黄铁矿筑堆方式对微生物浸铀的影响.pdf

2 0 1 3 年1 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 2 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 1 ．0 0 9 黄铁矿筑堆方式对微生物浸铀的影响 文冬林，孙占学 东华理工大学，江西抚州3 4 4 0 0 0 摘要在黄铁矿混合筑堆、顶置筑堆和分层筑堆三种情况下，通过柱浸方式对铀矿石进行微生物浸铀试 验，探索微生物浸铀中黄铁矿的最佳筑堆方式。结果表明，混合筑堆、顶置筑堆、分层筑堆的渣计浸出率 分别为8 9 ．1 2 ％、8 4 ．3 7 ％、8 5 ．4 7 ％，与顶置筑堆和分层筑堆的柱浸相比，混合筑堆对微生物浸铀具有强 化作用。 关键词铀矿石；微生物浸出；柱浸；黄铁矿；筑堆方式 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 0 1 0 0 2 7 0 3 E f f e c to fH e a p i n gM e t h o d so fP y r i t eo nU r a n i u mB i o l e a c h i n g W E N D o n g l i n ，S U NZ h a n g 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 eu r a n i u mo r ew a sh i o l e a c h e dw i t hc o l u m nl e a c h i n gi nw a y so fm i x t u r eh e a p i n g ，o v e r h e a d h e a p i n ga n ds e g r e g a t i o nh e a p i n g ．T h eb e s tw a yt Oc o n s t r u c tp y r i t eh e a pw a ss t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o w t h a tt h eu r a n i u ml e a c h i n gr a t eo fm i x t u r e ，o v e r h e a da n ds e g r e g a t i o nh e a p i n gi s8 9 ．12 ％，8 4 ．3 7 ％，a n d 8 5 ．4 5 ％r e s p e c t i v e l y ．M i x t u r eh e a p i n gh a sa ni n v i g o r a t i n ge f f e c to nu r a n i u mb i o l e a c h i n gc o m p a r e dw i t ho v e r h e a da n ds e g r e g a t i o nh e a p i n g ． K e yw o r d s u r a n i u mo r e ；b i o l e a c h i n g ；c o l u m nl e a c h i n g ；p y r i t e ；h e a p i n gm e t h o d 铀矿石细菌堆浸工艺结合了堆浸工艺和细菌浸 出的优点[ 1 ≈] 。某铀矿石因含有耗酸性物质，影响矿 石中四价铀的氧化，而黄铁矿在细菌的作用下能产 酸H ‘5 j 。因此，本文从总浸出率、总酸耗及泥化板结 等指标来考察黄铁矿筑堆方式对微生物浸铀的影 响，进而确定黄铁矿最佳的筑堆方式。 1 试验部分 1 ．1 试验矿样 铀矿石来自于南方某铀矿床，铀品位为 0 ．1 6 8 ％，其它成分 ％ A 1 。0 39 ．1 6 4 、F e O 。 0 ．7 4 3 、F e O0 ．6 7 2 、P 。O 。0 ．5 2 5 、C a O 、5 ．5 8 2 、S i 0 5 9 ．5 6 、T i 0 20 ．1 0 7 、M g O1 ．