铀矿石微生物堆浸技术浅议

合集下载

微生物技术在铀矿堆浸中的应用研究

微生物技术在铀矿堆浸中的应用研究铀矿堆浸是一种利用微生物技术进行铀浸取的工艺过程。

微生物技术在铀矿堆浸中的应用研究主要包括利用微生物促进铀矿石氧化和浸出、微生物降低堆浸条件要求、微生物对堆浸影响研究等方面。

首先，微生物可以通过氧化作用促进铀矿石中的铀氧化成U(VI)离子，然后铀可以通过浸出作用从矿石中被溶解出来。

微生物氧化铀矿石的研究主要包括利用自然降解微生物种群和经过改造的铀氧化细菌，通过分离和培养等方法进行。

通过研究微生物对铀矿石氧化的作用机理和影响因素，可以优化铀氧化的工艺条件，提高铀的溶解率。

其次，微生物可以降低铀堆浸过程中的条件要求，提高矿石的可浸性。

传统的铀堆浸过程需要高温、高浓度酸和长时间的反应，这些条件对设备的耐腐蚀性和能耗要求很高。

而微生物堆浸则可以在较低的温度和酸度条件下进行，大大降低了工艺的成本和环境污染。

此外，微生物在堆浸过程中还能促进铀溶解物的搬运和迁移，进一步提高了铀的浸出率。

最后，微生物对堆浸系统中的复杂微环境有很大的影响。

研究微生物在堆浸过程中的生态学行为、代谢产物和生长规律，有助于进一步优化堆浸过程。

此外，微生物对堆浸性能的影响也需要进行深入的研究，包括微生物种群结构、代谢产物与堆浸效果的关系等方面。

综上所述，微生物技术在铀矿堆浸中的应用研究具有重要的意义。

通过深入研究微生物在铀矿堆浸中的作用机理和影响因素，可以优化堆浸工艺条件，提高铀的溶解率和浸出率，从而为铀矿资源的高效利用提供了新途径。

微生物技术的应用还可以降低堆浸过程的条件要求和环境污染，具有良好的经济效益和环境效益。

未来的研究可以进一步深入微生物对堆浸系统的影响，提高堆浸工艺的稳定性和高效性。

某铀矿石雾化布液堆浸性能的研究

某铀矿石雾化布液堆浸性能的研究
曾莹莹日玉玉
（华大学机械工程学院，湖南南衡阳４１０）２０１
摘要：某铀矿石作模拟矿堆，用采用雾化布液新工艺进行了小型室内柱浸试验。结果表明，其液计浸出率为７．７，０６％综合渣铀品位为００８％，．１３综合渣计浸出率达６．８，７４％酸耗２．４ｇｔ液固质量比为Ｉ２Ｉ而且无矿堆２９ｋ／，．：，
２１主要试验设备及药剂．主要试验设备为２０× ４０Ｖ４２０ＰＣ柱浸装置，其结构见图１。本试验用的浸出剂为适当浓度的硫酸溶液。为提高浸出效率，适当的时候可考虑加入在适量的氧化剂。
堆浸技术是一种集采选冶于一体的提取矿石、
石堆的渗透性，从而提高浸出率。某铀矿品位低，用常规方法开采无经济效益，因此委托笔者做柱浸试验。本文采用雾化布液新工艺，铀矿石模拟矿堆，行了小型室内柱浸试验，用进
以检验雾化器的布液均匀性，化布液后矿石浸出雾情况，并推荐了铀矿的浸出工艺参数。
察孔
２。尽管实验矿石品位很低且矿柱高度不高，但在浸出的第三天就出现了最大瞬时样，其浓度达１１／．ｇ
Ｌ。布液浸出到第６ｄ浸出液中铀金属浓度约为５，ｌｍ／，ＯｇＬ并且在此之前已经持续一段时间。由于矿

细菌堆浸浸铀技术的发展及展望

ｄｃｓｄｖｌｐｎｒｃｓ，ｔｅａｔａｐｌａｉｎ，ｅｉｉｇｐｏｌｍｓａｄｄｖｌｐｅｔｔｅｄｏｏｓｉｎｕｅｅｅｏｍｅｔｐｏｅｓｈｃｕｌｐｉｔｏａｃｘｓｎｒｂｅｎｅｅｏｍｎｒｎｆｄｍｅｔｃａｄｔ
１细菌堆浸浸铀技术的国内外研究（）国外细菌堆浸技术的研究进展１２０世纪８０年代，世界上共有１４座铜的细菌氧化提取厂投人生产。世界上第一座金的细菌浸出
浸工艺的特点外，还具有细菌浸出的优越性。依靠
（华理工大学土木与环境工程学院，江西抚州３４０）东４００
摘要：菌堆浸浸铀技术是从贫矿、废矿和复杂矿中回收铀金属的一种简单易行的生产工艺。本细
文主要介绍了国内外细菌堆浸浸铀技术的发展历程、实际应用状况、目前存在的问题以及发展趋势。
ＹＵＡＮＪｎｔｎｕ —ｉｇ，ＳＵＮｈｎｘｅＺａ—ｕ
（ｐｒｍｅｔｏｖｌｇｎｅｉｇａｄＥｎｉｎｅｔｌＥｇｎｅｉｇ，ＥａｔＤｅａｔｎｆＣｉｉＥｎｉｅｒｎｖｒｍｎａｎｉｅｒｎｏｎｓＣｈｎｎｔｕｅｏｃｎｌｇｉａＩｓｉｔｆＴｅｈｏｏｙ，Ｆｕｈｕ３４０，Ｃｈｎ）ｔｚｏ４００ｉａ

