分数较高,铀品位为0.117%,属于中低品位矿石,其中U(VI)的比例高于U(IV)的比例㊂表1㊀铀矿石样品的组成Table1㊀Composition of uranium ore samples单位:%参数U6+U4+Al2O3SiO2Fe2O3CO2-3S F-P质量分数0.0910.0268.83077.210.149 3.120.5940.7270.01392第37卷第5期南华大学学报(自然科学版)2023年10月1.3㊀微生物浸铀选择初始pH值㊁接种量㊁浸出时间㊁固液比作为因素,分别设置四个水平,设计正交实验(见表2~表4)㊂表2㊀嗜铁钩端螺旋菌正交实验因素与水平设计Table2㊀Orthogonal experimental factors andhorizontal design of Leptospirillum ferriphilum水平因素A-初始pH值B-接种量C-浸出时间/dD-固液比/%115%35 2 1.510%510 3215%715 4 2.520%1020表3㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌正交实验因素与水平设计Table3㊀Orthogonal experiment factors andhorizontal design of Acidithiobacillus ferrooxidans水平因素A-初始pH值B-接种量C-浸出时间/dD-固液比/%1 1.55%35 2210%510 3 2.515%715 4320%1020其中接种量设置5%㊁10%㊁15%和20%四个水平,浸出时间设置3d㊁5d㊁7d和10d四个水平,固液比分别设置5%㊁10%㊁15%和20%四个水平㊂由于嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌㊁嗜酸喜温硫杆菌生长的pH值条件存在差异,3株微生物的初始pH值梯度设置有所区别㊂三株菌浸出铀矿石的正交实验设计如表2~表4所示㊂浸出结束后,采用三氯化钛还原/钒酸氨氧化滴定法测定渣品位,并计算浸出率㊂表4㊀嗜酸喜温硫杆菌正交实验因素与水平设计Table4㊀Orthogonal experimental factors andhorizontal design of Acidithiobacillus caldus水平因素A-初始pH值B-接种量C-浸出时间/dD-固液比/% 1 1.55%35 2210%510 3 2.515%715 4320%10201.4㊀统计分析采用IBM SPSS statistics26和Excel进行数据处理和极差分析㊂2㊀结果与讨论2.1㊀嗜铁钩端螺旋菌浸铀嗜铁钩端螺旋菌浸出铀矿石的正交实验结果如表5所示㊂由表5可知,除Lf6组的浸出率为86.0%,其余各组的浸出率均高于91%,最高达97%㊂极差分析结果表明,对嗜铁钩端螺旋菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:接种量>固液比>浸出时间>初始pH值㊂结合各因素的最佳水平可知,嗜铁钩端螺旋菌浸出的最佳条件为A3B4C3D2,即初始pH值为2,接种量为20%,浸出时间为7d,固液比为10%㊂表5㊀嗜铁钩端螺旋菌正交实验方案及结果Table5㊀Orthogonal experiment scheme and results of Leptospirillum ferriphilum试验号A-初始pH值B-接种量C-浸出时间D-固液比空列浸出率/% Lf11(pH=1)1(5%)1(3d)1(5%)194.10 Lf21(pH=1)2(10%)2(5d)2(10%)295.10 Lf31(pH=1)3(15%)3(7d)3(15%)396.00 Lf41(pH=1)4(20%)4(10d)4(20%)496.30 Lf52(pH=1.5)1(5%)2(5d)3(15%)497.00 Lf62(pH=1.5)2(10%)1(3d)4(20%)386.00 Lf72(pH=1.5)3(15%)4(10d)1(5%)296.60 Lf82(pH=1.5)4(20%)3(7d)2(10%)197.0003第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月续表试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Lf93(pH =2)1(5%)3(7d)4(20%)296.30Lf103(pH =2)2(10%)4(10d)3(15%)191.70Lf113(pH =2)3(15%)1(3d)2(10%)497.00Lf123(pH =2)4(20%)2(5d)1(5%)397.00Lf134(pH =2.5)1(5%)4(10d)2(10%)396.30Lf144(pH =2.5)2(10%)3(7d)1(5%)497.00Lf154(pH =2.5)3(15%)2(5d)4(20%)192.20Lf164(pH =2.5)4(20%)1(3d)3(15%)296.40k 195.37595.92593.37596.17593.750k 294.15092.45095.32596.35096.100k 395.50095.45096.57595.27593.825k 495.47596.67595.22592.70096.825r1.350 4.225 3.200 3.650 3.075㊀㊀嗜铁钩端螺旋菌浸出阶段的pH 值和Eh 值随时间的变化趋势如图1和图2所示㊂由图1和图2可知,随着浸出时间的延长,嗜铁钩端螺旋菌浸出体系的pH 值总体呈下降趋势,最低可降至0.66,这说明,在初始pH 值为1~2.5的范围内,嗜铁钩端螺旋菌的生长状况良好,产酸能力较强㊂Eh 值总体呈上升趋势,最高为350mV,有利于四价铀的氧化,提高铀浸出率㊂图1㊀嗜铁钩端螺旋菌浸出铀矿石pH 值随时间的变化趋势Fig.1㊀pH change of uranium ore bioleaching by Leptospirillum ferriphilum with time13第37卷第5期南华大学学报(自然科学版)2023年10月图2㊀嗜铁钩端螺旋菌浸出铀矿石Eh 值随时间的变化趋势Fig.2㊀Eh change of uranium ore bioleaching by Leptospirillum ferriphilum with time2.2㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸铀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出铀矿石的正交实验结果如表6所示㊂由表6可知,除Af4组的浸出率为75.69%,其余各组的浸出率均高于89%,Af5组的浸出率最高,达98.17%㊂极差分析结果表明,对嗜酸氧化亚铁硫杆菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:初始pH 值>固液比>接种量>浸出时间㊂结合各因素的最佳水平可知,嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出的最佳条件为A 2B 1C 2D 3,即初始pH 值为2,接种量为5%,浸出时间为5d,固液比为15%,与Af5组的条件一致㊂表6㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌正交实验方案及结果Table 6㊀Orthogonal experiment scheme and results of Acidithiobacillus ferrooxidans试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Af11(pH =1.5)1(5%)1(3d)1(5%)192.36Af21(pH =1.5)2(10%)2(5d)2(10%)291.23Af31(pH =1.5)3(15%)3(7d)3(15%)390.13Af41(pH =1.5)4(20%)4(10d)4(20%)475.69Af52(pH =2)1(5%)2(5d)3(15%)498.17Af62(pH =2)2(10%)1(3d)4(20%)393.77Af72(pH =2)3(15%)4(10d)1(5%)295.55Af82(pH =2)4(20%)3(7d)2(10%)197.41Af93(pH =2.5)1(5%)3(7d)4(20%)293.86Af103(pH =2.5)2(10%)4(10d)3(15%)195.6423第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月续表试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Af113(pH =2.5)3(15%)1(3d)2(10%)490.54Af123(pH =2.5)4(20%)2(5d)1(5%)391.6Af134(pH =3)1(5%)4(10d)2(10%)394.96Af144(pH =3)2(10%)3(7d)1(5%)489.56Af154(pH =3)3(15%)2(5d)4(20%)191.13Af164(pH =3)4(20%)1(3d)3(15%)293.19k 187.3594.8492.4792.2794.13k 296.2292.5593.0393.5393.46k 392.9191.8492.7494.2892.61k 492.2189.4790.4688.6188.49r8.875.36 2.57 5.67 