1 3 8 、N a 2 09 ．5 3 6 、K 2 0 5 ．0 2 1 、M n O0 ．4 5 6 、C 0 21 ．1 5 、S ”0 ．2 9 3 、S 6 0 ．0 8 7 。试验共需3 个柱子，矿柱编号分别为Z Q l 、 Z Q 2 、Z Q 3 ，每个柱子的矿样质量9k g ，粒径均小于8 m m ，矿样的粒径筛分结果见表1 。黄铁矿来自广东 某硫铁矿公司，F e S 含量4 1 ．6 ％。添加黄铁矿为铀 矿石含量的1 ．5 ％，即1 3 5g 。 从表1 可以看到粒径5 ～8m m 占的比例最多。 在理论上，粒径越细浸出将越容易，但是也容易泥化 形成堵塞，而大粒径的则可减少泥化板结现象。 1 ．2 试验设备及试剂 主要设备及仪器有3 个西1 0 0m m 10 0 0m m 有机玻璃柱；9 个西5 0m m 10 0 0m m 有机玻璃离 子交换柱；3 台B T l 0 0 2 J 型双头蠕动泵；p H 计、E h 收稿日期2 0 1 2 0 8 1 3 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 1 2 A A 0 6 15 0 4 ；科技部国际合作项目 2 0 1 1 D F R 6 0 8 3 0 作者简介文冬林 1 9 8 7 一 ，男，江西宜春人，硕士研究生． 万方数据 2 8 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1 期 计、测F 一仪器及滴定管等。 表1矿样筛分及铀品位分析结果 T a b l e1R e s u l t so fs c r e e n i n ga n du r a n i u m g r a d ea n a l y s i s 离子交换树脂为D 2 0 1 ，吸附容量为每千克干树 脂吸附5 0 ～6 0g 铀；工业硫酸及其他分析纯试剂。 1 ．3 试验菌种 在室温进行试验菌种的培养[ 6 ] ，所用培养基为 过柱液。 1 ．4 矿石装柱 Z Q l 柱黄铁矿混合筑堆把黄铁矿与铀矿石混 合均匀后装柱； Z Q 2 柱黄铁矿顶置筑堆铀矿石装完后，在矿 石顶部均匀平铺黄铁矿； Z Q 3 柱黄铁矿分层筑堆分上、中、下三层均匀 平铺黄铁矿，铀矿石混匀分次少量逐步装入柱子。 在柱子底部铺一张厚约1 0c m 的砾石用来过 滤，其上平铺一张小孔塑料砂网，防止矿石漏出柱 子，再将矿石混匀分次少量逐步装入柱子，最后在矿 石最上面再平铺一张小孔塑料砂网，再铺约1 0c m 厚过滤用的砾石，最上面还要再平放一层滤纸，此步 骤是为了保障溶浸液均匀下渗。 1 ．5 试验过程 整个试验过程分为酸化阶段、植菌阶段、尾液喷 淋阶段。用蠕动泵控制溶浸液的流量，喷液方式为 单点滴灌。酸化阶段对Z Q l 、Z Q 2 、Z Q 3 柱均采用酸 度2 0 ～5g ／L 硫酸溶浸液。当三柱浸出液p H 连续 3 天保持为1 ．8 0 左右时开始植菌；菌浸液工作p H 条件进液p H 1 ．5 ～1 ．9 ，浸出液p H 控制在1 ．8 ～2 ．o ，氧化剂三价铁浓度为5g ／L 左右。当流出的 F e 什浓度等于流进的F e 3 浓度且总铁的进出浓度 相等，或体系中二价铁浓度下降至0 ．5g ／L 、三价铁 浓度增加至2 ～3g ／L 以上时为植菌完成，然后开始 尾液喷淋。当浸出液铀累计浸出率达到9 0 ％、且铀 的回次浸出量连续3 天小于2 0m g ／L 时结束试验。 若三柱浸出均不能达到该浸出效果，则中途需考虑 进行翻柱处理。用离子交换吸附法对酸化浸出液进 行处理，吸附尾液用来培养细菌，活性最佳的菌液用 来配溶浸液再次进行喷淋，循环利用，直到铀矿石中 的铀被大部分浸出。 2 试验结果及其分析 2 ．1 各柱酸耗对比 各柱耗酸率对比图见图1 。 一Z Q I ．／ ．_ Z Q 2 一Z Q 3 一 ， ， ，一 厂酸化阶段 尾液喷淋 - 植菌阶段 时『b J ／d 图1 各柱耗酸率对比图 F i g ．