十红滩矿床北带铀矿石搅拌浸出试验研究.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 十红滩矿床北带铀矿石搅拌浸出试验研究① 李于冰，刘金辉 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 摘要由于新疆十红滩矿床北带含矿层地下水中钙、镁、硫酸根等离子含量较高，如用酸法浸出会造成C a S 0 4 等化学沉淀，因此 采用碱法浸出。首先采用比色法对溶浸剂N H 。H C O ，浓度进行了分析。然后采用不同浓度的溶浸液分别对矿石进行了搅拌浸出， 试验结果表明，溶浸液浓度在0 ．5 1 ．0g ／L 之间时浸铀效果较好。同时加入0 ．5g ／LH 0 作氧化剂后，浸出效果更加明显。 关键词搅拌浸出；溶浸剂 N H ．H C 0 3 ；浸出液；氧化剂 H 2 0 2 中图分类号T F l l l文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 4 2 7 0 3 十红滩矿床北带含矿层地下水矿化度高，水中钙、 镁、硫酸根等离子含量较高，如果采用酸法浸出，会产 生大量的C a S O 。沉淀，以至于造成堵塞影响浸出效 果，所以对于北带矿石将采用碱法浸出。在碱法浸出 中，如果溶浸剂浓度及地浸参数控制不好，会对浸出效 果产生一定的影响。本文将探讨采用碱法浸铀的方 法，通过比色试验确定适当的溶浸剂N H 。H C O ，浓度， 并在相应溶浸剂浓度下进行搅拌浸出试验，进一步确 定合理的试验工艺参数。最后加入0 ．5g ／LH 0 作 为氧化剂继续搅拌浸出，验证氧化剂的加入对浸铀的 作用。 1 试验样品情况 1 水样。为使试验结果更接近实际，试验用水采 用十红滩北带含矿含水层中地下水，其p H 值为7 ．3 l ， 化学成分分析结果见表1 。 表l十红滩矿床北带试验区含矿层地下水化学成分／ m g L 。 由表1 可以看出，十红滩北带含矿含水层中的地 下水矿化度为6 ．1 3g ／L ，其中C a 2 、M 9 2 含量分别为 6 2 5 ．9m g ／L 和2 2 7 ．5m g ／L ，如地浸工艺参数控制不好 极易发生沉淀。2J 。 2 矿样。十红滩矿床北带铀矿石样品一J ，岩性为 灰白色粗砂岩、灰白色中砂岩，灰白色细砂岩。其相应 的U T 含量分别为0 ．0 3 5 4 ％、0 ．0 7 5 1 ％、0 ．0 4 5 1 ％。 U “含量分别为0 ．0 0 5 7 ％、0 ．0 3 3 4 ％、0 ．0 0 7 5 ％。 U 6 ／U T 的比值分别为0 ．1 6 、0 ．4 4 、0 ．1 7 。可见矿石 样品中U 6 比例较低，化合态的u 4 比例较高，矿石中 的铀相对比较难浸出。所以采用溶浸剂N H 。H C O ，与 化合态U 4 进行化学反应，将铀浸出。结果见表2 。 表2 试验样品特征表 2 溶浸剂浓度的确定 通过比色试验确定溶浸剂浓度。将十红滩矿床北 带地下水分别加入N H 。H C O ，试剂，分别配置成 N H 4 H C 0 3 浓度为0 ．1 、0 ．2 5 、0 ．5 、1 ．0 、1 ．5 、2 ．0 、2 ．5 g ／L 的溶浸液。然后导入比色管中，观察溶液有无浑浊 出现，见图1 。 图1比色试验 试验表明，在N H 。H C 0 3 浓度为0 ．1 、0 ．2 5g ／L 的 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 4 ．1 7 作者简介李于冰 1 9 8 6 一 ，男，新疆人．硕士研究生，主要研究方向为溶浸水文地质。 万方数据 矿冶工程 第3 2 卷 比色管中，未观察到浑浊现象。浓度为0 ．5 ∥L 的 N H 。H C O ，溶液未见到明显浑浊，但溶液表面漂浮着细 小白色悬浮颗粒。而N H 。H C O ，浓度为1 ．0 、1 ．5 、2 ．0 、 2 ．5g ／L 的溶液分别在试验开始后7 2 、2 6 、1 2 、9m i n 时 分别出现浑浊现象。具体数据见表3 。 表3比色试验溶浸液比色试验结果 N H 4 H C 0 3 浓度／ g L 。出现浑浊时间／m i n O ．1 O ．2 5 O ．5 1 ．O 1 ．5 2 ．O 2 ．5 未见浑浊 未见浑浊 未见明显浑浊 7 2 2 6 1 2 9 通过比色试验，可以看出N H 。