5.64㊀㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出阶段的pH 值和Eh值随时间的变化趋势如图3和图4所示㊂其变化趋势与嗜铁钩端螺旋菌类似,在初始pH 值为1.5~3的范围内,随着浸出时间的延长,浸出体系的pH 值总体呈下降趋势,最低为1.06,Eh 值总体呈上升趋势,最高为324mV㊂嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出时,其pH 值降低幅度小于嗜铁钩端螺旋菌浸出组,且其电位值普遍低于嗜铁钩端螺旋菌浸出组㊂这说明,嗜酸氧化亚铁硫杆菌的产酸能力和氧化能力低于嗜铁钩端螺旋菌㊂部分实验组的pH 值在浸出后期有所上升,Eh 值有所下降,可能是所设置的条件不利于嗜酸氧化亚铁硫杆菌的生长,其产酸性能受到抑制㊂图3㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出铀矿石pH 值随时间的变化趋势Fig.3㊀pH change of uranium ore bioleaching by Acidithiobacillus ferrooxidans with time33第37卷第5期南华大学学报(自然科学版)2023年10月图4㊀嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出铀矿石Eh 值随时间的变化趋势Fig.4㊀Eh change of uranium ore bioleaching by Acidithiobacillus ferrooxidans with time2.3㊀嗜酸喜温硫杆菌浸铀嗜酸喜温硫杆菌浸出铀矿石的正交实验结果如表7所示㊂由表7可知,除Ac6组和Ac8组以外,其余各组的铀浸出率均高于90%,Ac4组的浸出率最高,达97.17%㊂极差分析结果表明,对嗜酸喜温硫杆菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:初始pH 值>浸出时间>接种量>固液比㊂结合各因素的最佳水平可知,嗜酸喜温硫杆菌浸出的最佳条件为A 1B 1C 4D 1,即初始pH 值为1.5,接种量为5%,浸出时间为10d,固液比为5%㊂表7㊀嗜酸喜温硫杆菌正交实验方案及结果Table 7㊀Orthogonal experiment scheme and results of Acidithiobacillus caldus试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Ac11(pH =1.5)1(5%)1(3d)1(5%)195.00Ac21(pH =1.5)2(10%)2(5d)2(10%)295.07Ac31(pH =1.5)3(15%)3(7d)3(15%)395.89Ac41(pH =1.5)4(20%)4(10d)4(20%)497.17Ac52(pH =2)1(5%)2(5d)3(15%)491.39Ac62(pH =2)2(10%)1(3d)4(20%)383.37Ac72(pH =2)3(15%)4(10d)1(5%)294Ac82(pH =2)4(20%)3(7d)2(10%)188.18Ac93(pH =2.5)1(5%)3(7d)4(20%)295.8Ac103(pH =2.5)2(10%)4(10d)3(15%)195.6943第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月续表试验号A -初始pH 值B -接种量C -浸出时间D -固液比空列浸出率/%Ac113(pH =2.5)3(15%)1(3d)2(10%)493.28Ac123(pH =2.5)4(20%)2(5d)1(5%)396.78Ac134(pH =3)1(5%)4(10d)2(10%)393.07Ac144(pH =3)2(10%)3(7d)1(5%)491.24Ac154(pH =3)3(15%)2(5d)4(20%)191.33Ac164(pH =3)4(20%)1(3d)3(15%)293.06k 195.7893.8191.1894.2592.55k 289.2391.3493.6492.494.48k 395.3993.6292.7894.0192.28k 492.1793.894.9891.9293.27r6.552.473.81 2.34 2.21㊀㊀嗜酸喜温硫杆菌浸出阶段的pH 值和Eh 值随时间的变化趋势如图5和图6所示㊂在初始pH 值为1.5~3的范围内,随着浸出时间的延长,浸出体系的pH 值总体呈下降趋势,最低为0.96,Eh 值总体呈上升趋势,最高为318mV㊂结果表明,嗜酸喜温硫杆菌对于体系的Eh 值的提升作用要低于嗜铁钩端螺旋菌和嗜酸氧化亚铁硫杆菌㊂部分实验组的pH 值有所上升,可能是浸出条件不利所致㊂图5㊀嗜酸喜温硫杆菌浸出铀矿石pH 值随时间的变化趋势Fig.5㊀pH change of uranium ore bioleaching by Acidithiobacillus caldus with time53第37卷第5期南华大学学报(自然科学版)2023年10月图6㊀嗜酸喜温硫杆菌浸出铀矿石Eh 值随时间的变化趋势Fig.6㊀Eh change of uranium ore bioleaching by Acidithiobacillus caldus with time㊀㊀研究表明,铀的微生物浸出是菌群共同作用的结果,包括变形菌门㊁厚壁菌门和放线菌等㊂本研究中使用的三株菌均为浸出过程中的常见菌,通过氧化Fe(Ⅱ)或还原态的硫获取生长代谢所需的能量,同时产生Fe (Ⅲ)和硫酸,进而将U(IV)氧化为U(VI),使铀以铀酰离子的形式与硫酸根络合,从而将其提取到溶液中㊂在大多数矿石中,铀以U(IV)或U(VI)的混合物的形式存在,其中,U(VI)的溶解度大,因此,浸出时需要将U(IV)氧化为U(VI)㊂在采用硫酸浸出时,为提高铀的浸出率,往往需要添加Fe(Ⅲ)等氧化剂㊂采用微生物浸出的意义在于,微生物不仅可以产生氧化剂和浸出剂,降低试剂消耗,更在于有微生物存在时,U(IV)的氧化速度更快㊂这是因为微生物本身可以通过范德华力㊁疏水力和化学键作用黏附到铀矿物表面,利用其菌体内的强氧化性呼吸酶以及在呼吸过程中产生的过氧化氢等直接氧化U(IV)㊂同时,微生物黏附到矿物表面时,优先附着于矿物的晶格缺陷㊁破裂面等结晶度低的位置,并沿着平面对晶格进行优先攻击,并可以形成亚纳米通道,含有机酸等代谢产物的液体可以经亚纳米通道流动,从而使反应前锋向前移动,使其更容易受到定植微生物的拉伸/拖动效应的影响,造成进一步的物理损伤,从而使浸出加速向矿石内部进行㊂因此,相较于硫酸浸出,采用微生物浸出可以提高浸出率和浸出速率㊂本研究同样表明,这三株菌对浸出条件的适应性存在差别,这会使其在生产中出现浸出性能下降的情况㊂比如堆浸时,受溶浸剂在渗流过程中的消耗和氧气含量逐渐降低的影响,矿堆中下部的pH 值较高,Eh 值降低,使用更适应这一环境的嗜酸氧化亚铁硫杆菌的浸出效果可能会更好㊂马晋芳等[18]的研究结果与此类似,他们在铀矿石的微生物柱浸实验中发现,不同区域的优势菌存在较大的差别㊂这提示在浸出过程中需要根据条件变化选用不同的浸矿微生物㊂3㊀结㊀论1)嗜铁钩端螺旋菌㊁嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌对某铀矿石的最高浸出率均高于63第37卷第5期李梦婷等:某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究2023年10月97%,在我国南方某铀矿床具有较好的应用前景㊂2)初始pH值㊁接种量㊁浸出时间和固液比四个因素对三株微生物的浸出均有影响,但对不同微生物浸铀的影响存在区别㊂对嗜铁钩端螺旋菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:接种量>固液比>浸出时间>初始pH值㊂对嗜酸氧化亚铁硫杆菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:初始pH值>固液比>接种量>浸出时间㊂对嗜酸喜温硫杆菌铀浸出率的影响因素优劣排序依次为:初始pH值>浸出时间>接种量>固液比㊂参考文献:[1]SUN J,LI G Y,LI Q,et al.Impacts of operational param-eters on the morphological structure and uranium bi-oleaching performance of bio-ore pellets in one-step bi-oleaching by Aspergillus niger[J].Hydrometallurgy,2020, 195:105378.[2]WANG X G,LIAO B Y,NIE S Y,et al.Improvement of uranium bioleaching from uranium embedded in granite using microwave pretreatment[J].Journal of radioanalyt-ical and nuclear chemistry,2021,329(2):913-922.[3]PAL S,PRADHAN D,DAS T,et al.Bioleaching of low-grade uranium ore using Acidithiobacillus ferrooxidans [J].Indian journal of 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铀矿石的细菌浸出试验研究_胡凯光