铀矿石微生物堆浸技术浅议

铀矿石微生物堆浸技术浅议
铀矿石微生物堆浸技术是一种将微生物应用于铀矿石浸出中的
新技术，其主要原理是通过微生物代谢作用使铀矿石元素得到溶解，从而提高铀的浸出率。

该技术具有操作简单、环保节能等优点，在铀矿采选过程中具有广阔的应用前景。

铀矿石微生物堆浸技术中，微生物主要包括硫酸化细菌、酸性杆菌和放线菌等，这些微生物可以在铀矿石表面形成生物膜，并通过代谢作用将铀矿石中的铀元素溶解出来。

同时，堆浸技术中还需要控制pH值、氧气含量、温度等因素，以保证微生物的作用效果。

铀矿石微生物堆浸技术相比传统铀矿石浸出技术，具有以下优点： 1. 环境友好。

传统铀矿石浸出技术中，常用氰化物、硫酸等有
毒化学品，容易造成环境污染。

而铀矿石微生物堆浸技术中，微生物代替了有毒化学品，不会对环境造成危害。

2. 能耗低。

传统铀矿石浸出技术中，需要高温、高压等条件，
能耗较高。

而铀矿石微生物堆浸技术中，微生物在常温下工作，能耗大大降低。

3. 操作简单。

铀矿石微生物堆浸技术中，主要是培育适宜微生
物和控制堆浸条件，操作较为简单，不需要高端的设备和技术。

4. 适用范围广。

铀矿石微生物堆浸技术适用于各种类型的铀矿石，可以在自然界中广泛存在的微生物资源上开展研究和应用。

综上所述，铀矿石微生物堆浸技术具有诸多优点，在铀矿采选领域具有广阔的应用前景。

未来需要进一步研究和开发相关技术，以推
动该技术的应用和发展。

铀矿石物质组成对微生物浸铀工艺的影响

铀矿石物质组成对微生物浸铀工艺的影响作者：王志华来源：《科技资讯》2012年第08期微生物浸铀是借助某些微生物的催化作用,使铀矿石中的金属铀溶解的湿法冶金过程,自1966年加拿大利用微生物浸铀的研究及工业化应用成功以后,现已被广泛用于低品位、难采、难选冶铀矿石的浸出,在国内也愈来愈受到重视。

和传统的方法相比,微生物浸铀具有充分利用回收矿产资源,对环境污染小,降低酸耗和氧化剂用量,缩短浸出周期,提高经济效益等优势。

影响微生物浸铀效果的因素有很多,矿石物质组成特性是其中的根本性因素,是设计和优化工艺流程的基本依据。

本文在前人研究成果的基础上结合本人的研究实践,从矿石的矿物成分、化学成分、铀的存在形式、黄铁矿等方面探讨矿石物质组成对微生物浸铀工艺的影响。

1微生物浸铀机理微生物浸铀是利用微生物的生物化学作用,选择性的将矿石中的铀溶解出来的一种方法。

在多数铀矿石中,铀以四价和六价的混合状态存在,四价铀的氧化物在酸性介质中是不溶的,铀的溶解是基于六价铀的溶解。

浸矿微生物氧化溶解矿石中的黄铁矿,获得生长所需的能量,同时生成硫酸和三价铁,为铀的溶解提供浸出剂和氧化剂。

4FeS2+15O2+2H2O22Fe2(SO4)3+2H2SO42矿石物质组成对微生物浸铀的影响铀矿石是微生物浸出的对象,矿石物质组成和工艺特性对浸出效果产生根本影响。

矿石的矿物组成、铀的赋存形式、化学成分、黄铁矿的含量等都将影响微生物与矿物的作用方式和铀浸出效果。

2.1 矿物组成Barrett认为,影响浸出速率的决定因素是矿物的性质。

铀矿石中矿石矿物主要有沥青铀矿、晶质铀矿、铀石、钍铀矿、铀钍石、钛铀矿和次生铀矿物等；脉石矿物主要有石英、长石、云母、方解石、金红石、萤石、磷灰石和粘土矿物等；金属矿物一般含量很少,主要为Fe、Pb、Cu的硫化物,常见的主要为黄铁矿。

不同的矿物在微生物浸出体系中表现出不同的工艺特性。

石英性质稳定,在浸出过程中不起化学反应,若矿石中含有大量石英,则有利于经济地从矿石中提取铀；原生硅酸盐矿物是不大参加化学反应的,只有在高酸度条件下才会部分溶解,给工艺过程带来困难,而次生硅酸盐矿物,如绿泥石和粘土矿物却能部分溶解于稀酸中,同时这类矿物形成的细泥会造成板结、堵塞等问题,给工艺带来比酸耗更加严重的问题；碳酸盐矿物,主要为方解石和白云石,该类矿物在浸出体系中易溶于酸,增大酸耗,提高成本,当矿石中碳酸盐是一主要组分是,就必须改用碱法浸出,同时会导致溶浸液中CaSO4达到饱和而沉淀在矿石表面,阻碍反应的进一步进行；萤石在溶浸过程中会逐步溶解,生成氢氟酸,间接提高酸耗,同时,F2-进入溶液会对细菌的活性造成明显的抑制作用。

