低品位铀矿渣微生物间歇喷淋浸出工艺.pdf

4 2 ‘ 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 0 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 I ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．1 0 ．0 1 2 低品位铀矿渣微生物间歇喷淋浸出工艺 黄军荣，李江，郭勤，王学刚，孙占学 东华理工大学，江西抚州3 4 4 0 0 0 摘要对某铀矿堆浸尾渣进行了不同喷淋间隔的微生物柱浸试验，3 个柱每次的喷淋量都为2 ％，喷淋制 度采用喷淋6h 间隔分别为1 8 、4 2 、6 6h 。结果表明，经过3 0 0 天的喷淋以及1 0 0 天的放置后洗堆，铀浸 出率分别达到8 7 ．8 3 ％、7 7 ．2 3 ％、8 0 ．6 0 ％，浸出溶液铀浓度大于5 0m g ／L 。 关键词低品位铀矿渣；微生物浸出；间歇喷淋 中图分类号T L 2 1 2 ．1 2文献标志码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 1 0 0 0 4 2 0 3 I n t e r v a lS p r a y i n gB i o l e a c h i n gP r o c e s so fL o w G r a d e U r a n i u mH e a pL e a c h i n gR e s i d u e H U A N GJ u n r o n g ，L IJ i a n g ，G U OQ i n ，W A N GX u e g a n g ，S U NZ h a n x u e E a s tC h i n aI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y ，F u z h o u3 4 4 0 0 0 ，J i a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t T h el o wg r a d eu r a n i u mh e a pl e a c h i n gt a i l i n gw a sc o l u m nb i o l e a c h e dw i t hd i f f e r e n ts p r a y i n gi n t e r v a l s ．T h es p r a ya m o u n to ft h r e ec o l u m n si s2 ％e a c ht i m e ．T h es p r a y i n gi s6hi nd u r a t i o nw i t hi n t e r v a l so f 1 8h ，4 2h ，a n d6 6hr e s p e c t i v e l y ．T h er e s u l t ss h o wt h a tu r a n i u ml e a c h i n gr a t ei s8 7 ．8 3 ％，7 7 ．2 3 ％，a n d 8 0 ．6 0 ％r e s p e c t i v e l ya f t e r3 0 0 一d a yo fs p r a y i n ga n d10 0 一d a yo fp l a c e m e n ta n dw a s h i n g ．T h eu r a n i u mc o n c e n t r a t i o ni n1 e a c h i n gs o l u t i o ni s5 0m g ／La b o v e ． K e yw o r d s l o w g r a d eu r a n i u ms l a g ；b i o l e a c h i n g ；i n t e r v a ls p r a y i n g 现在国内有不少铀矿山对0 ．1 ％～0 ．3 ％的低 品位铀矿石采用堆浸[ 1 ‘3 1 或者渗滤浸出工艺[ 4 巧] 回收 铀，在浸出尾期当矿石品位降低至0 ．0 2 ％左右时， 浸出溶液铀浓度会低于2 0m g ／L ，不利于吸附，同时 尾期浸出时间也过长。因此，很多矿山将低于 0 ．0 2 ％的矿渣作为尾渣废弃，从而造成浪费资源。 如果能将品位在0 ．0 3 ％～0 ．0 1 5 ％的矿渣用极低的 成本进一步回收铀资源，能够有效缓解我国铀金属 资源紧张的局面。微生物冶金技术具有投资少、成 本低的优点，在处理这类超低品位矿石方面具有很 大的优势[ 6 1 1 | ，但从0 ．0 2 ％左右的铀矿渣中进一步 回收铀尚未见报道。 