铀矿石的细菌浸出试验研究胡凯光,黄仕元,杨金辉,李传乙(南华大学建筑工程与资源环境学院,湖南衡阳　421001)摘要:细菌浸出法是利用某些微生物及其氧化产物溶浸矿石中的有用金属的一种新工艺。

对取自湖南某矿的铀矿石进行了细菌浸出试验,考察了不同浸出剂、浸出时间、矿石粒度、矿石层高度、浸出剂中高铁离子浓度、等因素对铀浸出率的影响,并进行了扩大试验。

结果表明,利用细菌浸出法可提高铀的浸出率,降低酸耗。

关键词:细菌;浸出;铀中图分类号:T F 18;T L 211 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2003)02-0085-04收稿日期:2002-10-21作者简介:胡凯光,1964-,男,湖南宁乡人,高级工程师,主要从事细菌冶金、地浸工艺研究。

细菌浸出已成功地应用于低品位矿石、难处理矿石的堆浸、槽浸、地浸生产中。

早在20世纪60年代,加拿大埃利奥特湖地区的一些矿山就进行了应用细菌地浸铀的研究[1],取得了显著的经济效益;西班牙[2]、俄罗斯[3]、日本[4]等也相继开展了细菌浸出的研究,并成功地把细菌浸出技术应用于铀、金、铜等矿石的处理及废水处理中。

湖南某铀矿山是我国最早利用细菌浸出技术的矿山。

1965-1971年间,中科院微生物研究所和核工业原五所在该矿山用酸和细菌开展了表外矿石的堆浸研究[5],90年代初,核工业铀矿开采研究所对该矿山铀矿石进行了室内细菌浸出试验,并对该矿山某采场低品位矿石原地破碎细菌浸出进行了研究,采用富含浸矿细菌的矿坑水进行了留矿淋浸工业性试验[6]。

在国外,开展铀矿石细菌浸出的矿山很多,但最为成功、经济效益明显的是加拿大埃利奥特湖地区的一些矿山。

国内也有一些铀矿山开展了铀矿石细菌浸出研究工作。

1　细菌浸出原理细菌氧化浸出要求矿石中含有黄铁矿,黄铁矿被氧化后产生硫酸和硫酸铁,硫酸溶解含铀酰离子的铀矿物,硫酸铁使UO 2氧化成U O 2+2。

在浸矿细菌、氧、水存在条件下,黄铁矿将会有如下反应:FeS 2+7O 2+2H 2O(细菌) 2FeSO 4+2H 2SO 4;硫酸亚铁被氧化成硫酸铁:4FeSO 4+2H 2SO4细菌 2Fe 2(SO 4)3+2H 2O;硫酸铁将四价铀氧化成六价铀:2UO 2+2Fe 2(SO 4)3 2UO 2SO 4+4FeSO 4。

硫酸在铀工业中的应用

硫酸在铀工业中的应用摘要：铀通常用硫酸浸出铀矿石来提取，本文简单介绍了制铀工业中硫酸的应用关键词：铀矿开采硫酸含铀废渣表面活性剂浸出动力学活化能离子交换我国铀矿品位普遍比较低、开采技术单一、铀废石开掘量大、铀矿石贫化率高、铀水冶矿石浸出率低、铀尾矿数量多，高效的含铀废渣的处理方法不多，极易造成放射性污染[1-2]，如果不能及时处理这些问题势必对环境造成严重影响。

解决这一问题的源头是降低开采与水冶过程中铀金属的损失，提高铀矿石的浸出率，从含铀废渣中回收铀资源，因此如何提高铀浸出率是解决这一问题的关键。

表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠(MES)可以提高铀的浸出率。

硫酸对含铀废渣中铀的浸出受流体滞留膜扩散控制。

根据铀矿石在浸出过程中的核缩减模型levenspiel[3]，其浸出过程受到两种情况控制：①受到反应物通过溶液边界层或固体产物层时的扩散控制；②受到表面化学反应控制。

铀通常用硫酸浸出铀矿石来提取，在浓度为50-100%的硫酸溶液(含0.001-15%亚硝基硫酸)中,用空气氧化硫酸亚铁,所生成的Fe2（SO4）3硫酸悬浮液被用来浸出铀矿石。

简单的六价铀的氧化物和化合物很容易溶解,但四价状态的铀是难溶的,为使其溶解必须将它氧化成六价。

最常用的氧化剂是氯酸钠和二氧化锰。

它们通过使铁以Fe3+形式存在而起作用,因为Fe3+可通过表面电化学作用把U4+氧化成U6+。

一般认为溶液中Fe+浓度约为1-2g/L升就能有效地氧化U4+。

酸法处理铀矿石时,一般都需要加入氧化剂。

氧化剂多采用软锰矿或氯酸钠。

使用软锰矿时,将重金属锰带入溶液,给废水处理增加负担。

使用氯酸钠时,由于氯化钠在系统中积累,影响了工厂用水的循环使用。

过硫酸做氧化剂,还原后生成水和硫酸,该硫酸可在浸出过程中被用作浸出剂,从而可减少浸出时加入的酸,且不产生二次污染。

使用时操作简便易控制，由于极强的氧化性,可强化浸出过程,提高有用组分的提取率,所以它是湿法冶金中良好的氧化剂和浸出剂。

某低品位铀矿石的浸出性能研究

３２
铀矿冶
第３１卷
１２试剂与装置．
看出：液中硫酸质量浓度为５ｇＬ时，出率只溶／浸有５．；２５硫酸质量浓度为１／０ｇＬ时，出率达浸
硫酸购自衡阳化学试剂厂，他化学试剂如其氧化剂等由湖南天虹化学试剂公司提供。搅拌浸出利用具塞的三角瓶，振荡器上振在
矿。沥青铀矿呈黑色、痕黑褐色、规则团块条不
１矿样与试验方法
１１矿样．
状、粒状、细脉状等产出。根据２种矿石的铀球短品位和拟采用的加工方法，为方便试验和简化处理工艺，验中将２种矿石混合加工处理。矿样试化学成分分析见表１。
Ｆ和Ｍｏ等含量较少，利于后续的铀纯化处理。有
量分数较高，可能会导致酸耗高；价铀占总铀质六量份额的７，明矿石氧化性能较好，浸出５说对
收稿日期ｉ０１０ — ３１ — ６０２
基金项目：国家自然科学基金资助项目（１７０３５０４９）作者简介：冯春林（９２）男，ｉ部人，程师，要从事溶浸采矿研究工作。１６一，四Ｊ南Ｉ工主
原矿石加工成一１０目和一５一１、０及一３０、０一２０
ｍｍ粒度的矿石样品分别用于搅拌浸出和柱浸出试验中。该矿点的矿石可分为次生氧化矿石类型