某铀矿石细菌堆浸可行性研究

除了具有堆浸工艺的特点之外，具有细菌浸出还
的优越性］。
表１矿样粒径及铀品位分析结果
某铀矿目前采用常规酸法堆浸工艺浸铀，为
了进一步提高铀浸出率，缩短浸铀周期，决定开展
将细菌浸铀技术引入到该铀矿堆浸生产中的研究工作。通过细菌柱浸与酸法柱浸浸铀的对比试验，分析了有关参数的变化规律，步探讨了对该初铀矿石进行细菌堆浸浸出的可行性。
出液铀浓度，免试剂的浪费。避
筛选出的菌种经耐氟驯化后，在ｌＦ）７０可Ｄ（为０
表２。
石、矿石、铜金矿石的浸出，特别对含硫化物（黄如铁矿）的矿石尤其有效，得一些低品位的矿石能使得到充分利用。铀矿石细菌堆浸是将细菌浸出技术与铀矿石堆浸工艺相融合的一项工艺技术，它
度，根据浸出液ｐ值反弹和浸出液铀浓度情况，Ｈ在试验初期加大了喷淋强度，使得暴露在矿粒这
表面的铀微粒在化学浓差推动力和溶浸液的压力
废水中筛选出来的菌种，经过在９培养基和并Ｋ
矿石酸化液中培养驯化。在９培养基中菌种的Ｋ
生长周期为１，酸化液中最终驯化为２。５ｈ在０ｈ
作用下易于从固相转入液相，在不断接替的喷并淋液推动下，铀溶液迅速从矿堆滤出，载使大量的

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 microbiology,2010,50(1):70-75.[4]ZHOU Z K,YANG Z H,SUN Z X,et al.Optimization of bioleaching high-fluorine and low-sulfur uranium ore by response surface method[J].Journal of radioanalytical and nuclear chemistry,2019,322(2):781-790. [5]尹升华,王雷鸣,潘晨阳,等.次生硫化铜矿微生物浸出实验[J].工程科学学报,2017,39(10):1498-1506. [6]韩文杰,吕明,周同,等.微生物技术在金矿提金中的应用与展望[J].生物技术通讯,2016,27(5): 738-742.[7]ROBERTO F F,SCHIPPERS A.Progress in bioleaching: Part B,applications of microbial processes by the minerals industries[J].Applied microbiology and biotechnology, 2022,106(18):5913-5928.[8]ABHILASH,PANDEY B D.Microbially assisted leachingof uranium:A review[J].Mineral processing and extrac-tive metallurgy review,2013,34(2):81-113. [9]KAKSONEN A H,LAKANIEMI A M,TUOVINEN O H. Acid and ferric sulfate bioleaching of uranium ores:A review[J].Journal of cleaner production,2020,264:121586.[10]WANG X G,SUN Z X,LIU Y J,et al.Effect of particlesize on uranium bioleaching in column reactors from alow-grade uranium ore[J].Bioresource technology,2019, 281(3):66-71.[11]王晓,孙占学,周义朋.低品位砂岩型铀矿石微生物浸出试验研究[J].有色金属(矿山部分),2019,71(3):1-5.[12]QIU G Z,LI Q,YU R L,et al.Column bioleaching of u-ranium embedded in granite porphyry by a mesophilic aci-dophilic consortium[J].Bioresource technology,2011,102(7):4697-4702.[13]WANG X G,ZHENG Z H,SUN Z X,et al.Recovery ura-nium from uranium-bearing waste ore using heap bioleach-ing[J].Advanced materials research,2012,518-523: 3187-3190.[14]UMANSKII A B,KLYUSHNIKOV A M.Bioleaching oflow grade uranium ore containing pyrite using A.ferro-oxidans and A.thiooxidans[J].Journal of radioanalyticaland nuclear chemistry,2013,295(1):151-156. [15]WANG Y D,LI G Y,DING D X,et al.Column leachingof uranium ore with fungal metabolic products and urani-um recovery by ion exchange[J].Journal of radioanalyti-cal and nuclear chemistry,2015,304(3):1139-1144.[16]MISHRA A,PRADHAN N,KAR R N,et al.Microbialrecovery of uranium using native fungal strains[J].Hy-drometallurgy,2009,95(1/2):175-177. [17]LI Q,YANG Y,MA J F,et al.Sulfur enhancementeffects for uranium bioleaching in column reactors froma refractory uranium ore[J].Frontiers in microbiology,2023,14:1107649.[18]马晋芳,李乾,孙静,等.某低品位铀矿微生物柱浸试验及其菌群分布规律分析[J].矿业研究与开发,2021,41(11):138-143.73。

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。

铀矿选矿过程中的生矿堆浸处理技术研究

铀矿选矿过程中的生矿堆浸处理技术研究摘要：铀是一种重要的放射性矿石，其在能源、核武器等领域具有重要应用价值。

铀矿选矿是一项关键的工艺过程，生矿堆浸处理技术是一种常用的铀矿选矿方法。

本文对铀矿选矿中的生矿堆浸处理技术进行了详细的研究和总结。

1. 引言铀是一种重要的放射性矿石，广泛存在于地球的岩石中。

其主要矿物有铀石、铀铅矿、铀钍矿等。

铀在能源领域具有重要的应用价值，可以用于核能发电。

此外，铀还可用于核武器制造、医疗、工业及科研等领域。

铀矿选矿是一项关键的工艺过程，对提高铀矿产率、降低生产成本具有重要意义。

2. 生矿堆浸处理技术的原理生矿堆浸处理技术是一种常用的铀矿选矿方法，其工作原理主要包括以下几个步骤：(1) 矿石采集和切碎：将含铀矿石从矿山中采集出来，经过粉碎设备进行切碎，使得矿石颗粒尺寸合适，便于堆积和浸出。

