铀矿渣拌酸熟化酸度对比试验.pdf

3 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 3 年3 期 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 3 ．0 0 9 铀矿渣拌酸熟化酸度对比试验 赵志斌，李江，孙占学，王学刚，史维浚 东华理工大学水资源与环境工程学院，江西抚州3 4 4 0 0 0 摘要以微生物柱浸试验的卸柱矿渣为原料，使用i 0 0 、1 5 0 、2 0 0g ／L 的酸液进行拌酸熟化，熟化装柱后 实行5 ％～1 0 ％日喷淋量2 0h 的喷淋制度。结果表明，喷淋3 8 天后，铀累计浸出率分别为2 2 ．2 ％、 2 8 ．1 ％、3 3 ．8 ％，渣计浸出率分别为2 9 ．5 5 ％、3 2 ．9 6 ％、4 0 ．0 3 ％，耗酸率分另| J 为0 ．2 3 ％、0 ．6 2 ％、0 ．8 5 ％。 从经济角度出发，建议采用2 0 0g ／L 的酸度进行拌酸熟化比较适合。 关键词铀；酸化；酸度对比；浸出率；耗酸率 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 3 0 0 3 2 0 3 A c i d i t yC o m p a r i s o nT e s to nA c i d i f iU r a n i u m b e a r i n gR e s i d u e Z H A OZ h i b i n ，L IJ i a n g ，S U NZ h a n x u e ，W A N GX u e g a n g ，S H IW e i - j u n S c h o o lo fW a t e rR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，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 m - b e a r i n gr e s i d u ef r o mau r a n i u mb i o l e a c h i n gc o l u m nt e s tw a s f i r s ta c i d i f i e da n da g e d w i t h1 0 0 ，1 5 0 ，2 0 0g ／Ls u l f u r i ca c i d ，a n dt h e nw a ss p r a y e df o r2 0h o u r sp e rd a yi nc o l u m nw i t ht h es p r a y i n gr a t eo f5 ％～1O ％．T h er e s u l t ss h o wt h a ta f t e rt W Or o u n d so fa c i d i f i c a t i o na n dl e a c h i n gf o r3 8d a y s ， t h et o t a lu r a n i u mr e c o v e r yr a t e sa r e2 2 ．2 ％，2 8 ．1 ％a n d3 3 ．8 ％，r e s p e c t i v e l y ．T h eu r a n i u ml e a c h i n gr a t e s c a l c u l a t e df r o ms l a ga r e2 9 ．5 5 ％，3 2 ．9 6 ％a n d4 0 ．0 3 ％，r e s p e c t i v e l y ，a n dt h ea c i dc o n s u m p t i o nr a t e sa r e 0 ．2 3 ％，0 ．6 2 ％a n d0 ．8 5 ％，r e s p e c t i v e l y ．T h ea c i d i t yo f2 0 0g ／Li sr e c o m m e n d e df o ra c i d i f i c a t i o nf o rt h e b e t t e re c o n o m i cb e n e f i t s ． K e yw o r d s u r a n i u m ；a c i d i f i c a t i o n ；a c i d i t yc o m p a r i s o n ；l e a c h i n gr a t e ；a c i dc o n s u m p t i o nr a t e 铀矿的微生物浸出工艺已经成为国内外从低品 位的铀矿石中回收铀的一种简单、经济的工艺，它不 仅具有堆浸工艺的特点，还有微生物浸出的优越 性‘1 ’8 1 。 