某铀矿石生物浸出

份８０ｇ。根据铀品位可知，８０ｇ样品铀含量为６９．０４ｍｇ。
１．３浸出液
浸出液主要化学组分如表Ｉ所示。
表１试验溶浸液主要成分
为对铀的氧化。３０ｈ以后体系溶液中的铁浓度基本维持稳定。从浸出液铀浓度看，浸出液铀浓度随时间延长逐渐升高，且也主要发生在前３０ｈ，第３０ｈ铀浓度升至１５２．８８
１２６ｈ和４８ｈ。
ｅ ‘ ０
害
。
０ — ５
表２试验过程情况
主
Ｏ．Ｏ
。
■ ＿
５Ｏ１Ｏ０
＿ｌ
１５０
Ｏ
时间，ｌｌ
图２酸法浸铀试验浸出液主要化学组分随时间变化
中图分类号：ＴＬ２１２．１２；ＴＦ１１１．３１
文献标志码：Ａ
文章编号：２０９５．１７４４（２０１３）０５．００２８．０３
微生物冶金技术在世界５０多个国家和地区的铀、铜开发利用中得到了应用和发展，并获得了明显的经济和
在酸浸和菌浸过程中，定期监测浸出液的铀浓度、ｐＨ、Ｅｈ、Ｆｅ３浓度、总铁浓度等化学指标。当铀浓度饱和后滤除浸出液，重新加入溶浸液进行再次浸出，直至样品中铀浸出率达９０％以上时为止。试验第一次加液３００ｍＬ，第二次加液补齐至第一次加液的初始液面。两次加液情况如表２所示，第１次加液、第２次加液浸出时间分别为

铀矿石细菌堆浸新工艺及其在赣州铀矿的工业化应用_樊保团

CNIC-01861BICM-0019铀矿石细菌堆浸新工艺及其在赣州铀矿的工业化应用樊保团1孟运生1刘建1孟晋1李伟才1肖金锋2陈森才2杜玉海2黄斌2(1.核工业北京化工冶金研究院,北京,101149;2.中国核工业赣州金瑞铀业有限公司,江西赣州,341000)摘要在对铀矿石细菌浸出机理进行探讨的同时,主要介绍了驯化筛选新菌株,新型细菌培养及贫铀浸出剂氧化再生设备)))生物接触氧化槽的研制及铀矿石细菌堆浸新工艺工业试验结果,以及工业化生产情况。

与常规堆浸工艺相比较,细菌堆浸新工艺具有浸出周期短,酸用量低,节省氧化剂,降低浸出剂用量,浸出液平均铀浓度高等优点。

采用新型填料的新型生物接触槽的成功研制,为铀矿石细菌堆浸工业化应用奠定了基础。

铀矿石细菌堆浸新工艺的成功研发,填补了我国湿法冶金领域的一项空白。

为我国堆浸铀矿山进行技术改造,以及我国大量低品位铀矿石的处理提供了一条经济的技术可行的工艺路线。

关键词:铀矿石堆浸细菌浸出细菌氧化氧化亚铁硫杆菌生物接触氧化槽164New Technology of Bio-heap Leaching Uranium Ore and its Industrial Application in Ganzhou Uranium Mine(In Chinese)FAN Baotuan1M ENG Yunsheng1LIU Jian1M EN G Jin1LI Weicai1 XIAO Jinfeng2CHEN Sencai2DU Yuhai2HU A NG Bin2(1.Beijing Research Institute of Chemical Engineering and M etallurgy,CNNC,Beijing,1011492.Jinrui U ranium Limited Company,CNNC,Ganzhou,Jiangx i,341000)A BST RA CTBioleaching mechanism of uranium ore is discussed.Incubation and selec-t ion of new strain,biomembrane oxidizing tank)a kind of new equipment for bacteria culture and oxidation regeneration of leaching ag ent are also intro-duced.The result s of industrial experiment and industrial production are pared w it h convent ional heap leaching,bioleaching period and acid amount are reduced,oxidant and leaching agent are saved,and uranium concentrat ion in leaching solution is increased.It is t he first time t o realize in-dust rial production by bio-heap leaching in Chinese uranium mine.New equip-ment)biomembrane ox idizing tank give the basis of bio-heap leaching indust rial application.Bio-heap leaching process is an effect ive t echnique to reform tech-nique of uranium mine and ex tract massive low-content uranium ore in China.Key words:Uranium ore,H eap leaching,Bioleaching,Bio oxidation,T hio bacillus thioo x-idans,Biomembrane oxidizing tank165引言铀矿堆浸工艺的推广应用是我国铀矿冶技术史上的一次飞跃。

某铀矿石不同氧化剂浸出对比试验

某铀矿石不同氧化剂浸出对比试验[摘要]针对我国南方某铀矿该矿石进行室内以氯酸钾或菌液作为氧化剂的柱浸对比试验。

结果表明，该矿石浸出周期较长，耗酸高，属难浸铀矿石。

微生物浸出比化学氧化剂浸出耗酸仅高出0.14%情况下提高浸出率2.24%，缩短浸铀周期30天以上。

综合浸出周期、浸出率、平均铀浓度等指标及工业化实际条件，认为微生物浸出方式可以作为该矿石的浸出方式。

【关键词】铀矿石；柱浸；化学浸出；微生物浸出我国南方某矿采用传统化学氧化剂法对铀矿石进行浸出，浸出效率低，成本较高，为进一步提高铀浸出效率，缩短浸铀周期，提高经济效益，决定引入微生物浸铀工艺。

本试验针对该铀矿矿石进行以氯酸钾或菌液作为氧化剂的柱浸对比试验，为开展现场工业性试验提供参考依据。

1、试验条件1.1矿石性质试验矿样为某矿矿石，装柱矿石粒级为-8mm，重量均为20kg，铀品位0.281%表 1 矿石主要成分及含量分析项目及分析结果W(B)%项目SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO 烧失量U（T） U6+ S6+含量72.44 13.99 4.56 2.860 4.17 0.2808 0.038 0.215注：分析数据由东华理工大学分析测试中心提供。

1.2试验装置浸出柱：Φ100mm×2000mm的有机玻璃柱；离子交换柱：Φ50mm×1000毫米的有机玻璃柱；离子交换树脂：D201；蠕动泵：BT100-2J ；2、试验过程与控制各试验柱除氧化剂之外条件的其他条件严格控制一致。

