江西某鈾礦山礦石浸出性能試驗研究

王清良, 劉玉龍, 胡鄂明, 邱冠周

(1中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083；2 南華大學核資源與安全工程學院，湖南 衡陽421001)

溶浸采礦技術在國內外鈾礦山中得到了廣泛應用，美國溶浸采鈾產量占鈾生產總量的90%以上，獨聯體國家超過50%。我國從20世紀60年代中期開始鈾礦溶浸開采技術的研究,90年代開始推廣應用。我國現有80%以上的鈾礦山，不同程度、不同規模地采用地浸、堆浸和原地破碎浸出生產工藝，其年產量占整個鈾礦行業年產量的比例逐年增加，由1990年的10.6%提高的1998年的70%[1-2]。堆浸工藝是一種新型的鈾礦開采技術，它具有能耗低、投資小、污染少和經濟效益好的特點[3]，在部分鈾礦山已經推廣應用。為江西某鈾礦的堆浸采鈾工業性試驗提供依據，而進行了本項試驗研究。

1 試驗樣品

1.1 礦石特征

試驗所用礦石為寒武紀龍山群淺變砂質板巖，巖石致密堅硬，受構造破壞，礦巖較破碎。顏色為灰～灰黑色。礦體處于花崗巖外接觸帶，礦體KTW-1礦體上部。

1.2 試驗礦樣來源及取樣方法

試驗礦樣來自江西某鈾礦，用全巷法取樣，按0.5m×0.5m網度劃定工作面,鉆機鑿巖爆破,爆破總礦量為9.36t,按二分法縮分取得礦石樣2.17t。

2 試驗礦樣的加工和分析

2.1 試驗礦樣加工

搖瓶浸出條件試驗礦樣磨至-200目左右，柱浸試驗礦樣破碎為-70mm、-10mm、-7mm和-4mm四種粒徑，礦樣粒級組成見表1。取樣分析綜合樣礦石品位為0.134%，各種粒級篩析后稱重，計算質量百分數，然后混勻、裝柱。

表1 試驗礦樣粒級組成

2.2 礦樣化學組成

對試驗礦樣進行化學分析，礦石主要成分含量見表2。結果表明,礦石中Fe2O3的含量遠高于FeO的含量,礦石的氧化性較好。礦石中P含量較高，對后處理可能產生不良影響，回收工藝應加以考慮。此外, 還進行了礦石的含水率測定,礦石含水率為2.0%。

表2礦石主要成分含量%

組分USiO2Al2O3Fe2O3FeOP含量0 13473 699 235 050 930 389

3 搖瓶浸出試驗

3.1 試驗條件

搖瓶浸出試驗每次試驗礦樣質量為 100g，金屬U品位0.134%，礦樣粒度-200目約占36%，液固比3∶1，三角瓶常溫(20～30℃)振蕩浸出。

3.2 試驗方法

平行稱取100g 礦樣多份，分布置于500ml三角瓶中；配制不同濃度氧化劑和不同硫酸濃度作浸出劑，各三角瓶分別加入300ml浸出劑，常溫振蕩浸出。浸出結束后真空抽濾，分析浸出液中金屬U濃度及余酸、渣品位，計算液計、渣計浸出率和酸耗。

3.3 試驗結果

搖瓶浸出試驗主要進行了不同硫酸濃度、不同浸出時間和不同氧化劑濃度對浸出效果的影響，結果見表3。

表3 搖瓶浸出試驗結果

搖瓶試驗結果表明：①礦石浸出率隨著溶浸液酸度的升高而增大，24h浸出率可超過90%，浸出性能較好，為達到85%～90%的金屬浸出率，酸耗為10%左右；②浸出率與浸出時間密切相關，隨著浸出時間的延長，浸出率增加，達到24h后浸出率增加不明顯；③氧化劑對浸出效果與其種類有關，KClO3和H2O2的加入均能一定程度改善其浸出效果，提高金屬浸出率。所以，對于試驗礦石，在保證一定酸度條件下，適當延長浸出時間，選擇性加入氧化劑，可獲得較好的金屬浸出率。