(2) 矿石堆积：将切碎后的矿石均匀地堆积在堆平台上，形成矿石堆。

(3) 硫酸浸出：采用硫酸对矿石进行浸出，将铀溶解出来。

硫酸浸出的条件包括浸出剂浓度、温度、浸出时间和浸出液的酸碱度等。

(4) 浸出液处理：浸出液中含有铀和杂质等成分，需要进行处理。

常用的处理方法包括中和、沉淀、离子交换和溶剂萃取等。

(5) 铀回收和产物处理：通过铀回收工艺，将浸出液中的铀分离和回收出来。

铀回收的工艺包括冷凝结晶、溶剂萃取和逆渗透浓缩等。

将产物进行处理，可得到铀化合物或其他产品。

3. 生矿堆浸处理技术的优缺点生矿堆浸处理技术具有以下优点：(1) 工艺简单：与其他选矿方法相比，生矿堆浸处理技术工艺相对简单，操作容易掌握。

(2) 节约能源：生矿堆浸处理技术能够较好地利用自然界温度和自身压力，能耗较低。

(3) 高效率：生矿堆浸处理技术能够使矿石中的铀浸出率较高，铀回收率较高。

然而，生矿堆浸处理技术也存在一些缺点：(1) 处理周期长：生矿堆浸处理技术处理周期相对较长，在确保安全的情况下，可能需要几个月甚至更长时间。

相山铀矿微生物浸出试验及机理初步探讨

相山铀矿微生物浸出试验及机理初步探讨相山铀矿是我国重要的铀矿资源之一，开发利用该矿产对我国核能产业发展具有重要意义。

然而，相山铀矿中的铀矿石存在着较高的浸出率和低的浸出效率等问题，严重制约了该矿产的开发利用。

为了解决这一问题，我们进行了相山铀矿的微生物浸出试验，并初步探讨了其机理。

首先，我们从相山铀矿中分离出一株具有铀浸出能力的微生物，并将其培养繁殖。

然后，我们将这株微生物与相山铀矿进行接触，观察并分析其浸出效果。

结果显示，经过一段时间的培养和浸出作用，相山铀矿中的铀浸出率明显提高，浸出效率也有所增加。

为了进一步探讨微生物浸出的机理，我们对相山铀矿中的微生物进行了形态观察和分子生物学分析。

通过电子显微镜观察，我们发现这株微生物表面具有一层颗粒状物质，推测可能是微生物通过分泌物质与铀矿石发生作用。

通过分子生物学分析，我们发现这株微生物属于一种革兰氏阴性菌，其基因组中可能含有一些与铀浸出相关的基因。

基于以上观察和分析，我们初步推测相山铀矿微生物浸出的机理可能是微生物通过分泌物质与铀矿石发生作用，进而促进铀的溶解和浸出。

这些分泌物质可能包括有机酸、胞外多糖和酶等，它们可以与铀矿石表面的铀离子形成络合物，使其溶解出来。

此外，微生物本身可能还具有一些特殊的酶系统，能够将铀矿石中的铀离子还原成可溶性的铀化合物。

然而，目前我们对微生物浸出机理的认识还非常有限，需要进一步的研究来验证和完善这一初步推测。

未来的研究工作可以从以下几个方面展开：进一步分析分泌物质的组成和作用机制，探究微生物与铀离子的相互作用过程，以及研究微生物浸出过程中的条件和影响因素等。

总之，相山铀矿微生物浸出试验为解决相山铀矿开发利用中的问题提供了一种新的思路。

通过进一步研究微生物浸出机理，有望为相山铀矿的高效开发利用提供科学依据，并为其他铀矿的开发利用提供借鉴。

铀矿辐射探测与生物溶浸关键技术及应用

铀矿辐射探测与生物溶浸关键技术及应用1. 引言1.1 概述铀矿是一种重要的能源矿产资源，具有广泛的应用价值。

然而，在铀矿资源的开发过程中，辐射探测与生物溶浸成为了不可忽视的关键技术。

辐射探测是通过检测铀矿中放射性元素的辐射水平来评估其质量和储量，并为开采和处理提供必要的数据支持。

而生物溶浸则利用细菌等微生物对铀矿中的金属元素进行溶解，并将其转化为可进一步提取和加工的溶液，从而实现高效、环保的铀资源利用。

1.2 研究背景随着全球能源需求的增长和对环境友好型能源的追求，对铀矿资源的开发与利用提出了更高要求。

同时，随着科技进步和技术创新，辐射探测和生物溶浸等关键技术也在不断发展和完善。

因此，深入了解和掌握这些关键技术以及它们之间相互结合的意义具有重要的理论意义和实际应用价值。

1.3 研究意义本文旨在探讨铀矿辐射探测和生物溶浸关键技术及其应用的重要性和作用。

首先，详细介绍了铀矿辐射检测方法以及辐射检测仪器的原理和应用。

然后，深入论述了新兴技术在辐射探测中的应用，体现了科技创新对传统方法的优化与完善。

接下来，重点阐述生物溶浸技术在铀矿处理中的原理、优势以及工艺流程与案例分析。

进一步，分析了将铀矿辐射探测与生物溶浸关键技术结合的意义，包括提高铀矿资源开发效率与质量、减少环境污染和安全风险等方面。

最后，在总结文章主要观点与发现结果的基础上，展示未来相关领域的发展前景和挑战，并提出对于铀矿资源可持续利用的建议和思考。

通过本文的撰写与讨论，我们将更好地理解铀矿辐射探测与生物溶浸关键技术及应用的重要性，为铀矿资源的开发与利用提供科学依据和技术支持，促进我国绿色采矿发展进步。

2. 铀矿辐射探测技术2.1 介绍铀矿辐射检测方法铀矿辐射探测技术是指通过对铀矿中放射性元素的辐射进行检测和分析，以了解铀矿资源的含量、分布和品质。

常用的铀矿辐射检测方法有α粒子探测法、γ射线探测法和中子活化分析法等。

α粒子探测法是利用固体电离室或半导体探头，通过监测铀矿样品中发出的α粒子数量来确定其含量。

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。

某铀矿石微生物浸出工艺实验研究