在试验过程中,用蠕动泵控制溶浸液的流量,采用单点滴灌的方式喷液。

矿石装柱量为20Kg，柱高155±2cm。

试验分为酸化阶段和氧化剂浸出阶段。

采用10%喷淋量40g/L硫酸溶液进行喷停比为1:1的酸化，当出液pH值维持在1.90左右时酸化阶段结束。

氧化剂浸出阶段淋浸液分别为菌液和KClO3溶液。

试验所用细菌是从铀矿石中经富集、分离、纯化、驯化诱变等得到的浸矿菌种。

雨水作用下铀尾矿中主要污染物的释放特征

雨水作用下铀尾矿中主要污染物的释放特征周新尧;谭凯旋;刘泽华;李咏梅;谭婉玉;李春光;周泉宇;胡佩【摘要】以广东某铀矿的堆浸尾矿为研究对象,通过静态和动态淋浸实验,研究了雨水作用下铀尾矿中主要污染物的溶出特征和机制.结果表明,尾矿—水作用过程中有大量H+、铀( U)和硫酸根离子( SO42-)等污染物释放,静态淋浸的浸出液pH变化范围为3.3~3.71,U和SO42-的最大浓度分别为124 mg/L、5.28 g/L；动态淋浸的浸出液pH变化范围为3.34~4.08,U和SO42-的最大浓度分别为438.95 mg/L、7.9 g/L. U和SO42-的释放前期迅速,后期较缓慢.尾矿表面吸附的铀酰络合物的溶解是导致U快速释放的主要原因.%Static and dynamic leaching experiment were conducted for the heap leaching tailings from Some UraniumMine,Guangdong,to study the leaching characteristics of the main contaminants from uranium tailings contacted with rain. The results show that quanti-ties of H+,uranium( U) and sulfate ion ( SO4 2-) were releasedin the process of tailings-water interaction. In the case of static leaching experiment,the pH of leachate ranges from 3. 3 to 3. 71,the maximum concentration of U and SO42-are 124 mg/L and 5. 28 g/L re-spectively. In dynamic leaching test,the pH of leachate ranges from 3. 34 to 4. 08,the max-imum concentration of U and SO42-are 438. 95 mg/L and 7. 9 g/L respectively. The re-lease of U and SO4 2-were fast in the initial stage and then became slow. It indicates that the fast release of U is mainly due tothe dissolution of uranyl complex absorbed on the tail-ings surface.【期刊名称】《南华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P20-24)【关键词】铀尾矿;污染物释放;淋浸【作者】周新尧;谭凯旋;刘泽华;李咏梅;谭婉玉;李春光;周泉宇;胡佩【作者单位】南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;南华大学城市建设学院，湖南衡阳421001;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001;南华大学核资源工程学院，湖南衡阳421001【正文语种】中文【中图分类】X591key words：uranium tailings;contaminants release;leaching铀矿开采、加工和水冶过程中产生了大量的尾矿，这些尾矿常被集中堆置在地表的特定地方形成了尾矿库[1].虽然尾矿中绝大部分的铀已被提取，但仍有一定量的铀残留在尾矿中，原矿石中的铀系子体除了氡及其短寿命子体在矿石的破碎、磨细和浸出过程中释放外，其余大部分残留在尾矿内[2].在长期的自然风化、水—岩反应等地球化学作用下，尾矿中的放射性核素，非放射性元素将被释放[3-5]，这些污染物会随库区水系向地下或周边区域扩散，对环境造成污染，进而危害人类健康.因此，研究水存在条件下尾矿中铀等污染物的释放尤为重要[6].目前国内外许多科研人员利用静态和半动态淋浸实验研究固体废物长期缓慢的环境行为，淋浸过程中元素的释放规律可以反映地球化学作用下固体—水的相互作用机制.Dutta等采用静态淋浸的方法研究了粉煤灰中有毒元素的长期浸出行为以评估粉煤灰作为回填材料的环境效应[7]；Abdel等以水泥和粘土合成材料为基质采用静态实验研究137Cs、60Co和152Eu等放射性核素的长期释放规律，认为这些核素主要通过扩散作用而释放进入淋浸液中[8].Moon和Dermatas对受铅污染的人工合成土壤进行半动态淋浸实验，以探究粘土对铅释放的影响以及铅的浸出机制[9-10].Chakrabarty等对铀矿和铜矿冶炼行业产生的固体废物进行了为期142 d的半动态淋浸实验，研究表明控制铀从这些废物中释放的过程为颗粒表面可溶性物质的溶解和通过尾矿孔隙的扩散[11].朱莉等用半动态淋浸实验模拟了铀尾矿中铀、钍及部分金属的释放规律，发现淋浸剂的酸度、尾矿粒度及浸泡时间不同程度地影响了元素的迁移释放量 [12].我国南方铀矿众多，经过50余年的开采(主要采用硫酸提铀)产生了大量尾矿，且这些尾矿的堆置区域地处热带、亚热带，降雨量大、周期长、气温高，这些铀尾矿库的地球化学作用可能与国外的铀尾矿库存在差异，但是针对我国南方铀尾矿库核素迁移规律的研究还较少，而这些是进行铀尾矿库修复和管理的基础.因此，本文以广东韶关某铀矿的堆浸尾矿为研究对象，采用该地区雨期的天然降雨对尾矿同时开展了静态和动态淋浸实验，探究了铀尾矿中铀及其他污染物在雨水淋溶下的释放行为和机理，对该库区的污染控制和环境治理有重要的指导意义，还能够对尾矿中资源回收提供参考.1.1 实验样品样品取自广东某铀矿的尾矿库，该铀矿为花岗岩型,与铀矿化紧密伴生的蚀变主要是硅化、赤铁矿化、黄铁矿化及紫黑色萤石化，脉石矿物有微晶石英、萤石、方解石和少量绿泥石、绢云母等，金属矿物以沥青铀矿为主，另有少量的铀黑、硅钙铀矿等铀的次生矿物，与沥青铀矿伴生的金属矿物主要是黄铁矿，其次为赤铁矿和少量的方铅矿等.该铀矿近十多年采用地表酸法(H2SO4)堆浸提取铀，堆浸后的尾渣经石灰中和处理后排放至尾矿库.尾矿样品的筛分分析表明堆浸尾矿粒度较大，分布范围主要在0.1～10 mm之间，占93%左右，其中1～10 mm的粒度占70%左右.采集的铀尾矿经风干、掺和、缩分后制备成实验样品.此外，称取3份磨至200目的尾矿样品，每份0.5 g，用TiCl3还原—NH4VO3氧化滴定法(一部全溶)[13]测定尾矿样品中的铀含量.1.2 实验方法1.2.1 实验所用试剂采用天然雨水(pH=5.2)作为淋浸剂.分析铀浓度及SO42-浓度所用主要试剂有磷酸、硫酸亚铁铵、三氯化钛、亚硝酸钠、尿素、二苯胺磺酸钠、钒酸铵、浓硫酸、盐酸联苯胺，以上所用试剂均为分析纯，实验用水为去离子水.1.2.2 静态实验取1 kg全尾矿样，置于容积为5 L的聚乙烯塑料桶内，按固液比1∶1加入天然雨水1 L，连续浸泡60 d.为避免浸泡液蒸发损失，塑料桶加盖封口.浸泡过程中，按设定的时间间隔量取30 mL上清液，分别测定pH值、U及SO42-浓度.每次取样前将浸泡液和尾矿样轻轻摇动，以保证浸泡液的均匀性，取样后立即向桶里补加30 mL雨水，以保证固液比不变.1.2.3 动态淋浸实验以开放体系进行持续动态淋浸实验，使得尾矿处于风化、氧化状态.将10 kg左右的铀尾矿样品装入有机玻璃柱中，柱的内外径分别为100、110 mm，高为1 000 mm，柱的上端铺一层滤纸以保证淋滤均匀，下端填装50 mm左右石英砂作为过滤层.控制每天的淋滤量在1 000 mL左右.按设定的时间间隔定时收集滤液，准确量取淋滤液体积并马上测定pH、U及SO42-的浓度.pH值及电位采用pH-3C型酸度计(上海雷磁公司)测定，浸出液中的U浓度采用TiCl3还原—NH4VO3氧化滴定法测定，SO42-浓度采用盐酸联苯胺滴定法测定.2.1 铀尾矿pH值及其铀含量经测定铀尾矿的初始pH为3.95，测定方法参照文献[12],尾矿中U的平均含量为303 mg/kg，对比我国普通土壤铀含量为0.1～4.5 mg/kg[14]，可知该尾矿中铀含量明显高于我国普通土壤铀含量水平.Fernandes 认为铀尾矿和原铀矿的成分几乎一致，虽然经过H2SO4的淋浸，尾矿中还是存在黄铁矿[5]，而且石灰只是在短期内中和尾矿中的酸性物质，使尾矿呈碱性并固定镭等放射性核素，但在长期的地球化学作用下，尾矿中残留的硫化物将氧化产酸.由于本实验所用铀尾矿取自尾矿库表层，且其原矿以沥青铀矿为主，而与该沥青铀矿伴生的金属矿物主要是黄铁矿，堆浸后的尾矿中可能残留有黄铁矿，尾矿堆置在地表，在氧气、水及微生物的作用下黄铁矿发生氧化，产生硫酸.但尾矿中硫化物含量毕竟较少，产酸量有限，而尾矿的酸性较强，这也可能是因为该铀尾矿入库前虽然经石灰中和处理，但石灰对铀尾矿中的余酸处理不完全.2.2 浸出液酸度及U和SO42-的释放特征铀尾矿—水相互作用时pH、U及SO42-的浓度随时间变化的趋势如图1所示.由图可见尾矿与水相互作用过程中有大量H+、U和SO42-释放进入水中.静态淋浸的浸出液pH值位于3.3～3.71之间，变化幅度较小，动态淋浸的浸出液pH值变化幅度比静态淋浸的大，位于3.34～4.08之间.从尾矿与水作用0.5 h到384 h时间间隔内，pH随时间总体降低，水与尾矿作用0.5 h时，静态和动态实验浸出液的pH分别降至3.71，3.75，小于尾矿初始pH=3.95，经过384 h的淋浸，pH分别降至最低值3.33，3.34.