745矿生物浸矿过程中铀矿物的变化.pdf

’3 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 4 年第4 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 4 ．0 4 ．0 1l 74 5 矿生物浸矿过程中铀矿物的变化 赵星博1 ，孙占学1 ，胡宝群1 ，王志华2 ，王运3 1 ．东华理工大学地球科学学院，江西抚州3 4 4 0 0 0 ；2 ．河南省地矿局第五地质勘查院，郑州4 5 0 0 0 0 ； 3 ．江西省煤田地质勘察研究院，南昌3 3 0 0 0 0 摘要采用电子探针分析了浸出前后7 4 5 铀矿物赋存形式及其变化情况。结果表明，该矿床矿石中铀矿 物种类比较单一，主要以沥青铀矿为主，其次为铀石、铀钍石和钛铀矿；铀矿物主要以不规则树枝状或细 脉状、颗粒状、星点状产出于矿物裂隙中，少部分被其它矿物包裹；粒度多在1 0 扯m 以上、大者可达1 0 0 “m 以上。生物浸矿后，尾渣中剩余的铀矿物明显减少，残存的铀矿物种类仍然是沥青铀矿、铀石和钛铀 矿，但粒度多在1 ～2 “m 以内，主要存在于石英颗粒内。说明裂隙中的沥青铀矿与铀钍石容易被浸出， 被石英包裹的铀则难以被浸出。 关键词铀矿物；电子探针分析；微生物浸矿；7 4 5 矿 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 4 0 4 一0 0 3 8 一0 4 V a r i a t i o nO fU r a n i u mM i n e r a l si nB i o l e a c h i n go fM i n e7 4 5 Z H A OX i n g - b 0 1 ，S U NZ h a n x u e l ，H UB a o q u n l ，W A N GZ h i h u a 2 ，W A N GY u n 3 1 ．G e o s c i e n c eC o l l e g 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 ； 2 ．N o ．5I n s t i t u t eo fG e o l o g i c a lE x p l o r a t i o no fH e n a n ，Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 0 ，C h i n a ； 3 ．J i a n g x iE x p l o r a t i o na n dR e s e a r c hI n s t i t u t eo fC 0 a lG e o l o g y ，N a n c h a n g3 3 0 0 0 l ，C h i n a A b s t r a c t E l e c t r o n i cm i c r o p r o b et e c h n i q u ew a sa p p l i e dt oa n a l y z eI Ⅵi n e7 4 5u r a n i u mo r e sa n dt a i l i n g si n t e r m so ft h e i rm i n e r a l o g ya n dc h e m i s t r y ，a n da c c o r d i n gv a r i a t i o n sb e f o r ea n da f t e rb i o l e a c h i n g ．T h er e s u l t s s h o wt h a tu r a n i u mm i n e r a l sf r o mt h em i n ea r em a i n l yc o n s i s t e do fp i t c h b l e n d e ，w i t has m a l lp o r t i o no fc o f f i n i t e ，u r a n o t h o r i t ea n db r a n n e r i t e ． T h o s eu r a n i u mm i n e r a l ss p e c i e sm a i n l yp r e s e n tt h e m s e l v e si no c c u r _ r e n c e so fi r r e g u l a rd e n d r i t i co rt h i nv e i n ，g r a n u l a r ，s t a r s h a p ei nm i n e r a lf r a c t u r e s ，w i t hs o m ew r a p p e di n o t h e rm i n e r a l s ．