ｒｔｏ，ａｉｏｕｐｉｎｒｔｏ，ｔｈｅｍｅｎｏｌｇｎｎｒｅ．ＴｈｅｒｓｌｓｉｄｉａｅｔｔｉＳｆａｉａｉｃｄｃｎｓｍｔｏａｉｈｅｐｎｏｎｏｆｃｏｇｉｇａｄｈａｄｎｅｕｔｎｃｔｈａｔｅｓ－
ｂｌｏａａｔｒｕｍｔｐＨ一２４５。ｎｈｅ１ｅｔｄｄｂｃｅｉａ．ａｄｔ０
ｓｒｙｃｐａｉｙｃｎｌａｏａｂｅｔｒｒｓｌ．ｐａａｃｔａｅｄｔｔｅｅｕｔ。
比的比较，实验进行过程中基本按照方案执行。在
２２实验过程．
１３号相似，、、２４号相似。典型的１柱子的酸化过号
程见图１。从图１可看出：酸化过程中，着溶浸液随
从柱顶渗滤到柱底，出液的ｐ随之升高，浸Ｈ其值可
ｐ降为２４Ｈ．５时开始加菌的方案是可行的，且在菌浸阶段采用１的喷淋量连续喷淋可以达到较好并ｏ
的效果。
关键词：生物浸铀；矿石；出率；出周期；微铀浸浸耗酸率中图分类号：８；２２１ＴＦ８ＴＬ１．文献标识码：Ａ文章编号：０７７４（０００～０３ —０１０ — ５５２１）５０２４
（ｃｏｌｆＣｉｉａｄＥｎｉｏｍｅｔｌＥｎｉｅｒｎＳｈｏｖｌｎｖｒｎｎａｇｎｅｉｇ，ＥａｔＣｈｉａＩｓｉｕｅｏｅｈｏｏｙ，Ｆｕｈｕ３４０ｏｓｎｎｔｔｔｆｔｃｎｌｇｚｏ４００，Ｃｈｉａｎ）

细菌堆浸浸铀技术的发展及展望2

第17卷第6期 2008年6月中国矿业C HINA MINING MA GAZINEV o l.17,N o.6Jun 2008细菌堆浸浸铀技术的发展及展望苑俊廷,孙占学(东华理工大学土木与环境工程学院,江西抚州344000)摘要:细菌堆浸浸铀技术是从贫矿、废矿和复杂矿中回收铀金属的一种简单易行的生产工艺。

本文主要介绍了国内外细菌堆浸浸铀技术的发展历程、实际应用状况、目前存在的问题以及发展趋势。

关键词:铀矿石;堆浸;细菌浸出;细菌氧化;氧化亚铁硫杆菌中图分类号:T D983 文献标识码:B 文章编号:1004-4051(2008)06-0045-04The developments and prospects of bio -heap leachinguranium technologyY U A N Jun -ting,SU N Zhan -xue(Depar tment o f Civil Engineering and Envir onmenta l Eng ineering ,EastChina Institute of T echnolog y,Fuzhou 344000,China)Abstract:T he technolog y o f Bio -heap leaching uranium is a simple and feasible product ion pro cess w hich recover s ur anium metal fro m depleted ,w aste and complex uranium m ine .T his paper ma inly intr o -duces dev elo pment pr ocess,the actual applicatio n,ex isting pro blems and dev elopment tr end o f domestic and fo reig n Bio -heap leaching ur anium techno lo gy.Key words:uranium or e;heap leaching;bio -leaching;bio -o x idat ion;thiobacillus ferro ox idans收稿日期:2008-03-18作者简介:苑俊廷(1984-)男,山西忻州人,在读硕士研究生。

某铀矿床矿石堆浸粒度浅析_唐泉

Keywords: Heap leaching, U ranium ore, Economical par ticle size
堆浸技术能处理常规工艺不能经济处理的贫矿、表外矿, 也可用于处理富矿。它具有减少投资、降低吨金属生产成本、减少环境污染、提高经济效益、提高资源利用率等特点。目前我国的一些矿山已把它应用于工业生产。由于各矿山的具体情况不同, 因此, 对该矿山堆浸中的某些问题进行针对性的试验研究是必要的。该矿山自建矿以来一直从事常规开采, 随着开采深度不断增加, 开采成本也随之增加, 且矿石品位也越来越低, 这样吨金属生产成本不断提高。为了降低生产成本, 采用堆浸技术是有效的方法之一。 1 进行粒级试验的必要性
布液强度: 10~ 25L / m2#h;
液固质量比: 310B1~ 415B1; 溶浸剂: Q ( H2SO4) = 8~ 45g/ L; pH 值: 210 ? 015; 浸出时间: 70~ 120d。
柱号
1 2 3 4
表 2 各柱装矿情况
粒径/ mm
< 30 < 20 < 10 <5
m ( 矿石) / kg
72
度、矿石的粒度、引起分子扩散的浓度梯度等。其中矿石粒度这一因素既影响堆浸中的化学反应速率, 也影响物质的扩散传质速率。而在堆浸工业生产中, 最易人工控制的因素是矿石的粒度。另一方面, 前人做过不少试验, 得出溶浸液的临界( 最佳) 流速与矿石的等效粒径之间的经验公式:
K 渗= 617 @ 105dpV 临 / ( 1- v临) 式中 K渗 ) ) ) 矿堆的渗透率;
的关系见表 3; 浸出率与粒度的关系见图 1。各柱的浸出情况见图 2。
样号