1C o m p a r i s o no fa c i dc o n s u m p t i o n r a t ei ne a c hc o l u m n 图1 表明，在开始阶段，酸耗率增加迅速，至尾 液喷淋阶段基本保持稳定，说明耗酸量主要集中在 酸化期，因此，试验的关键是降低酸化期的耗酸量。 本次试验在耗酸率上相近，Z Q l 、Z Q 2 、Z Q 3 分别为 3 ．9 1 ％，3 ．9 5 ％，3 ．9 4 ％。主要是因为在酸化阶段采 取相同酸度酸化。 2 ．2 各柱铀浸出率状况对比 各柱累计液计铀浸出率对比结果见图2 。 蹬 、 爵 丑 型 嚣 张 f 1 02 03 { 4 05 0“7 0 时问／d 图2 各柱累计液计铀浸出率对比图 F i g ．2C o m p a r i s o no ft o t a lu r a n i u m l e a c h i n gr a t ei ne a c hc o l u m n 由图2 可看出，3 个柱子在酸化阶段相同酸度 的情况下，浸出率基本相近。加菌后曲线斜率都有 明显的增大趋势，铀浸出速率加快。黄铁矿混合筑 4 3 2 ● 0 零＼碍甾鞯 万方数据 2 0 1 3 年1 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 2 9 堆 Z Q l 柱 曲线斜率增加明显，而且增长期比较 长。说明此菌在黄铁矿混合筑堆柱内适应性更好， 相比于黄铁矿顶置筑堆和分层筑堆，更有利于铀的 浸出。 2 ．3 一试验结果汇总 本次试验历时6 8 天，所得结果如表2 所示。 表2 试验结果 T a b l e2 T o t a lr e s u l to fe x p e r i m e n t 试验柱编号 矿石量／k g 黄铁矿添加量／g 黄铁矿筑堆方式 酸化条件／ g L _ 1 酸化时间／d 加菌时的p H 酸化阶段耗酸率／％ 日喷淋量／m 3 喷停比 菌浸铁浓度／ g L _ 1 试验总时间／d 总耗酸率 除培菌 ／％ 浸铀液固比 L k g 液计总浸出率／％ 渣计总浸出率／％ Z Q l 混合筑堆 1 ．8 9 1 5 ～5 3 ．9 1 9 1 ．3 2 8 9 ．1 2 Z Q 2 Z Q 3 9 1 3 5 顶置筑堆分层 上中下 筑堆 2 0 ～5 2 4 1 ．8 51 ．8 3 3 ．0 1 3 ．9 4 8 4 ．1 8 8 5 ．4 7 从表2 可看出，Z Q l 总耗酸率更低，渣计浸出 率更高，表明黄铁矿混合筑堆有利于微生物浸出，下 一步扩大试验可采用此工艺。 3 泥化和结垢现象探讨 在浸矿过程中，泥化和结垢 板结 都可能降低 浸出率] ，矿床中的细粒矿石或风化蚀变产物在浸 矿过程会被酸性溶浸1 液破坏而变成泥[ 7 。8 ] 。本文根 据浸出液的浑浊程度和矿渣的粒径分析结果来判断 浸出过程是否出现泥化现象。 观察表明，在刚开始阶段，浸出液较浑浊，静置 后，在浸出柱的底部有少量泥质物，可能是少量的小 粒径矿石被带出所致。7 天后浸出液开始澄清，再 没出现浑浊和泥质物。试验结束卸柱时未发现明显 的板结现象。 4结论 1 黄铁矿混合筑堆、顶置筑堆、分层筑堆渣计浸 出率分别为8 9 ．1 2 ％、8 4 ．3 7 ％、8 5 ．4 7 ％，与顶置筑 堆和分层筑堆的柱浸相比，黄铁矿混合筑堆对微生 物浸铀具有强化作用；顶置筑堆与分层筑堆基本没 有促进作用。 2 试验矿样柱浸过程中未发现明显的板结现 象，说明此类矿石适于进行微生物浸铀。 3 在控制总酸耗的基础上加大喷淋量可以缩短 酸化周期和整个浸铀周期。 参考文献 [ 1 ] 苑俊廷，孙占学．细菌堆浸浸铀技术的发展及展望[ J ] ． 中国矿业，2 0 0 8 ，1 7 6 4 5 4 6 ． [ 2 ] 雷云，杨显万．生物湿法冶金与西部矿产资源开发[ J ] ． 有色金属，2 0 0 0 ，5 2 4 1 0 0 1 0 3 ． [ 3 3 陈家富．不同粒度柱浸浸铀试验研究[ J ] ．有色金属 冶 炼部分 ，2 0 1 0 1 4 0 4 2 ． [ 4 ] 胡凯光，李传乙，黄爱武，等．湖南某矿细菌浸铀I - 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