T h ep a r t i c l es i z ei sr e l a t i v e l yb i gr a n g i n gf r o m1O 弘mt o1O O 弘ma b o V e ．A f t e rb i o l e a c h i n g ， t h eu r a n i u mc o n t e n ti nt a 订i n g se v i d e n t l yr e d u c e ，a l t h o u g ht h es p e c i e s ，m a i n l yp r e s e n t e di n s i d et h eq u a r t z g r a i n sw i t ht h es i z eo f1 ～2 肛m ，r e m a i nt h es a m e ． T h er e s u l t si n d i c a t et h a tp i t c h b l e n d ea n du r a n o t h o r i t ei n f i s s u r e sa r ee a s 订yl e a c h e dw h 订et h o s ew r a p p e di nq u a r t zg r a i n sa r eh a r dt ol e a c h ． K e yw o r d s u r a n i u mm i n e r a l s ；e l e c t r o n i cm i c r o p r o b ea n a l y s i s ；m i c r o b i a l1 e a c h i n g ；M i n e7 4 5 物质组成研究是金属提取工艺选择的基础。 研究铀矿石矿物组成、化学成分、铀矿物赋存状态及 其在浸出过程中的变化特征等是确定生物浸出酸化 工艺、喷淋条件、预测浸出时间等条件的依据。本文 采用电子探针方法，对我国著名硬岩型铀矿7 4 5 矿 矿石中铀的赋存形式及微生物浸出过程中铀矿物的 收稿日期2 0 1 3 1 0 一0 1 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 1 5 0 4 ；科技部国际合作项目 2 0 1 1 D F R 6 0 8 3 0 作者简介赵星博 1 9 8 8 一 ，男，满族，辽宁丹东人，硕士研究生；通信作者孙占学 1 9 6 2 一 ，男，江西修水人，博士生导师． 万方数据 2 0 1 4 年第4 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 3 9 变化情况进行研究，从而为该矿生物浸出工艺的优 化提供参考依据。 1 矿山地质概况 7 4 5 铀矿床为花岗岩型铀矿床。铀矿体产于一 组近南北向展布的含矿构造蚀变带中。矿床上部围 岩为印支期中粒一中细粒小斑状二云母花岗岩，矿 床中一下部的围岩为燕山早期中粒黑云母花岗岩， 并伴有幔源基性岩脉贯人。铀矿体的规模、形态及 产状受构造带的控制，主要呈似脉状、扁豆状或透镜 状产出。铀矿化的垂幅大，自地表 海拔5 0 0m 左 右 至深部 海拔一6 4 7m 均见有工业铀矿体分布。 矿石主要成分是石英、云母和少量长石，属于含沥青 铀矿的赤铁矿化、硅化等蚀变碎裂花岗岩型铀矿化。 主要的围岩蚀变有硅化、碱交代、赤铁矿化、黄铁矿 化、水云母化、碳酸盐化等[ 1 。3 ] 。 2 样品采集及分析 7 4 5 铀矿原矿石样品均取自正在开采的9 号矿 体om 和一5 0m 中段。对采集的样品进行了详细的 手标本描述 品位1 ．9 5 ‰ ，制备成光薄片进行了镜 下鉴定和电子探针 型号J X A 一8 1 0 0 分析。尾渣样 品取自相同铀矿石经过微生物柱浸后的尾渣 品位 o ．0 6 ‰ 。微生物柱浸工艺参数喷淋周期1 0 6d 、硫 酸酸化浓度1 0g ／L 、喷淋仪器为蠕动泵、喷淋强度 4 0 0m L 、喷停比1 1 、溶浸矿石量4 5 ．2k g 、菌液培 养基为尾液。 3微生物浸矿前铀矿石中铀的物质组 成及铀赋存形式 浸出试验进行前，矿石中铀矿物赋存形式的电 子探针背散射分析结果见图1 。 图1 浸出前矿石中铀矿物的特征 背散射照片J F i g ．1 D i s t r i b u t i 蚰c h a r 牝t e r i s t i 鹳o f 盯粕i 啪m i n e r a l so fo r 姻 b e f 0 心b i o l 魄c M n g E P M A 璐E 由图1 可以看出，铀矿物主要以沥青铀矿为 主，有少量铀石和铀钍石。