这是由于雨水中的Na+、Mg2+等金属阳离子置换了吸附在尾矿颗粒表面的可交换的H+，从而降低了淋滤液的pH值.但随着尾矿中H+不断被雨水带走，后期浸出液的pH值均缓慢增大.淋浸初期，两种实验的浸出液中U浓度均有急剧上升的趋势，动态淋浸中，经过24 h淋洗U浓度达到最大值438.95 mg/L，随后铀浓度大幅降低，最后几乎处于稳定状态，这与朱莉及Chakrabarty等人的铀尾矿淋浸结果较为一致.静态实验中，U浓度增加到最大值124 mg/L后变化很小，U的最大浓度小于动态淋浸实验的最大浓度，这可能是由于固液比较低(1∶1)，致使释放的铀重新吸附到尾矿上[11].由于实验所用铀尾矿样品是堆浸后的尾渣，且堆浸的浸出剂为硫酸，堆浸过程中铀矿物发生的反应主要为：UO3(s)+2H+(aq)→UO22+(aq)+H2OUO2(s)+1/2O2+2H+(aq)→UO 22+ (aq)+H 2OUO2(s)+2Fe 3+ (aq)→UO 22+ (aq)+2Fe 2+ (aq)UO22+(aq)+SO42-→[UO 2SO4][UO2SO4]0+SO 42-↔[UO 2(SO 4)2]2-[UO2(SO4)2]2-+SO42-↔[UO2(SO4)3]4-由以上各式可知，溶解的U主要以硫酸铀酰络离子存在.堆浸结束后，仍有一些已溶解的铀酰络合物会被矿石表面吸附而残留在尾矿中，同时也有少量难溶铀矿物未被反应留在矿石中.因此，铀尾矿与水作用过程中会不断向水中释放U.动态和静态淋浸实验浸出液中SO42-的浓度均很高，最大浓度分别为7.90 g/L，5.28 g/L.这是由于该铀矿山以硫酸作为淋浸剂提铀，一方面，堆浸过程中SO42-与U以硫酸铀酰络合物的形式结合，堆浸结束后部分该络合物残留在尾渣中；另一方面，浸矿过程中硫酸还会与矿石中的其他金属氧化物(如MgO、CaO、K2O等)反应形成硫酸盐，这些硫酸盐遇水溶解而释放SO42-.因此，尾矿与水作用后铀酰硫酸络合物和硫酸盐的溶解是导致大量SO42-不断被释放出来的主要原因.静态淋浸浸出液中U和SO42-的浓度最终都高于动态淋浸浸出液中二者的浓度，这与静态实验取样方法有关，每次只取出30 mL，因此留在浸出液中的U和SO42-较多，而动态淋浸实验中U和SO42-不断被水带走.2.3 U的释放机制许多研究表明固体材料(土壤、各种尾矿、粉煤灰等)中各种浸出现象大体上可以用扩散和溶解作用解释[8-11].污染物浸出分为三个阶段，首先，污染物的浸出受吸附在材料表面的物质快速释放控制，常被称为表面洗脱；之后，污染物主要通过基质材料的孔隙向外扩散而被释放出来；最后一个阶段受材料表层物质的缓慢溶解控制.尾矿中U的累积释放量随时间的变化如图2所示.不论是静态还是动态淋浸，总体上U的释放前期非常快，后期较慢.铀矿石经硫酸堆浸后，溶解的铀主要以硫酸铀酰络合物存在，虽然大部分铀被提取出来，但仍有一些铀酰络合物被矿石表面吸附而残留在尾矿中，同时也有少量未与硫酸反应的原生铀矿物留在尾矿中.在尾矿与水作用的过程中，吸附在颗粒表面的铀经表面洗脱，以六价态的形式迅速溶入水中，而残留的原生铀矿物只能通过溶解扩散缓慢释放出来，因此，尾矿表面吸附的铀酰络合物的溶解是导致U快速释放的主要原因.经过2个月的淋浸，静态淋浸实验铀的累积释放量为158.47 mg/kg，低于动态淋洗的铀累积释放量182.62 mg/kg.这种结果差异可能是由于封闭系统和开放系统所处的化学条件有所不同.淋滤体系的氧化还原电位会影响铀释放到水环境中的浓度，氧化条件下，铀主要以UO22+的形式存在，而U6+的移动性大于U4+，因而氧化条件下铀的活动性增强[15].动态淋浸实验是一个富氧的过程，这促使铀尾矿中的铀处于风化氧化状态，铀的存在形式发生转化，残渣态的铀会部分转移为可交换态，从而使铀尾矿在后期还能缓慢地释放一定量的铀，而且淋洗过程中释放的铀不断地被带走，使雨水和尾矿之间存在较大的浓度梯度，也有利于铀的释放.而静态淋浸实验，由于铀尾矿一直浸泡在雨水中，处于缺氧状态，只有表面已被活化的铀能释放出来，而且当铀在尾矿和水中达到溶解平衡后，铀很难进一步释放.因而动态淋浸的铀的释放量更大.静态和动态淋浸结果均表明，浸出液中铀浓度较高，最大浓度分别达到124 mg/L、438.5 mg/L，已达到树脂吸附回收的要求.以历时2个月的动态淋浸的铀累积浸出量182.6 mg/kg为参考，假设一个堆浸矿堆为5×104 t，则一个堆可以回收近9 t铀，并且只需雨水进行淋浸，成本较低.因此，应重视尾矿中铀回收的研究.通过静态和动态淋浸实验模拟了天然条件下尾矿—水相互作用过程中污染物H+、U和SO42-的释放.可初步得出以下结论：1)尾矿—水作用后有大量H+、U和SO42-等污染物释放，且这些污染物前期释放速度很快，后期较缓慢.2)SO42-的大量释放是由于尾矿中硫酸铀酰络合物和硫酸盐的溶解.3)吸附在铀尾矿表面的铀酰络合物的溶解是导致铀尾矿—水相互作用过程中U快速释放的主要原因.4)静态和动态淋浸结果的差异是两种实验所处的化学条件差异所致，两种淋浸方式在研究尾矿中污染物释放规律时可以相互补充.5)铀尾矿中的铀达到了回收水平，应重视铀回收的研究.[1] Abdelouas A.Uranium mill tailings:Geochemistry,mineralogy,and enviro nmental impact[J].Elements,2006,2(6):335-341.[2] Landa E R.Geochemical and biogeochemical controls on element mobili ty in and around uranium mill tailings[J].Reviews in Economic Geology,199 9,6B:527-538.[3] Lottermoser B G.Mine wastes:characterization,treatment,environmental impacts[M].3rd Edition.Berlin:Springer,2010.[4] Landa E R.Uranium mill tailings:nuclear waste and natural laboratory for geochemical and radioecological investigations[J].Journal of Environmenta l Radioactivity,2004,77(1):1-27.[5] Fernandes H M,Franklin M R,Veiga L H S,et al.Management of uranium mill tailings:Geochemical processes and radiological risk assessment[J].Jour nal of Environmental Radioactivity,1996,30(1):69-95.[6] IAEA.Environmental Migration of Radium and Other Contaminants Pres ent in Lquid and Solid Wastes from the Mining and Milling of Uranium[R].I AEA-TECDOC-370,Vienna,1986.[7] Dutta B K,Khanra S,Mallick D,et al.Leaching of elements from coal fly as h:assessment of its potential for use in filling abandoned coal mines[J].Fuel ,2009,88(7):1314-1323.[8] Rahman R O A,Zaki A A,Kamash A M.Modeling the long-term leaching behavior of137Cs,60Co,152,154Eu radionuclides from cement-clay matrices[J].Hazardous Materials,2007,145(3):372-380.[9] Moon D,Dermatas D.Arsenic and lead release from fly ash stabilized/sol idified soils under modified semi-dynamic leaching conditions[J].Hazardous Materials,2007,141(2):388-394.[10] Moon D,Dermatas D.An evaluation of lead leachability from stabilized/ solidified soils under modified semi-dynamic leaching conditions[J].Engineering Geology,2006,85(1/2):67-74.[11] Patra A C,Sumesh C G,Mohapatra S,et al.Long-term leaching of uranium from different waste matrices[J].Journal of Enviro nmental Management,2011,92(3):919-925.[12] 朱莉,王津,刘娟,等.铀尾矿中铀、钍及部分金属的模拟淋浸实验初探[J].环境化学,2013,32(4):678-685.[13] EJ 267.3—84 铀矿石中铀的测定:三氯化钛还原—钒酸铵氧化滴定法[S].中华人民共和国核工业部,1984.[14] 中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].北京:中国环境科学出版社,1990.[15] Zhu C,Anderson G M,Burden D S.Natural attenuation reactions at a ura nium mill tailings site,Western U.S.A.[J].Ground Water,2002,40(1):5-13。