针对铀矿石生物浸出后期浸出铀浓度较低、浸 出效率不高、浸出周期长等问题，采用某矿吨级生物 柱浸试验柱卸柱铀矿渣为原料，使用不同的酸度对 矿石进行两轮拌酸熟化喷淋，强化铀金属的浸出动 力，从而获取合适的强酸熟化酸度，为铀矿石生物浸 出工艺的研究提供依据。 l 试验原料与设备 1 ．1 试验原料 试验采用的原料为吨级生物柱浸试验卸柱铀矿 石，铀品位0 ．0 2 1 ％，其余化学成分 ％ S i O 。 6 9 ．5 0 、A 1 2 0 3l O ．4 4 、F e 2 0 31 ．4 3 、K 2 03 ．8 7 、N a 2 0 3 ．0 6 、F e O0 ．4 1 、P 2 0 s2 ．4 3 、T i 0 20 ．3 2 、C a O3 ．7 8 。 矿石粒径均小于1 0m m ，详细分布为 5 ．0m m 2 0 ．6 6 ％、2 ．5 ～5 ．0m m2 8 ．4 4 ％、1 ．2 5 ～2 ．5m m 1 5 ．4 9 ％、0 ．6 ～1 ．2 5m m1 3 ．2 3 ％、 7 ．5g ／L ，p H 在1 ．8 ～1 ．9 ；拌酸液是在该尾 液中加入一定量的工业硫酸进行拌酸熟化。 试验每堆矿石 重约2 0k g 拌酸均按3 ％ 6 0 0 m L 进行拌酸，熟化时间均为8 天，按5 ％～1 0 ％ 1L 的日喷淋量，实行2 0h 喷淋，喷淋强度6 ．3 7 L ／ m 2 h 。 2 ．3 试验过程 整个试验过程分为拌酸、熟化、喷淋，在三柱浸 出液最大铀浓度小于8 0m g ／L 时，进行第二轮拌 酸、熟化、喷淋。在第二轮三柱浸出液最大铀浸出浓 度小于2 0m g ／L 时，用酸水和清水洗柱，循环两轮 后，试验结束。最后对渣样进行取样分析。试验中， 通过蠕动泵控制溶浸液的流量，采用单点滴灌的方 式喷淋。试验历时3 8 天，其中第一轮1 4 天，喷淋3 天；第二轮1 9 天，喷淋1 0 天，洗柱5 天。 3 试验结果及分析 试验结果见表1 。 试验中1 8 柱液固比比其它两柱大，是由于该柱 喷淋第一天进液管漏液约1L ，第二天未出液，因此 1 8 柱多补溶浸液1L 。试验中喷淋除第一轮首次喷 淋和洗柱采用1 0 ％日喷淋量2 0h 喷淋外，其余均采 用5 ％的日喷淋量2 0h 喷淋。 表1 试验结果 T a b l e1 E x p e r i m e n t a lr e s u l t s 项目 矿石量／k g 试验时问／d 拌酸酸度／ g L _ 1 矿石品位／％ 喷淋量／L 喷淋时间／h 累计液固比 累计耗酸率／％ 第一轮最大出铀 浓度／ r a g L _ 1 第二轮最大出铀 浓度／ r a g L _ 1 第一轮浸出率／％ 第二轮浸出率／％ 累计浸出率／％ 渣含铀／％ 渣计浸出率／％ 3 ．1 各柱铀浸出浓度及累计浸出率 3 个试验柱铀浸出浓度及累计浸出率对比结果 见图1 。 第一轮拌t ． ．酸熟化 嬉 图1 铀浸出浓度及累计浸出率对比 F i g ．1C o m p a r i s o no fu r a n i u ml e a c h i n g c o n c e n t r a t i o na n da c c u m u l a t i v el e a c h i n gr a t e 由图1 可知，三柱浸出液铀浓度和浸出率均随 拌酸酸度的增加而递增。首轮拌酸熟化后，经过3 天的喷淋，三柱各累计铀浸出率分别为9 ．8 1 ％、 1 3 ．9 5 ％、1 8 ．4 5 ％，喷淋第三天各柱铀日浸出率分别 为1 ．5 5 ％、1 ．3 7 ％、1 ．9 5 ％。从总体看，铀浸出效率 较高；第二轮经过1 0 天喷淋，铀累计浸出率分别为 1 0 ．6 0 ％、1 2 ．2 4 ％、1 3 ．3 5 ％，日浸出率最低分别为 跳一～ 猢 m 嗡 ～ ～ 一一一一一 跳一一骢m一一趵Ⅵ㈣ ～ 一 一一～～一 鲁m 撼兰辫裟 蓬爵壬受}咎；l} l 跗 H 小 戤 蚵 枞 鼢 洲 嬲 纵 讯 Ⅲ 瓢 一卜1．∞呈、型暴囊荽 万方数据 3 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y ] ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年3 期 0 ．4 7 ％、0 ．5 7 ％、0 ．5 3 ％。与第一轮浸出效率相比， 效果很差。如能适当延长首轮喷淋天数，总浸出铀 金属量会有一定的提高。 3 ．2 各柱E h 的变化 E h 是柱浸过程中的重要参数之一，它一方面反 映了柱中铁杆菌的生存状况，另一方面可以反映铀 金属溶出效率的快慢。三柱E h 对比结果见图2 。 7 0 0 6 5 0 6 0 。 5 5 0 善5 0 ， 4 5 0 州x 3 5 0 3 0 0 天数／d 图2E 对比图 F i g ．2C o m p a r i s o no fE 矗 试验中，各柱溶浸液E h 在6 0 0m V 左右，浸出 液E h 在4 0 0 ～4 5 0m V 。