铀矿物主要以细脉状、浸 染状、少量颗粒状、点状产出于岩石裂隙中或岩脉 中，尺寸大多都在1 0 0 弘m 以上，仅有少部分被石 英、萤石所包裹，可以判定该类矿石中的铀较易提 取‘4 。。矿石中铀矿物物质组成的电子探针分析结果 如表1 所示。 万方数据 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 4 年第4 期 表1 矿石中铀矿物电子探针分析结果 T a b l e1R e s u l to fe l e c t r o n i cm i c r o p r o b ea n a l y s i so fu r a n i u mm i n e m l si no r e s ／％ 沥青铀矿8 0 ．7 34 ．7 4o ．1 2o ．0 2O ．0 9 o ．2 9o ．0 7o ．4 8o ．5 1o ．1 1o ．0 3 o ．2 36 ．6 69 4 ．0 8 沥青铀矿8 2 ．9 5o ．9 1o ．o oo ．o oo ．0 7o ．0 0 o ．o oo ．3 4o ．0 3o ．3 4o ．6 4o ．0 0 8 ．8 99 4 ．1 6 沥青铀矿8 4 ．6 21 ．4 6O ．0 2O ．0 6o ．0 1 O ．0 6O ．0 00 ．2 5O ．1 0O ．3 6O ．o o 0 ．O O6 ．8 89 3 ．8 0 沥青铀矿7 9 ．0 72 ．7 5o ．0 2o ．o oO ．1 1 o ．2 3O ．0 3O ．1 00 ．3 0O ．2 0o ．0 4O ．5 21 2 ．1 49 5 ．5 1 铀石7 0 ．1 71 9 ．2 4O ．o oO ．o oO ．1 6 o ．0 6O ．0 5O ．3 41 ．3 6O ．0 5o ．o OO ．o o2 ．3 39 3 ．7 7 铀石7 2 ．4 71 9 ．2 1O ．O OO ．0 0O ．2 4 o ．0 70 ．0 1O ．0 31 ．2 0O ．0 6o ．8 2O ．0 82 ．7 39 6 ．9 l 钛铀矿5 1 ．1 47 ．8 52 7 ．5 3O ．0 3 O ．0 5o ．2 30 ．1 0O ．8 10 ．8 0O ．2 21 ．2 70 ．0 33 ．8 09 3 ．8 7 钛铀矿5 1 ．6 09 ．9 82 9 ．1 8O ．1 6O ．0 1 O ．2 8O ．1 1O ．6 61 ．1 6O ．2 30 ．4 30 ．0 92 ．9 39 6 ．8 4 铀钍石2 4 ．9 02 1 ．6 7O ．0 64 0 ．1 4O ．7 2 一 O ．0 2O ．1 6 一一一 O ．4 2 8 8 ．0 9 铀钍石 1 5 ．9 21 7 ．4 9O ．1 04 4 ．8 57 ．8 5 一 O ．0 10 ．1 60 ．4 8O ．0 3o ．0 3O ．0 86 ．7 29 3 ．7 1 由表1 可知，沥青铀矿中U O 。为8 2 ．9 3 0 ％ 平 均含量，下同 ，S i O 为2 ．7 6 0 ％，F e O 为o ．2 9 2 ％， C a O 为7 ．7 1 0 ％；铀石中的U O 为7 1 ．3 2 0 ％，S i O 。 为1 9 ．2 3 0 ％，F e O 为O ．1 8 5 ％，C a 0 为2 ．5 3 0 ％；钛 铀矿中U 0 2 为5 1 ．3 7 0 ％，S i 0 2 为8 ．9 1 5 ％，F e O 为 o ．7 3 5 ％，C a 0 为3 ．3 6 5 ％；铀钍石中U 0 2 为 2 0 ．4 1 2 ％，S i 0 2 为1 9 ．5 7 8 ％，F e O 为o ．1 6 0 ％，C a O 为6 ．7 2 0 ％。 4 微生物浸矿后尾渣中铀的物质组成 及铀赋存形式 对铀矿微生物柱浸尾渣中铀矿物的赋存形式 和物质组成的电子探针背散射分析结果如图2 和表 2 所示。 U - 铀；Q 石英；P y 一黄铁矿；C c - 方解石；K f _ 钾长石 图2 浸出后矿石中铀矿物的产出特征 背散射照片 F i g ．2 D i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fu r a n i u mm i n e r a l so fo r e s a f t e rb i o l e a c h i n g E P M AB S E 万方数据 2 0 1 4 年第4 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 1 从图2 可知，尾渣中矿石裂隙中的铀已不见， 和裂隙中的铀矿物被浸出，铀含量明显降低。