某铀矿石微生物浸铀粒度试验

某铀矿石微生物浸铀粒度试验
袁保华;孙占学;李学礼;翟东亮
【期刊名称】《现代矿业》
【年(卷),期】2011(000)001
【摘要】以某铀矿石为研究对象,对比了粒度为5.0～0.1 mm,10～0.1 mm,15～0.1 mm的铀矿石在相同条件下的微生物浸铀效果.通过对比总浸出率、总酸耗、泥化与结垢等确定了理想的微生物浸铀粒度.结果表明,3种试样均能取得90%以上的浸出率,10～0.1 mm试样经济技术指标最优.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】袁保华;孙占学;李学礼;翟东亮
【作者单位】东华理工大学土木与环境工程学院;东华理工大学土木与环境工程学院;东华理工大学土木与环境工程学院;东华理工大学土木与环境工程学院
【正文语种】中文
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南方某铀矿石堆浸酸度试验_谭建华

第27卷第4期2008年11月铀矿冶URANIU M M IN ING A ND M ETA LLURGY Vo l 27 No 4No v 2008收稿日期:2007 10 12作者简介:谭建华(1969 ),男,湖南省衡阳市人,工程师,在职硕士研究生,从事铀矿水冶工作。

南方某铀矿石堆浸酸度试验谭建华1,3,韩伟2,3,黄云柏3,黄齐金3(1.南华大学核资源与安全工程学院,湖南衡阳421001; 2.东华理工大学化学生物与材料学院,江西抚州344000; 3.中国核工业集团公司锦原铀矿,广东韶关512329)摘要:介绍南方某铀矿低品位铀矿石堆浸工业试验,根据该矿石特性,进行不同酸度浸出剂浸出试验,得出该铀矿石堆浸的经济酸度。

试验结果表明,采用浸出剂酸度控制模式后,铀浸出率提高5%,酸耗降低0.5%以上,浸铀周期缩短40d 以上,为该矿堆浸工业生产提供了技术经济指标和可靠的科学依据。

关键词:堆浸;铀矿石;浸出剂酸度;喷淋中图分类号:T L 212.12 文献标识码:A 文章编号:1000 8063(2008)04 0221 04堆浸过程是一个液固反应的过程,为多相反应的一种。

多相反应的特点是反应发生在两相界面上,反应速度常与反应物在界面上的浓度有关。

体系的反应速度与此瞬间的各反应物的浓度的乘积成正比,因此浸出剂酸度的增加显然有利于提高反应速度。

但浸出剂的酸度也不宜过高,否则不但在经济上不利,也会使得进入溶液的杂质过多[1]。

通过试验找出浸出剂较佳的酸度,不仅可以提高浸出率,缩短浸出周期,节约成本,防止矿堆板结,还可以控制杂质元素的带出量,减小后步处理的难度。

目前国内外对铀矿石浸出酸度有一定的研究,但针对堆浸的深入研究不是很多,况且各矿山的具体情况不同,就地表堆浸中的这一问题进行针对性的试验研究是必要的。

某矿山在进行堆浸工艺试验初期,出现酸耗高、浸出周期长、浸出率低、生产成本高的问题,因此进行了该矿山铀矿石不同浸出剂酸度的浸出试验,找出比较经济的浸出剂酸度,以此提高生产效率、资源利用率和综合经济效益。

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多相反应的特点是反应发生在两相界面上,反应速度常与反应物在界面上的浓度有关。

体系的反应速度与此瞬间的各反应物的浓度的乘积成正比,因此浸出剂酸度的增加显然有利于提高反应速度。

但浸出剂的酸度也不宜过高,否则不但在经济上不利,也会使得进入溶液的杂质过多[1]。

通过试验找出浸出剂较佳的酸度,不仅可以提高浸出率,缩短浸出周期,节约成本,防止矿堆板结,还可以控制杂质元素的带出量,减小后步处理的难度。

1试验部分1.1矿石特征矿床类型为中低温热液充填交代花岗岩单铀矿床。

矿石中的矿物由热液矿物和围岩残留矿物组成,主要与石英、赤铁矿、黄铁矿、萤石等共生。

矿样化学成分见表1。

有用矿物为沥青铀矿及少量的次生矿物,矿石密度为2.55t/m 3,松散系数为1 465,自然安息角为39 20!,天然湿度为0 83%~1.09%,坚固性系数(f )为7~9[2]。

表1矿样各成分质量分数%UU(∀)U (#)SiO 2Al 2O 3Fe 2O 3FeOCaO0.1920.1690.02476.2557.6800.7270.601 5.573M gOK 2ONa 2OM nOTiO 2F -S 2-M o0.411 2.6760.3580.0620.185 2.840.7180.012注:表中数据由东华理工大学分析测试中心提供。

1 2试验装置及条件1.2.1柱浸柱直径为400m m,柱浸条件见表2。

每天喷淋1次,喷淋时间12h,停淋时间12h 。

浸出液汇到集液槽,计量浸出液量后取样分析 (U ),测pH ,Eh 。

1.2.2工业试验所有试验矿样为经过破碎和筛分后的矿石,矿石粒度<10m m,合格率为97%。

使用汽车前进式上堆,汽车压实矿石用挖掘机倒退式翻松。

装堆前,在堆底铺1层厚约25cm 的卵石,确保浸出液在底部疏流。

工业试验条件见表2。

表2试验条件规模矿石质量/kg矿层高度/m 矿石粒度/mm 矿石铀品位/%浸出剂 (H 2SO 4)/(g ∃L -1)喷停时间比喷淋强度/(L ∃m -2∃h -1)浸出周期/d 喷淋方式浸出液余酸柱浸35 1.55<100.1925~501%110~1580滴灌pH=2.0&0.5工业堆浸5000∋1033~3.5<100.17910~301%115150微喷管滴灌pH=2.0&0.52柱浸试验结果及讨论2.1浸出剂酸度与浸出率及酸耗的关系浸出率与酸耗是工业生产中2个很重要的指标。