根据硫酸亚铁铁杆菌的生 长特性，说明菌在柱内活性很低甚至没有活性菌存 活，导致不能提高浸出液的E h ，也不能在柱内形成 良性循环。铀金属的浸出是靠具有氧化性的溶浸液 维持的，从而导致浸出液E h 没有持续上涨，而是稳 定在4 5 0m V 左右；根据浸出液E h 的变化，我们可 以间接推断出铀浸出效率的高低，因此可以根据E h 的变化来确定第二轮拌酸熟化的时间，即E h 稳定 的时候，就是考虑进行第二轮拌酸熟化的时候。 3 ．3 各柱铁浸出对比分析 18 ～38 柱F e 2 分别为 g 2 ．0 7 、1 2 ．8 0 、 1 7 ．0 8 ；F e 3 分别为 g 9 ．6 2 、1 1 ．4 9 、1 2 ．5 0 。由此 可知，溶出三价铁与二价铁的总量是随着拌酸酸度 增加而增加的，说明强酸在熟化这段时间内，拌酸液 与矿石充分接触并破坏矿石，并且对矿石破坏的程 度随酸度的增加而递增。 3 ．4 各柱铀金属累计浸出率对比分析 试验所用矿石来自野外生物柱浸吨级试验的卸 柱矿石，该铀矿石在野外吨级生物柱浸试验最后3 8 天浸出试验中 与此拌酸熟化试验相同的试验天 数 ，累计浸出率仅为1 ．6 7 ％。但是对野外吨级生 物柱浸试验的铀矿渣采取强酸、熟化、喷淋试验工 艺，试验液计铀累计浸出率分别为2 2 ．2 ％、2 8 ．1 ％、 3 3 ．8 ％，按野外吨级柱浸试验原矿品位 o ．1 6 6 ％ 计 算，铀金属浸出率分别为2 ．8 1 ％、3 ．5 6 ％、4 ．2 7 ％； 渣计铀累计浸出率为2 9 ．5 5 ％、3 2 ．9 6 ％、4 0 ．0 3 ％， 按野外吨级柱浸试验原矿品位 o ．1 6 6 ％ 计算，分别 为3 ．7 4 ％、4 ．1 7 ％、5 ．0 6 ％；耗酸率分别为0 ．2 3 ％、 0 ．6 2 ％、0 ．8 5 ％。相比之下，是可以考虑在铀矿浸出 后期采用强酸熟化方式提高铀的浸出。从经济角度 出发，对矿石采用2 0 0g ／L 的酸度进行拌酸熟化，相 对其它两个酸度，会带来更大的利润。 4结论 1 以微生物柱浸试验的卸柱矿渣为原料，使用 1 0 0 ，1 5 0 ，2 0 0g ／L 的酸液进行拌酸熟化，熟化装柱 经过两轮喷淋3 8 天后，铀累计浸出率分别为 2 2 ．2 ％、2 8 ．1 ％、3 3 ．8 ％，渣计浸出率分别为 2 9 ．5 5 ％、3 2 ．9 6 ％、4 0 ．0 3 ％，耗酸率分别为0 ．2 3 ％、 0 ．6 2 ％、0 ．8 5 ％。从经济角度出发，采用2 0 0g ／L 的 酸度进行拌酸熟化比较适合。 2 第一轮喷淋在三柱浸出液最大铀浓度小于 3 0m g ／L 时，进行第二轮喷淋，同时适当减少第二轮 的喷淋天数，可以提高铀的浸出率。 3 在铀矿石拌酸熟化过程中，应每天进行p H 多点监测，并根据检测结果确定合适的熟化天数。 4 在铀矿生物柱浸后期，采用拌酸熟化的方式 进行处理，可以加快铀的浸出速度，降低成本，缩短 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E J 3 ． 中国矿业，2 0 0 8 ，1 7 6 4 5 - 4 6 ． [ 2 3 王学刚，刘金辉，李学礼，等．低品位铀矿石细菌浸出试 验研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 1 1 1 7 9 1 8 2 ． [ 3 3 刘金辉，陈功新，田娟．阴离子交换树脂法回收细菌浸 出液中的铀[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 8 1 4 2 4 5 ． [ 4 ] 张亚鸽，孙占学，史潍俊．某铀矿石微生物浸出工艺试 验研究口] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 5 3 2 3 5 ． [ 5 3 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 ． [ 6 ] 李江，刘亚洁，周谷春，等．低品位铀矿石微生物柱浸试 验口] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 6 3 6 3 9 ． [ 7 3 周仲魁，孙占学，高峰，等．铀矿石不同酸度下细菌的溶 浸试验[ J - I ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 1 1 5 2 5 5 ． [ 8 3 周仲魁，高峰，孙占学，等．某铀矿石多桶串联细菌溶浸 试验[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 1 2 3 9 4 1 ，5 9 ． 万方数据