1 试验矿样和微生物菌株 试验矿样来自江西某铀矿石吨级微生物柱浸试 验尾期水洗出堆后的矿渣，铀品位0 ．0 2 2 6 ％，粒径 一5m m 。试验菌株来源于东华理工大学核资源与 环境试验室保存的专利菌株0 5 B 一1 ，该菌株是从某 铀矿筛选到的混合菌群，主要由A c i d i t h i o b a c i l l u s f e r r o o x i d a n s 、l e p t o s p i r r i l l u ms p 、A c i d i 娩i o 坛c i Z l u st h i o o x i d a n s 等构成，该菌群经过驯化和诱变，铁 氧化速率能达到0 ．3g ／ L h 。 2 试验工艺流程 采用自行设计的①1 0 0m m 10 0 0m m 有机玻 收稿日期2 0 1 3 0 3 2 2 基金项目国家科技部国际合作项目 2 0 1 1 D F R 6 0 8 3 0 ；江西省教育厅科技项目 G J J l 2 3 9 2 作者简介黄军荣 1 9 8 6 一 ，男，江西抚州人，硕士． 万方数据 2 0 1 3 年第1 0 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 3 璃柱，2 根柱串联在一起组成一根2 ．0I T I 长的试验 柱。试验分为3 个对比组，编号为Z Q l ，Z Q 2 ，Z Q 3 。 每个柱子装矿石2 0k g 。试验分为4 个阶段植 菌、浸出、放置、洗堆。 植菌阶段前5 天用培养好的菌液以5 ％的喷 淋量喷淋，喷淋1 2h 间隔1 2h 。之后Z Q l 、Z Q 2 、 Z Q 3 采用喷淋6h 分别间隔4 2 、6 6 、9 0h 的喷淋方 案继续喷淋，喷淋2 0 天后细菌接种结束，日喷淋量 为2 ％。 浸出阶段采用各柱自身的浸出液经过树脂处 理后得到的尾液补加一定量的清水调节p H 之后喷 淋，Z Q l 、Z Q 2 、Z Q 3 采用喷淋6h 分别间隔4 2 、6 6 、 9 0h 的喷淋方案，喷淋量为2 ％，喷淋2 7 0 天，每天 记录出液量并分析铀浓度。 放置阶段浸出阶段结束后室温放置1 0 0 天，柱 子两端用薄膜封口，防止水分过度蒸发。 洗堆阶段放置过程结束后洗堆，前7 天用p H 1 - 3 ～1 ．9 的稀硫酸溶液以5 ％的喷淋量喷淋1 2h 间隔1 2h ，后3 天用5 ％的清水喷淋除去矿石中的 余酸，取样并结束试验。 3试验结果与分析 3 ．1 铀浸出率 图1 为3 个柱子的铀浸出率曲线。 j 1 1 f l I S { I f i j I ．{ I { J { j JH } j f 时M ／L | 图13 个柱子的铀浸出率曲线 F i g ．1 C u r v eo fu r a n i u ml e a c h i n g r a t eo ft h r e ec o l u m n s 由图1 可见，前5 0 天累计浸出率和喷淋的总液 量成正比，5 0 天后由于停喷时间的不同，细菌的生 长条件发生改变，铀的浸出随之呈现不同的趋势。 Z Q l 由于停喷时间最短，喷淋总量最大，矿石铀的 浓度梯度差比较大，利于铀的扩散，浸出率一直领 先。Z Q 2 停喷时间小于Z Q 3 ，喷淋总量大于Z Q 3 ， 但是由于它停喷的时间小，在矿石表面繁殖的细菌 会比较容易地被浸出液带出，细菌作用的时间比较 短，最后Z Q 3 的浸出率渐渐反超Z Q 2 。 3 ．2 浸出液中铀浓度 图2 为3 个柱子的净出铀浓度曲线。 图23 个柱子的单次喷淋铀净浸出浓度曲线 F i g ．2 C u r v eo fu r a n i u mc o n c e n t r a t i o ni n s o l u t i o no ft h r e ec o l u m n s 由图2 可知，试验的前3 0 天，采取间歇喷淋机 制铀浓度可以达到2 0 0m g ／L ，之后迅速降低。在 1 0 0 ～1 7 0 天，由于矿石表面细菌的生长，作用于矿 石内部，加速难溶矿物的溶解，铀的浓度都有较大提 高。Z Q l 由于停喷间隔时间比较短，铀浓度一直维 持在5 0m g ／L 左右，Z Q 2 停喷时间中等，铀浓度维 持在5 0 ～9 0m g ／L ，Z Q 3 停喷时间最长铀浓度能达 到7 0 ～1 3 0m g ／L 。 3 ．3 浸出酸耗 图3 为3 个柱子的浸Ⅲ酸耗f } } 1 线。 冀卦乎荔到 ∽l t l 』- z Q l 一z Q 2 一z Q 3 图33 个柱子的耗酸率曲线 F i g ．3 C u r v eo fa c i dc o n s u m p t i o n r a t eo ft h r e ec o l u m n s 由图3 可见，试验过程酸耗随喷淋总量的增加 而增大，在洗堆阶段有较大增幅。