微生物浸出技术在铀矿开采中的应用

20江西化工2019年第3期微生物浸出技术在铀矿开米中的应用王廷健（东华理工大学水资源与环境工程学院，江西南昌330013）摘要:随着铀矿矿资源在国防事业和核电事业崛起，与日俱增的需求量与逐年下降的高品位、易开采的铀矿储存量之间的矛盾越演越烈，然而，微生物与矿产资源的有机结合不但缓解了这对矛盾的加剧，同时也弥补了许多传统的酸法、碱法采铀的短板,微生物地浸采铀的问世，不但在工艺流程方面简化了井巷工程、矿石搬运等，对于矿区的污染程度也得到了控制。

关键词:沥青铀矿微生物浸出技术0引言我国是一个铀矿资源十分丰富的国家，目前已探明储量高居世界前十⑴。

铀矿不但是国家核实力发展的保障能源之一，也是电力发展最高效的能源之一。

广泛分布于花岗岩型、火山岩型和前寒武系不整合脉型、砂岩型等铀矿床中的沥青铀矿作为提取铀最主要的矿物原料具有很大的开发潜力⑵。

随着环境友好型的绿色发展模式的到来,传统的铀资源开采方式短板问题，兼备环保及高效两大特色的微生物浸铀技术便应运而生。

尤其是在上世纪中期，微生物浸出技术在铜、金等矿山处理方面的工业推进，使得其在采铀工艺中的应用成为人们关注的热题。

微生物冶金技术是近代学科交叉发展生物工程技术和传统矿物加工技术相结合的一种新工艺。

面对日趋枯竭的资源和环境友好型时代的到来,集高效、环保、经济于一体的资源开发模式已成为二十世纪以来的热门课题之一。

主要针对传统的铀资源开采的短板，微生物溶浸技术已在实践问世。

铀矿资源是我国国防硬件提升及核电软实力发展的工业原料之一，其对于我国的高能低耗发展前景有着里程碑意义。

但是，在铀矿资源的开发过程中，不但面临着传统矿产资源开采技术瓶颈、成本问题。

例如大部分矿产资源分布在西北部偏远地区，一方面在偏远地区地质资料稀缺,水文地质条件复杂等，再者，偏远地区交通运输能力也是限制铀矿资源开采过程中的基础建设、资源运输等的重要因素。

而微生物开采技术避开了传统开采的井巷工程、矿石搬运等流程，不但在设备方面降低了成本，还减少了所需劳动力。

细菌对铀矿石堆浸过程中的胶体阻滞及机理研究

细菌对铀矿石堆浸过程中的胶体阻滞及机理研究随着现代核工业的快速发展，铀作为核燃料的一种重要能源正逐步耗竭，造成低品位铀矿的大量积累，而这些铀矿中仍留有大量的铀，放置不处理会对自然环境及人类健康带来持久性的放射性危害。

生物浸矿技术由于其经济、环保等优势已被广泛应用于矿石研究中。

但铀矿生物浸出是一个非常复杂的物理、化学、生物作用过程。

在浸出过程中会产生胶体，阻碍铀酰离子的迁移，导致铀浸出率不高，浸出周期延长，造成经济负担和环境压力。

因而，研究浸出过程中各因素对胶体形成影响，以及其对铀矿浸出的阻滞机理具有重要的意义。

本文以中国南方某铀原矿为研究对象，采用从南华大学溶浸采矿技术重点实验室取得的嗜酸氧化亚铁硫杆菌为试验用菌，对其进行培养以及由于浸矿研究。

细菌培养试验考察了温度，培养基硫酸浓度对细菌生长活性的影响。

试验结果表明：在培养温度为30℃，培养基硫酸浓度为2.5g/L时，细菌生长活性最好，繁衍至对数期的时间最短。

静态细菌辅助浸出试验考察了温度，溶浸剂硫酸浓度以及细菌加入量对胶体成量的影响。

试验结果表明：在浸出温度为30℃，溶浸剂硫酸浓度为10g/L，细菌投加量越多，浸出形成的胶体量就越高。

动态小柱细菌辅助浸出试验主要考察了溶浸剂硫酸浓度、氧化剂、细菌的添加对浸出过程中浸出液pH值、Eh值、浸出液铀浓度、胶体量以及胶体载铀量的影响。

试验结果表明，随着浸出时间的延长，浸出液pH值先迅速降低最后保持平稳，Eh值先上升再呈下降趋势，铀浓度先迅速下降再保持平稳，胶体载铀量和铀浓度变化趋势一致，胶体量先上升后下降。

加有细菌的浸出液各指标与未加细菌的相比：其pH要低些，浸出液的Eh值以及铀浓度都相对较高，胶体量在前期比未加细菌的要低，而胶体载铀量在前期比未加细菌的要低些，表明At.f对铀矿浸出促进作用。

氧化剂H2O2试验结果表明，H2O2促进能够促进矿石浸出。

进一步讨论了胶体的阻滞作用机理。

SEM/EDS图谱显示，胶体表面凹凸不平，附着有许多交联的条片状晶体，比表面积较高；胶体上包含有U的特征峰。

含铀废矿石细菌堆浸试验_袁保华

DOI:10.3969/j.issn.1007-7545.2011.04.008含铀废矿石细菌堆浸试验袁保华,孙占学,史维浚(东华理工大学土木与环境工程学院,江西抚州344000)摘要:采用05B 混合菌种对含铀废石进行堆浸回收铀的可行性研究,并确定该废石细菌堆浸工艺流程与工艺参数。