加大 沥青铀矿很少见到，说明裂隙中的铀和沥青铀矿易 浸矿酸度或进一步破碎矿石，有可能将被石英包裹 于浸出，而石英包裹中的铀和铀石仍在，说明其很难 的铀或钛铀矿中的铀浸出，但必须综合考虑碎矿成 被浸出。另外，可见较多的钛铀矿，说明钛铀矿也不 本的增加与铀浸出率提高之间的关系及其经济合理 易被浸出。对比图2 与图1 可以明显看出，大颗粒 性。 表2 尾渣中铀矿物电子探针分析结果 T a b l e2R e s u l to fe l e c t r o n i cm i c r o p r o b ea n a l y s i so fu r a n i u mm i n e r a l so ft a i l i n g／乡乞 矿物S i 0 2T i 0 2 O ．2 1 O ．0 1 O ．0 1 O ．0 1 8 ．7 3 2 8 ．3 0 O O ．1 4 O ．1 4 T h o z O 0 O 0 1 ．0 0 O ．3 2 O O O P z o s O O ．0 2 O ．0 2 O ．0 6 3 ．8 8 1 ．1 0 O ．0 S 0 ．0 3 O ．0 3 N a 2 0M g O F e O A 1 2 0 3 M n o S 0 3C r 2 0 3 C a O O ．1 1OO ．2 4O ．0 8O ．6 2OO ．1 31 ．7 0 O ．1 7OO 。1 9O ．0 6O ．2 9O ．0 9O ．0 98 ，9 l O ．1 3O ．0 2O ．7 9O ．3 80 ．3 30 ．0 4O ．1 58 ．2 1 O ．1 90 ．0 40 ．5 1O ．2 2O ．4 6O0 ．2 76 ．6 1 0O1 ．6 4O ．3 6O ．0 20 ．4 1O ．9 0O ．5 6 O ．0 1O ．4 68 ．4 33 ．5 40 ．2 3O ．3 6O ，6 91 ．3 5 O ．1 2O ．0 12 ．7 70 ．1 4O1 8 ．9 0O ．1 8O ．0 3 O ．4 0OO ．7 20 ．7 2O ．2 2O ．0 81 _ 5 62 ．6 6 O ．3 6O ．0 21 ．1 3O ．4 0O ．3 6O ．0 5O ．9 51 ．6 6 沥青铀矿 沥青铀矿 沥青铀矿 沥青铀矿 钛铀矿 钛铀矿 铀石 铀石 铀石 O ．6 7 3 ．4 1 4 ．4 2 3 ．5 5 4 3 ．1 0 1 2 ．9 0 1 3 ．1 0 1 2 ．8 0 1 3 ．O O 从表2 的分析结果可知，溶浸后残留的沥青铀 矿中U O 。为8 0 ．9 5 ％ 平均含量，下同 ，S i 0 。为 3 ．0 1 ％，F e 0 为O ．4 3 ％，C a O 为6 ．3 6 ％；钛铀矿中 U 0 2 为2 4 ．4 5 ％，S i 0 2 为2 8 ％，F e 0 为5 ．0 4 ％， C a O 为o ．9 6 ％；铀石中的U 0 为6 6 ．4 ％，S i 0 为 1 2 ．9 7 ％，F e O 为1 ．9 4 ％，C a O 为1 ．4 5 ％。 5结论 1 该矿床矿石中铀矿物种类比较单一，主要以 沥青铀矿为主，其次为铀石、铀钍石和钛铀矿。铀矿 物主要以不规则树枝状或细脉状、颗粒状、星点状产 出于矿物裂隙中，少部分被其它矿物包裹。粒度多 在1 0p m 以上、大者可达1 0 0 “m 以上。 2 生物浸矿后，残存的铀矿物种类仍然是沥青 铀矿、铀石和钛铀矿，但粒度多在1 ～2p m 以内，主 要存在于石英颗粒内部，或呈钛铀矿与铀石存在。 3 裂隙中的沥青铀矿与铀钍石容易被浸出，被 石英包裹的铀和钛铀矿与铀石中的铀则难以被浸 出。要提高铀浸出率，必须采取迸一步破碎矿石等 措施，但要综合考虑经济成本。 参考文献 [ 1 ] 黄国龙，尹征平，凌洪飞，等．粤北地区3 0 2 矿床沥青铀 矿的形成时代、地球化学特征及其成因研究[ J ] ．矿床地 质，2 0 1 0 ，2 9 2 3 5 2 3 6 0 ． [ 2 ] 冯海生，尹征平，徐文雄，等．诸广山棉花坑铀矿深部矿 化特征及找矿前景[ J ] ．华东地质学院学报自然科学 版，2 0 0 9 2 1 0 1 一1 0 7 ． [ 3 ] 刘晓生．诸广山岩体南部铀矿特征及富矿形成条件 [ D ] ．武汉中国地质大学，2 0 1 0 ． [ 4 ] 王运，胡宝群，孙占学，等．相山铀矿田邹家山矿床钛铀 矿赋存特征及成因[ J ] ．铀矿地质，2 0 1 0 ，2 6 6 3 4 4 3 4 9 ． P 一0 8 7 8 8 4 3 9 6甜一慨虬眠舍{眩虬吼阻扭 Z 一3 5 2 8 2 7 O 7 5碳一弛他∞毖拍昭加强 万方数据