根据堆浸用酸控制原则,结合矿石组成情况,进行浸出剂酸度分别为50,30,20,10,及5g /L 的柱浸比对试验,以确定最佳控制指标。

试验结果见图1和图2。

图1浸出率随酸度的变化曲线图2酸耗随酸度的变化曲线由图1看出,浸出剂酸度越高则浸出率越高。

酸度在30与20g /L 之间的浸出率曲线斜率较大,说明此阶段酸浓度对浸出率的影响较大。

由图2也可以看出,酸度在20与10g /L 之间的酸耗曲线斜率比较小,说明此阶段酸浓度对酸耗的影响不是很大。

结合图1,图2可知,浸出剂酸度在30g/L 时比20g /L 时的浸出率高3%,酸耗多10.8kg /t;而浸出剂酸度20g/L 与5g /L 相比较,浸出率提高4.4%,而酸耗只多10.5kg/t 。

因此浸出剂酸度选择10~30g/L 。

2.2不同浸出剂酸度与浸出速率的关系分别进行了浸出剂酸度为10,20,30g/L 的试验,以观察不同酸度的浸出剂对浸出速率的影响。

结果表明,在浸出初期10d 内,不同酸度浸出剂的浸出速率差别不大;之后30g/L 酸的浸出速率开始较明显地提高,在浸出期的第30d 各浓度浸出剂的浸出速率基本持平;在浸出后期,浸出速率一直较平稳,而酸度高的浸出速率快一些,总浸出率稍高。

2.3分阶段加入不同酸度的浸出剂,浸出率和酸耗的变化通过以上试验,得知在不同时期使用不同酸度的浸出剂对浸出率的影响不同,为此制定了分阶段使用不同酸度浸出剂的方案,结果见图3。

1 浸出率曲线;2 酸耗曲线图3分阶段加入不同酸度浸出剂的累计酸耗与浸出率变化曲线从图3可以看出,在浸出初期(14d)用10g/L 酸的浸出剂;之后的20d 左右为浸出高峰期,采用25g /L 酸的浸出剂,浸出高峰期之后的十几d 仍采用10g/L 酸的浸出剂;在浸出后期采用6222铀矿冶第27卷g/L 酸的低酸浸出剂进行喷淋。

以此方案进行试验,效果较为理想,缩短了浸出周期,浸出率约为92%,酸耗每t 矿约为50kg 。

2.4浸出剂酸度与钼的浸出关系对试样矿石浸出铀而言,主要有害元素有铁、钼等。

钼在吸附原液中一般以硫酸钼酰络阴离子或钼酸根阴离子形式存在,它强烈地被阴离子交换树脂所吸附,淋洗时,不能被通常的铀淋洗剂淋洗下来,逐渐积累在树脂上,树脂使用时间越久,树脂上累积的钼就越多,从而导致树脂吸附铀容量降低,即树脂中毒,而为解毒需增加后处理的成本[3],故进行本试验时,前期对钼的浸出情况进行了监测,见图4。

由图4可知,酸度在30g/L 以上,前10d,浸出液中 (M o )较高,其后降低的比较快,而高质量浓度的钼易被树脂吸附;酸度在20g/L 以下,浸出液 (M o)不高,且 (M o )降低趋势平缓,不利于钼的吸附。

因此,控制浸出剂酸度在10~20g/L,能有效控制浸出液中 (Mo ),从而减少钼的浸出量。

1 酸度为5g/L;2 酸度为10g/L;3 酸度为20g/L;4 酸度为40g/L图4不同酸度浸出剂下的钼浸出质量浓度曲线3工业试验结果及讨论获得柱浸试验结果后,进行工业扩大试验,找出浸出剂酸度对浸出率的影响和用酸的规律,以便在工业生产中应用。

3.1工业试验情况共进行A,B,C,D 4个堆的工业试验,按选定的浸出剂酸度控制模式进行喷淋,试验结果见表3。

表3工业试验浸出结果堆号浸出剂起始酸度/(g ∃L -1)前期中期后期浸出时间/d 前期中期后期累计液计浸出率/%渣计浸出率/%酸耗/(kg ∃t -1)A 820720389215088.687.756.7B 1025818398814587.788.159.2C 820721408714888.488.357.1D1025820429315588.988.656.4从表3可看出,采用此浸出剂酸度控制模式的效果比较理想,浸出率能保持在88%以上,而且酸耗较以前有所降低,浸出周期大大缩短。

3.2几年度生产情况2004 2006年度实际生产浸出率与酸耗的比较见表4。

表42004 2006年度某段时间浸出率及酸耗比较年度浸出剂酸度控制/(g ∃L -1)平均浸出周期/d 平均浸出率/%平均酸耗/(kg ∃t -1)2004(采用控制模式前)50~519283.661.22005(采用控制模式后)25~515587.456.32006(采用控制模式后)25~514888.252.4223第4期谭建华,等:南方某铀矿石堆浸酸度试验表4数据证实了工业试验的结论,即浸出剂酸度控制模式对缩短浸出周期、降低酸耗、提高浸出率均是有效的。

4结论根据铀矿石堆浸特性,浸出剂酸度应10~30 g/L,浸出过程可分为酸化期(初期)、浸出期和浸出后期3个阶段。

这3个阶段使用的浸出剂酸度应不同。

1)浸出喷淋初期(14d左右),一般用10g/L 左右的酸溶液进行喷淋较好,既可以控制杂质元素的带出量,又能减轻矿堆内部结垢,防止硫酸钙结垢现象的发生,保障铀的顺利浸出[4 5],还能缩短矿堆的酸化期,加快矿石的前期浸出速度,缩短浸出周期。

2)浸出期,应用20~25g/L的酸溶液,浸出液的酸度控制pH在1.5~ 2.0。

此阶段,高酸对铀浸出率提高较快,但对杂质浸出影响不大。

3)浸出后期用5~10g/L的酸溶液,这对单堆浸出是较合适。

如果串堆浸出,浸出后期,可适当提高酸度。

采用浸出剂酸度控制模式,可缩短浸出周期40d左右,提高浸出率5%,降低酸耗0.5%以上。

参考文献:[1] 李开文.加速推广我国铀矿工业地浸与堆浸技术的途径与意义[J].铀与金,1993(9):1 4.[2]唐泉,汪德莲,张晓文,等.某铀矿床矿石堆浸粒度浅析[J].中国矿业,2004(11):73 75.[3]马荣骏.离子交换在湿法冶金中的应用[M].北京:冶金工业出版社,1999:322 325.[4]关自斌.提高我国铀矿堆浸经济效益的主要途径和适用技术[J].铀矿冶,2000,19(4):223 242.[5]Smith M E.A Copper and g old heap leaching[J].M ining Eng ineering,1995,47(1):5.Experiments of lixiviant(s acidity for heap leaching of a uranium oreTA N Jian hua1,3,H AN Wei2,3,H U ANG Yun bai3,H UANG Q i jin3(1.Scho ol of N uclear Science and Safet y T echno log y,U niver sity of South China,H engy ang421001,China; 2.East China Institute of T echnolo gy,F uzhou344000,China; 3.Jinyuan U r anium M ine,CN NC,Shaog uan512329,China)Abstract:Lx iv iant s acidity is o ne of the important parameters of o re heap leaching.T he ex periments of co lum n leaching and industrial heap leaching were carried o ut at different acid concentrations.The effect of acid concentration on ex traction,leaching rate and acid co nsum ption w as investigated.Eco nom ical acidity of the lix iviant w as determinated.After the contr ol mode of lixiviant s acidity w as used,the ex tr actio n of uranium increased by6%,acid consumptio n decreased by0.5%,and leaching tim e shortened40day.Key words:heap leaching;uranium ore;lix iviant s acidity;spraying224铀矿冶第27卷。