王清良, 劉玉龍, 胡鄂明, 邱冠周

(1中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2 南華大學(xué)核資源與安全工程學(xué)院，湖南 衡陽421001)

溶浸采礦技術(shù)在國(guó)內(nèi)外鈾礦山中得到了廣泛應(yīng)用，美國(guó)溶浸采鈾產(chǎn)量占鈾生產(chǎn)總量的90%以上，獨(dú)聯(lián)體國(guó)家超過50%。我國(guó)從20世紀(jì)60年代中期開始鈾礦溶浸開采技術(shù)的研究,90年代開始推廣應(yīng)用。我國(guó)現(xiàn)有80%以上的鈾礦山，不同程度、不同規(guī)模地采用地浸、堆浸和原地破碎浸出生產(chǎn)工藝，其年產(chǎn)量占整個(gè)鈾礦行業(yè)年產(chǎn)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(shù)，它具有能耗低、投資小、污染少和經(jīng)濟(jì)效益好的特點(diǎn)[3]，在部分鈾礦山已經(jīng)推廣應(yīng)用。為江西某鈾礦的堆浸采鈾工業(yè)性試驗(yàn)提供依據(jù)，而進(jìn)行了本項(xiàng)試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)樣品

1.1 礦石特征

試驗(yàn)所用礦石為寒武紀(jì)龍山群淺變砂質(zhì)板巖，巖石致密堅(jiān)硬，受構(gòu)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(yàn)礦樣來源及取樣方法

試驗(yàn)礦樣來自江西某鈾礦，用全巷法取樣，按0.5m×0.5m網(wǎng)度劃定工作面,鉆機(jī)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(yàn)礦樣的加工和分析

2.1 試驗(yàn)礦樣加工

搖瓶浸出條件試驗(yàn)礦樣磨至-200目左右，柱浸試驗(yàn)礦樣破碎為-70mm、-10mm、-7mm和-4mm四種粒徑，礦樣粒級(jí)組成見表1。取樣分析綜合樣礦石品位為0.134%，各種粒級(jí)篩析后稱重，計(jì)算質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，然后混勻、裝柱。

表1 試驗(yàn)礦樣粒級(jí)組成

2.2 礦樣化學(xué)組成

對(duì)試驗(yàn)礦樣進(jìn)行化學(xué)分析，礦石主要成分含量見表2。結(jié)果表明,礦石中Fe2O3的含量遠(yuǎn)高于FeO的含量,礦石的氧化性較好。礦石中P含量較高，對(duì)后處理可能產(chǎn)生不良影響，回收工藝應(yīng)加以考慮。此外, 還進(jìn)行了礦石的含水率測(cè)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(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

搖瓶浸出試驗(yàn)每次試驗(yàn)礦樣質(zhì)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(yàn)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(jié)束后真空抽濾，分析浸出液中金屬U濃度及余酸、渣品位，計(jì)算液計(jì)、渣計(jì)浸出率和酸耗。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

搖瓶浸出試驗(yàn)主要進(jìn)行了不同硫酸濃度、不同浸出時(shí)間和不同氧化劑濃度對(duì)浸出效果的影響，結(jié)果見表3。

表3 搖瓶浸出試驗(yàn)結(jié)果

搖瓶試驗(yàn)結(jié)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(dá)到85%～90%的金屬浸出率，酸耗為10%左右；②浸出率與浸出時(shí)間密切相關(guān)，隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，浸出率增加，達(dá)到24h后浸出率增加不明顯；③氧化劑對(duì)浸出效果與其種類有關(guān)，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(duì)于試驗(yàn)礦石，在保證一定酸度條件下，適當(dāng)延長(zhǎng)浸出時(shí)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(yàn)

4.1 試驗(yàn)參數(shù)

小柱浸出試驗(yàn)條件及參數(shù)見表4。

表4 柱浸試驗(yàn)條件及參數(shù)

4.2 試驗(yàn)方法

礦石裝完后，安裝布液系統(tǒng)，根據(jù)不同柱子、不同階段對(duì)溶浸液的濃度和數(shù)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(xù)滴淋的布液方式；后期采用間歇滴淋布液方式；間歇滴淋時(shí)，每周滴淋四天停三天，定期取樣分析浸出液成分。

5 試驗(yàn)結(jié)果與討論

5.1 試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過近兩個(gè)月的試驗(yàn)，得到浸出試驗(yàn)結(jié)果，見表5。

表5 柱浸試驗(yàn)結(jié)果

由表4、表5結(jié)果可以看出：①礦石粒度對(duì)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(shí)間變化規(guī)律。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，作小柱金屬鈾浸出率隨時(shí)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(nèi)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(guī)律相似，但柱1浸出率較高，柱2、柱3浸出率變化規(guī)律和總浸出率基本相似。這說明：浸出效果與礦石粒度相關(guān)，礦石粒度越小，浸出率越高。但當(dāng)?shù)V石粒度達(dá)到一定值時(shí)，粒度對(duì)浸出率影響減小。

圖1 浸出率隨時(shí)間的變化規(guī)律

浸出液中鈾質(zhì)量濃度隨浸出時(shí)間變化規(guī)律。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，作各柱浸出液中金屬鈾質(zhì)量濃度隨時(shí)間變化曲線，見圖2。從圖2可以看出：三柱浸出液中鈾質(zhì)量濃度峰值，均在浸出的第3 d左右出現(xiàn)。隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng),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(shí)間的關(guān)系

6 結(jié) 論

通過室內(nèi)三種不同粒度礦石粒度浸出性能試驗(yàn)，可得出如下初步結(jié)論：

(1)礦石粒度對(duì)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(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)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(nèi)實(shí)驗(yàn)理想的布液方式為：浸出初期，采用連續(xù)滴淋的布液方式；中、后期，采用間歇滴淋布液方式；工業(yè)試驗(yàn)亦可采用。

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

[1] 李尚遠(yuǎn). 鈾、金、銅礦石堆浸原理與實(shí)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(guó). 原地爆破浸出采鈾的工藝研究及應(yīng)用前景[J].鈾礦冶,1998,17(1)：1-6.

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