但整个浸出过程 中酸耗很低，Z Q l 、Z Q 2 、Z Q 3 的累计酸耗分别为 0 ．4 1 7 ％、0 ．3 7 4 ％、0 ．3 4 2 ％。主要原因是尾矿渣在 万方数据 4 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 0 期 常规浸出时已经进行过酸化，其次是采用细菌浸出 工艺，细菌能利用矿石内部的硫化矿物产生一定量 的硫酸，达到省酸的目的。 3 ．4 液固比 图4 为液固比曲线，在洗堆过程有明显增幅。 Z Q l 、Z Q 2 、Z Q 3 的液固比分别为3 ．6 1 、2 ．6 0 、2 ．1 7 。 j l H l】j 12 12 S 3 w { 5 f lH }‘S 时问／d 图43 个柱子的液固比曲线 F i g ．4 C u r v eo fr a t i oo fl i q u i dt os o l i d o ft h r e ec o l u m n s 3 ．5 讨论 本次试验的矿石来自堆浸洗堆后堆弃在尾矿 场，由于原矿堆浸过程中进行过酸化，本次试验不需 要再次酸化，只进行植菌，植菌成功后采用尾液循环 喷淋，喷淋过程中补加少量的硫酸，使得出液p H 维 持在2 ．0 左右。试验过程中出液E h 明显高于进 液，出液E h 一直保持在5 5 0m V 以上，出液铀浓度 大于5 0m g ／L ，酸耗小于0 ．4 2 ％，液固比小于3 ．7 。 因此微生物间隔喷淋浸出能够在极低的酸耗和液固 比情况下回收可观的铀资源。试验结果表明，如果 在常规堆浸或者渗滤浸出尾期，将矿石转移至防腐 防渗的尾矿场，构建大型尾矿矿堆，采用微生物间歇 式浸出工艺，利用常规堆浸生产过程产生的尾液进 行喷淋，不仅能有效的回收铀，将矿渣铀品位降低至 0 ．0 0 2 ％左右，提高资源利用率，减少铀矿堆浸浸出 周期，产生高E h 的浸出液还能作为氧化剂喷到常 规堆浸前中期堆中，有效地降低生产成本。 4结论 1 对品位为0 ．0 2 2 6 ％的矿渣采用不同间歇的 喷淋方案用微生物浸出4 0 0 天后，铀浸出率分别达 到8 7 ．8 3 ％、7 7 ．2 3 ％和8 0 ．6 0 ％。浸出液中的铀浓 度维持在5 0 ～1 5 0m g ／L ，适合采用离子交换树脂吸 附，并且具有较高的吸附容量。 2 对低品位堆浸尾渣，采用小喷淋量、间歇式喷 淋微生物浸出工艺可以有效降低液固比和酸耗，成 本低、浸出效果好，能有效降低堆浸尾渣的铀品位， 提高铀资源回收率。 参考文献 [ 1 ] 王德义，谌竞清，赵淑良，等．铀的提取与精制工艺学 E M ] ．北京原子能出版社，1 9 8 2 1 2 4 1 2 8 ． [ 2 ] 武翠莲，卢一民，薛永社，等．某铀矿石酸法堆浸试验研 究[ J ] ．铀矿冶，2 0 1 2 ，3 1 1 2 7 3 0 ． [ 3 ] 胡凯光，胡银才，李建华，等．云南临仓某铀矿床矿石圆 柱样室内浸出试验[ J ] ．铀矿冶，2 0 0 4 ，2 3 2 8 9 9 2 ． [ 4 ] 蔡春晖．抚州矿铀矿石渗滤浸出工业性试验研究[ J ] ． 铀矿冶，2 0 0 2 ，2 1 2 8 5 8 8 ． E 5 1 樊保团，蔡春晖，刘建，等．抚州铀矿石细菌渗滤浸出扩 大试验[ J ] ．铀矿冶，2 0 0 6 ，2 5 3 1 2 7 1 3 2 ． [ 6 ] 李江，刘亚洁，车江华，等．微生物柱浸法从铀矿石堆浸 尾渣中回收铀的研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 1 1 3 7 4 0 ． [ 7 ] 李江，郭勤，饶军，等．充气量和补铁对嗜酸菌群铁氧化 速率的影响E J 3 ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 7 3 0 3 3 ． [ 8 ] 李江，饶军，刘亚洁，等．高氟铀矿石微生物堆浸工业试 验[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 7 2 6 2 9 ． [ 9 ] 张亚鸽，孙占学，史维竣．某铀矿石微生物浸出工艺试验 研究[ 刀．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 5 3 2 3 5 ． [ 1 0 ] 王学刚，刘金辉，李学礼，等．低品位铀矿石细菌浸出试 验研究E J 3 ．金属矿山，2 0 0 9 1 1 1 7 9 1 8 2 ． [ 1 1 ] 翟东亮，孙占学，李学礼，等．某铀矿石微生物浸铀酸度 试验[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 2 6 6 6 8 ． 万方数据