细粒径矿石中铀浸出方法的初步研究

摘要:文章在细粒径矿石成分分析基础上,将生物技术引用到泥矿的浸出研究中,通过有菌与无菌条件下的充气搅拌对比试验探讨细粒径矿石铀浸出效果。试验结果表明,采用细菌充气搅拌浸出方法从细粒径矿石中提取金属铀是可行的,提高了铀的浸出率,并缩短了浸出周期。

关键词:细粒径矿石;细菌浸出;铀浸出;试验矿样

中图分类号:TD853文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)21-0045-03

堆浸采铀是目前我国铀矿冶的一种重要铀金属提取方式。在筑堆过程中,将不同粒径的矿石堆集在一起,其中有一部分粒径特别细(粒径

1试验矿样与菌种

1.1试验矿样

试验选用的矿石取自南方某硬岩型铀矿,矿石经缩分后取10kg矿样,并将其粉碎至0.1mm以下,矿石的化学成分全分析结果见表1:

表1试验矿样化学成分全分析结果(%)

组分 U U4+ U6+ SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO

质量分数% 0.298 0.202 0.096 71.56 14.30 0.928 1.61 0.039

组分 MgO K2O Na2O MnO TiO2 P2O5 F- S2-

质量分数% 0.523 3.59 3.196 0.094 0.104 0.104 2.52 0.45

从表1可以看出,矿石中的铀以还原态的四价铀为主,占总铀的67.8%。因U4+在稀酸条件下难以浸出,且空气的氧化能力有限,因此浸出过程中通过在溶浸液中加入菌液来增强溶浸液的氧化性,以搅拌方法进行浸出。矿石中S2-为0.45%,换算成FeS为1.25%,矿石中一定的FeS含量对细菌浸铀是一个有利的因素。

1.2试验菌种

试验采用的菌种是从某铀矿山堆浸的尾液槽筛选得到,用9K培养基进行培养并用矿石酸化液驯化的氧化亚铁硫杆菌。经过驯化后的细菌能在含泥矿为20%的条件下生长。

2试验装置与过程

2.1试验装置

本试验装置由二个浸出柱和二个吸附柱构成。浸出柱与吸附柱之间用装有蠕动泵的软管连接,空压机通过软管分别与浸出柱和吸附柱的底部连接,用以充气之用。浸出柱直径为300mm,高为 1000mm的PVC管 ,吸附柱直径为150mm,高为1000mm的PVC管(图1)。试验仪器包括小型风压机1台、离心机1台、pH计一台等。试验试剂包括10g/L、8g/L和5g/L酸各30L。气流搅拌连接方式为活动式,在保证不发生泄漏的同时,既可充气又可放液。

2.2试验过程

试验分为三个阶段:酸预浸阶段、菌浸阶段和洗矿阶段。

酸预化阶段:按5∶1的液固比,分别取10g/L浓度的H2SO4 25L加入两个装有泥矿的浸出柱中进行酸化,用浓硫酸调节pH值,直至pH

菌浸阶段:该阶段用培养好的菌液(菌种为05B、Fe:8g/L)调节pH至0.9,使之成为10g/L的酸化液,以此代替前一阶段H2SO4进行酸化。在前一阶段酸化完成后,在浸出液pH小于2.0的条件下,将菌液酸度逐步降低到3~5g/L利用菌液(菌种为05B、Fe:5g/L)进行浸出。

洗矿阶段:在菌浸阶段难浸的,用2g/L浓度的酸对浸出柱中的矿样进行多次淋洗,以降低浸出液中铁的浓度,防止铁的沉淀,然后用水洗矿石,洗出浸矿液体中残存的铀。

3试验结果与分析

3.1试验结果

本次试验进行了菌浸充气搅拌与酸浸充气搅拌试验。前者进行了185小时,后者进行了205小时,试验结果如表2、图2所示:

铀浸出率是评价试验结果的重要指标,从图2中铀浸出率随时间变化特征看,在酸预浸阶段,充气菌浸柱和充气酸浸柱样品的铀浸出率相近分别为48.92%和48.70%。而菌浸阶段,加入菌液的浸出柱铀浸出率比未加入菌液的浸出柱大,表明菌液的氧化能力比空气的氧化能力强,菌液中Fe3+的强氧化性能把矿石中难氧化的四价铀转化为六价铀。

当菌浸阶段铀浓度

表2细菌充气搅拌和纯酸充气搅拌浸出对比实验结果

浸出方式 总耗酸率(%) 固液比 浸出时间(h) 累计液计浸出率(%) 总渣计浸出率(%)

细菌充气搅拌浸出 6.2 5:1 185 96.78 95.2

纯酸充气搅拌浸出 6.9 5:1 205 85.30 84.4

由表2可以看出,细菌充气搅拌浸出的渣计浸出率为95.2%,纯酸充气搅拌浸出率为84.4%。铀浸出率增高了10.8%。同时浸出时间缩短了20小时,总耗酸率减少了0.7%。

3.2主要认识

通过细颗粒径铀矿石的细菌充气搅拌和纯酸充气搅拌浸出对比试验,得到以下认识:

(1)细粒径矿石采用细菌充气搅拌浸出,比纯酸充气搅拌浸出有更好的效果,提高了铀浸出率。

(2)二次试验的液计浸出率与渣计浸出率基本一致,表明得出铀的浸出率结果是可靠的。

4结论

通过对本试验结果进行分析可得出如下结论:

(1)采用细菌充气搅拌浸出方法从细粒径矿石(矿泥)中提取金属铀是可行的。

(2)与未加菌液的搅拌试验相比,菌浸浸出搅拌试验在提高铀浸出率、缩短浸出周期方面初见成效。

参考文献

[1] 阙为民,王海峰,牛玉清,等.中国铀矿采冶技术发展与展望[J].中国工程科学,2008,(3).

作者简介:邓洪星(1984-),男,广西南宁人,东华理工大学土木与环境工程学院硕士研究生,研究方向:水文地球化学。