4 小柱浸出試驗

4.1 試驗參數

小柱浸出試驗條件及參數見表4。

表4 柱浸試驗條件及參數

4.2 試驗方法

礦石裝完后，安裝布液系統，根據不同柱子、不同階段對溶浸液的濃度和數量的需求配置溶浸液。為了縮短浸出周期，提高浸出液金屬鈾濃度，前期采用連續滴淋的布液方式；后期采用間歇滴淋布液方式；間歇滴淋時，每周滴淋四天停三天，定期取樣分析浸出液成分。

5 試驗結果與討論

5.1 試驗結果

經過近兩個月的試驗，得到浸出試驗結果，見表5。

表5 柱浸試驗結果

由表4、表5結果可以看出：①礦石粒度對金屬浸出率有較大影響，礦石粒度越小,金屬浸出率越高，較理想的礦石粒度為-4mm。②礦石酸耗為6.6%～10.4%，浸出率為79.4%～87.3%，耗酸中等，浸出性能較好，適合酸法浸出。

5.2 討 論

浸出率隨時間變化規律。根據試驗結果，作小柱金屬鈾浸出率隨時間變化曲線，見圖1。由圖1可知：①浸出初期，鈾礦石表面暴露的鈾礦物與浸出液充分接觸，而具有較高的浸出速率[4]；中、后期，由于受礦石表面鈾礦物減少以及溶浸液向礦石內部滲透的影響，鈾礦物溶解速度減小，浸出速率減慢。②三柱浸出率變化規律相似，但柱1浸出率較高，柱2、柱3浸出率變化規律和總浸出率基本相似。這說明：浸出效果與礦石粒度相關，礦石粒度越小，浸出率越高。但當礦石粒度達到一定值時，粒度對浸出率影響減小。

圖1 浸出率隨時間的變化規律

浸出液中鈾質量濃度隨浸出時間變化規律。根據試驗結果，作各柱浸出液中金屬鈾質量濃度隨時間變化曲線，見圖2。從圖2可以看出：三柱浸出液中鈾質量濃度峰值，均在浸出的第3 d左右出現。隨著浸出時間的延長,浸出液中鈾濃度急劇下降，中后期鈾濃度變化趨于緩和。

圖2 浸出液鈾濃度與浸出時間的關系

6 結 論

通過室內三種不同粒度礦石粒度浸出性能試驗，可得出如下初步結論：

(1)礦石粒度對金屬浸出率有較大影響，礦

石粒度越小,金屬浸出率越高，推薦現場工業試驗礦石粒度-4mm。

(2)礦石酸耗為6.6%～10.4%，浸出率為79.4%～87.3%，耗酸較低，浸出性能較好，適合酸法浸出，建議浸出前期溶浸液酸度為20～40g/L，中后期為5～10g/L。

(3)本次室內實驗理想的布液方式為：浸出初期，采用連續滴淋的布液方式；中、后期，采用間歇滴淋布液方式；工業試驗亦可采用。

(4)浸出初期浸出液中鈾濃度較高，在很短時間內出現峰值，而后急劇下降，中后期鈾濃度變化趨于緩和。

[1] 李尚遠. 鈾、金、銅礦石堆浸原理與實踐[M].北京:原子能出版社,1997：1-5.

[2] 王昌漢. 溶浸采鈾(礦)[M].北京:原子能出版社,1998：1-3.

[3] 全愛國. 原地爆破浸出采鈾的工藝研究及應用前景[J].鈾礦冶,1998,17(1)：1-6.

[4] 張曉文,鐘永明,謝國森,等.低品位硬巖鈾礦石的高柱浸出試驗[J].礦冶,2004,13(2)：17-19.