结果表明:05B 菌种组合具有优良的适应性、活性和很强的耐氟性,能完全适应该废石细菌堆浸的要求。

渣计铀浸出率为50 0%,渣品位已达到环境允许要求(0 01%)。

堆浸试验酸耗2 6%,浸铀期146天,每吨含铀废石消耗硫酸亚铁12kg 。

关键词:微生物浸铀;含铀废石;铀;堆浸中图分类号:T F 88 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2011)04-0026-04S tudy on Uranium Recovery from Uranium Containing WasteDump Using Heap BioleachingYU AN Bao hua,SUN Zhan xue,SH I Wei jun(School of Civil and Environmental En gineering,Eas t Chin a Institute of T echnology,Fuz hou,Jiangxi 344000,Chin a)Abstract:The feasibility o f ur anium containing w aste dump bioleaching using 05B mix ed strains w as stud ied,and the technolog ical process and technical parameters w ere determined T he results indicated that 05B m ixed strains w as o f fine adaptability ,activity and high tolerance o f fluorine and suitable for uranium containing w aste dump bio leaching The leaching r ate value o f 50 0%w as achiev ed,and the uranium con tent in the heap leaching residue met the enviro nm ental requirem ent (0 01%) The ex periment w as com pleted in 146day s,the FeSO 4 7H 2O consumptio n w as 12kg per ton of ur anium containing w aste dump,and sulfur ic acid consumption rate w as 2 6%Key words:Uranium bio leaching;U ranium containing w aste dum p;U ranium;Dum p leaching 基金项目:国家科技部国际合作计划项目(2008DFA71760)作者简介:袁保华(1986-),男,江西抚州,硕士研究生微生物浸矿技术是近几十年来兴起的以湿法冶金和微生物学为基础的一门新兴交叉学科[1-2]。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