H C O ，溶浸液浓度 大于1 ．0g ／L 时，即会生成沉淀，表明N H 。H C O ，溶浸 液浓度应小于1 ．0g ／L 。 3 搅拌试验过程 搅拌试验主要分为以下4 个步骤，具体取样情况 见表4 。 表4 搅拌试验取样量表 1 将3 9 b k 2 9 号矿样分为4 份，每份1 0 0g 分别 放入4 个2 0 0 0m L 的烧杯中，同样将3 7 b k l 一3 0 号矿 样也分为4 份，每份1 0 0g ，b z 2 2 4 矿样分为4 份，每 份7 0g 分别放入20 0 0m L 的烧杯中。 2 按照1 0 1 的液固比，向有样品的烧杯中加人 含矿层地下水。 3 将N H 。H C O ，溶液加入到烧杯中配置溶浸液， 使溶液中N H 。H C O ，浓度在不同烧杯中分别为0 ．1 、 0 ．2 5 、0 ．5 、1 ．0r , ／L 进行搅拌。 4 溶液中的铀浓度稳定后，为论证氧化剂对铀浸 出的作用。在烧杯中加H 0 浓度0 ．5g ／L 作为氧 化剂继续搅拌，直至铀浓度稳定。 4 试验结果与讨论 4 ．1 试验结果 经过对铀矿石进行搅拌浸出，并分别计算出其渣 计与液计浸出率，得出两个浸出率的误差基本保持在 4 - 1 0 ％之内，说明搅拌浸出试验具有可靠性。其次从 试验数据可以看出溶浸剂浓度在0 ．5 ～1 ．0g ／L 之间 时，其浸出率较高 均大于7 3 ％ 。具体数据见表5 。 4 ．2 铀浸出规律 4 ．2 ．1 铀浓度与溶浸剂N H 。H C O ，浓度的关系从 图2 中可以看出，3 9 b k 2 9 号矿样在搅拌浸出过程中 随着溶浸剂N H 。H C O ，浓度越高，浸出液铀浓度也越 高。特别是溶浸剂浓度为0 ．5 和1 ．0 ∥L 时，其浸出 液的铀浓度峰值达到了8 2 ．5 和8 7 ．5m g ／L 。 同样3 7 b k l 一3 0 与b z 2 2 4 号矿样在浸出中也具 有同样的规律。从图3 可以看出，3 7 b k l 一3 0 号矿样 在溶浸液浓度为0 ．1 和0 ．2 5g ／L 时，铀浓度在达到短 暂峰值后立刻下降，其波动比较大。但在0 ．5 和1 ．0 ∥L 时，浸出液铀浓度一直很稳定，波峰时持续时间比 较长。而且稳定后的铀浓度为4 0m g ／L ，比同期其它 表5 铀液计和渣计浸出率计算表 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 李于冰等十红滩矿床北带铀矿石搅拌浸出试验研究 时间／h 图23 9 b k 2 9 号矿样搅拌试验铀浓度变化曲线 时间／h 图33 7 b k l 一3 0 号矿样搅拌试验铀浓度变化曲线 时间／h 图4b z 2 2 4 号矿样搅拌试验铀浓度变化曲线 两个溶浸液浓度的浸出浓度多出2 0 ％。从图4 也可 以看出，b z 2 2 4 号矿样同样在溶浸液浓度0 ．5 ～1 ．0 g ／L 时，浸出效果良好。说明溶浸液浓度在0 ．5 1 ．0 g ／L 之间时，浸出效果较好。 4 ．2 ．2 铀浓度与氧化荆 H 0 2 的关系 加入溶浸剂 对铀矿石进行搅拌浸出，当铀浓度趋于稳定不再上升 时，加入氧化剂H O 继续搅拌浸出，发现铀浓度有不 同程度的增加，其中铀浓度最大增幅3 1 ％。具体数据 见表6 。 表6 加入氧化剂后浸出铀浓度变化表 另外从图2 ～4 中也可以看出，3 个矿样在浸铀浓 度稳定后，加入氧化剂H 0 ，其浸出液铀浓度明显的上 升。因此表明H 0 对铀的浸出具有明显的促进效果。 5 结论 根据十红滩矿床地浸水文地质条件，针对其地下 水矿化度较高，尤其是钙、镁、硫酸根等离子含量较高 的特点，采用溶浸液N H 。H C O ，的浓度在0 ．5 ～1 ．0 g ／L 之间浸出效果较好。另外氧化剂H 0 的使用对 铀的浸出也具有较好的效果，使金属的浸出率较高 7 3 ％ 。 参考文献 [ 1 ] 张建国，王海峰，姜岩，等．美国碱法地浸采铀工艺技术概况 [ J ] ．铀矿石，2 0 0 5 ，6 1 ． [ 2 ]胡鄂明，周泉，苏学斌，等．原地浸出采铀元素的迁移与沉淀． 铀矿开采[ J ] ．铀矿冶，2 0 0 0 2 ． [ 3 ]李保侠，李占双．十红滩铀矿床首采段矿床地质、地球化学特征 [ J ] ．铀矿地质，2 0 0 3 ，1 9 4 ． 万方数据