技术的研究。
１微生物堆浸
工艺简单、投资少、资源利用率高、管理简单等诸多优点而被广泛应用于金、、、以及稀土矿石等银铜铀
矿Ｌ，得了良好的经济效益和社会效益，Ｌ取Ｉ使许多矿
山走出了困境。
细菌冶金是利用细菌或其代谢产物所引起的生物化学氧化过程对矿物（尤其是硫化矿）进行的氧化等化学作用，是从矿石中溶浸目的矿物的过程。该技术是近几十年来兴起的以湿法冶金和微生物学为基
态存在，四价铀在表生环境中一般不单独存在，总它
是同氧结合成非常稳定的铀酞络阳离子。铀的化合物以氧化态为正六价最稳定，主要的氧化物为ＵＯ
（棕色）Ｕ３暗绿色）Ｕ橙黄色）铀的原生暗、Ｏ（和Ｏ（。
矿物有：沥青铀矿、品质铀矿、混合氧化钛铀矿、水硅铀矿、些含铀酰阳离子的钒钾铀矿、钙铀矿、某磷铀云母类矿物及铀含水氧化物。含有铀酰阳离子的矿
一
ＤＣＳｉｎｏｔｅＢｉ－ｅｐＴｃｎ１ｇｏｒｎｔｒｉＵＳｏｎｈＨａｅｈｏｏｙｆＵａｉｍＯｅＳｏｉ
徐荣城
ＸｕＲｏｇｈｎｎｃｅｇ
（江西省核工业地质局二六三大队，江西吉安３１０）３３０（ａｇｉｒｖｎｅ６ｒａｅｃａｅｌｇｃｌｕｖｙｉｇｉＪＡ３０）Ｊｎｘｏｉｃ３ｉｄｌｒｏｏｉａＳｒｅ，Ｊｎｘｉｎ３０ｉＰ２ＢｇＮｕｅＧａ ’ １３
下反应：
７ｆ
铀矿
石
冶领域热点。堆浸在铀、、铜金等金属的提取上获得
工业应用，对于锌、、、等金属的生物提取技术镍钻铀亦得到研究。自１８以来，９０年智利、国、美澳大利亚等国相继建成大规模铜矿物堆浸厂。加拿大用细菌浸铀的规模最大、最久，９６年产铀３０吨。历史１８６美
面通过分子扩散，经矿石中的孑隙和毛细裂隙渗透Ｌ
础的一门新兴交叉学科［对于特贫或有害元素包３１，裹型矿石的合理开发、应用极为有效。许多微生物可
以通过多种途径对矿物作用，将矿物中的有价元素
（如铜、）铀等转化为溶液中的离子，利用微生物的这种性质，结合湿法冶金等相关工艺，形成了生物冶金技术【４］。细菌浸矿被广泛用于低品位铀、金矿石铜、的浸出，特别对含硫化物（如黄铁矿）的矿石尤其有效，使得一些低品位的矿石能得到充分利用【５】。２微生物浸铀技术在国内外的发展
ＫｅｗｏｒｓＵｒｎｕＯｒ：ａｅｃｉｇＢｉｌａｈｎｙｄ：ａｉｍｅＨｅｐＬａｈｎ；ｏｅｃｉｇ
０引言
部再扩散流出外表（内扩散）进入流动的液体中，，形成浸出富液（外扩散）从而达到提取有用金属的目，的嘲。堆浸工艺主要针对的是低品位的矿物，且以其
３２３合作用机理．－混
３１的天然存在形式．铀
在浸矿的实际过程中，直接作用和间接作用往往是同时存在的，不过有时以直接作用为主，而有时以间接作用为主。研究人员曾采用在培养基中加铁或不加铁，用细菌无法穿透的半透膜包裹矿样或不包裹，接种或不接种细菌几种条件进行交叉试验。通过试验结果比较，最终证实了细菌的直接作用和问接作用同时存在且都起着重要作用。４微生物浸铀工艺影响因素金属矿物的微生物浸出和化学浸出有所不同。
浸技术浅议
采用细菌浸出，９５１７年产铀量达到３吨。５葡萄牙在
１５就有一个铀矿采用细菌浸出进行生产，浸９９年铀
出率达６％￣００８％。
３．．２间接作用机理２指矿石在微生物代谢过程中所产生的硫酸高铁和硫酸作用下发生的化学溶解作用。还是以黄铁矿
学、生物工艺学、电化学、矿物学、冶金学等多门学
科。因此，微生物浸出不仅与微生物本身特性有关，
还受浸出环境等诸多因素控制，如矿石性质、环境温
度、介质ｐＨ值、ｈ、Ｅ值通气量及有害离子等。
４１石性质的影响．矿
矿石的物理化学性质如矿石粒度、化学成分以
到矿物内部，并排出原有的孑隙液（Ｌ内扩散）渗人的。溶剂与矿石中的有用成分发生化学反应，使其中有
用成分由固相转入液相，生成新的可溶性金属盐类
孔隙液，并逐渐加浓。这种新的孔 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ液从矿物颗粒内
】３８
１４９７年，美国ＣｌｒＨｎｌ从矿ｌ酸性坑ｏｍｅ和ｉｋｅｌｌ水中分离鉴定出氧化亚铁硫杆菌，证实了微生物并在浸出矿石中的生物化学作用。近年来，国外该技术的研究与应用已成为矿在
摘
要：铀矿石微生物堆浸是将细菌冶金技术与铀矿石堆浸工艺相融合的一项工艺技术，文介绍了铀本
矿石微生物堆浸的发展、原理及影响堆浸效率的因素。关键词：铀矿石；堆浸；细菌浸出
中图分类号：Ｌ１Ｔ２２文献标识码：Ａ文章编号：６１７２２１）３０３ —３１７－９（０２０．１８０４
ｎｌｇｔａｉｍｒｅｐｌａｈｎｇｐｏｅｓＴｈｓａｔｃｅｄｓｒｂｅｈｅｄｖｌｐｅ，ｒｎｃｐｌｓａａｔｒｈｔｏｏｗｉＵｒｎｕｏｅｈａｅｃｉｒｃｓ．ｉｒｉｌｅｃｉｓｔｅｅｏｍｎｔｐｙｈｉｉｅｎｄｆｃｏｓｔａ
堆浸又称 “ 置浸出”是一种将采出的矿石破堆，
碎到一定粒度（或不破碎）后堆置起来，并将浸出剂均匀地浇在堆体上，浸出剂流经堆体并将铀浸出，以获得含铀浸出液的方法【】１。其浸出剂的作用机理是溶浸液中的化学溶剂在通过矿石堆时，由于对流扩散和水动力学扩散，从溶浸液主体中得到扩散，并吸附在矿物颗粒表面（外扩散）然后溶液再从颗粒表，
成功。
３微生物浸铀机理
２ｃＯ＋Ｈ２ＯＦＳ４２Ｓ４
（）３
细菌氧化作用：
ｒｆ．
Ｃｕｅ２０２Ｈ２ＦＳ＋ＣＳ＋２（）ＦＳ＋３＋２０ｅ０４ｕＯ４Ｈ２４Ｏ
问接作用就是上面两个化学反应反复不停地进行下去。
作用机理，即直接作用机理、间接作用机理和混合作
用机理。
３．直接作用机理．１２即浸矿细菌附着在矿石表面与矿石中的硫化矿
物发生作用，矿物氧化溶解。以氧化亚铁硫杆菌使为例，有氧及水存在的情况下，在对黄铁矿将会有如
ｉａｔｈｆｃｅｃｆｅｐｌａｈｎｆｈｃｏｉｌｅｐｌａｈｎｆｒｎｕｏｅｍｐｃｅｅｉｎｙｏｈａｃｉｇｏｔｅｍｉｒｂａａｃｉｇｏｕａｉｍｒ．ｔｉｅｈｅ
微生物
堆
２ｅ２７２２Ｉ－ＦＳ４２２ＯＦＳ＋０＋ｔＯ－２ｅＯ＋ＨＳ４２－￣
７ｆ
（）１
国在浸取铜矿石时用细菌法回收其中的铀，９３１８年
产值已达９００万美元【，０６】国的埃卡尔耶尔铀矿。法
ＣＦｓ＋０＋Ｈ０Ｆｓ４ＣＳ４２ｔ（）ｕｅ２３２２２ｅ０＋ｕＯ＋ｔ０２２
微生物浸出是一个更复杂的化学浸出过程，在这个过程中既有微生物生长繁殖和生物化学反应，又有浸出剂和矿物的化学反应。微生物浸铀涉及微生物
铀是银白色的活泼金属，地壳中的平均含量在
为４／岩石。铀在自然界主要呈四价和六价两种价ｇｔ
ＡｂｔａｔＭｉｒｂａｅｐｌａｈｎｆｒｎｕｏｅｉｃｎｌｇａｏｉｅｃｅｉｌｔｌｒｉａｃ — ｓｒｃ：ｃｏｉｌａｃｉｇｏａｉｍｒａｔｈｏｏｙｔｔｍｂｎｓＢａｔｒａｌｇｃｌｅｈｈｅｕｓｅｈｃａｍｅｕｔ
～
及矿浆浓度等都将影响细菌与矿物的作用，从而影响铀的浸出率。影响浸出速率的决定因素是矿物的
性质。一般说，石粒度越细，对表面积越大，矿相越
依靠硫化物、Ｓ及Ｆ斗氧化反应取得能源的好氧细ｅ菌，以在这类细菌的培养和浸出作业中，所充分供气是很重要的。细菌浸出过程中，在矿石中的有害离子成分也会不断地浸出，因此溶液中的有害离子浓度也不断增加。使细菌在这样的溶液中生长活动，为要