高含量碳酸氢根-碳酸盐砂岩铀矿CO2+O2浸出技术研究.pdf

第35卷第4期
铀矿冶
2016年11月
URANIUM MI\ING AND METALLURGY
Nov.2016
高含量碳酸根-碳酸盐砂岩铀矿
CO2+02浸出技术研究
王亮,李喜龙2,张渤
(1.核T业.北京化T冷金研究院,化京101149;2.中核通辽轴业有限责任公闩,内蒙古通辽028000
摘要:某矿山为高含量碳酸气根-碳酸盐砂岩型铀矿床,地下水存在较高质量浓度的幌酸气根,为轴的配合浸出
提供了有利条件。采用CO2O2浸山工艺可究分利用矿层碳酸盐含量高的特点,不仅抑制了层渗透性的降
低,而且补究了地下水中嶼酸氢根的消耗。现场抽注试验表、用CO2+(2浸出高會量酸盐-鵔氢根矿床
可以取得较好的浸出效果。研究中进一步优化和完善了CO21O2浸出工艺在该矿床的成用,为该矿床的开发
提供技术支持
关键词:铀;高含量碳酸盐:酸氢根;地浸采铀
中图分类号:1TL212.12文献标志码:A文章编号:10008063(2016)04025308
doi:10.13426/i.cnki.yky.2016.04.005
在合适的地质水文条件下,地浸技术已广泛3.8m,平均品位为0.5%,单位面积钟质量为
用于从砂岩铀矿石提取铀。地浸投术要求铀矿4.00kg/m2。含矿含水层单位涌水量为0.033
石要有良好的渗透性能,在浸出剂利氧化剂的作0.115L/(s?m),水位埋深为2.68~5.87m,承
用下,钟能从固相转移到液相中に-。根据使用浸乐水头高度为285.82~~313.82m,矿石渗透系数
出剂的不同,地浸浸出工ど分为酸法浸出利碱法为0.144~0.220m/d,均值为0.185m/d,矿层
浸出,大多数砂岩铀矿床含扩层地下水pH都在厚度与含矿含水层厚度比值为0.04~0.57。含
7左右,典型的酸法和碱法地浸采铀T艺囚过多矿含水层地下水化成分类型以HO)Na型为
的改变了含矿层的地球化学环境,特别是高令量主,矿化度1.93~2.37g/L,Eh为392~4
嚴酸盐矿体的开采,地下水环境的轻徽改变就可mV,p(O2)为3.07~3.88mg/L,尤H2S,铁离子
引发沉淀物质的产生,在地浸过程浸出周期长的总量不高,p(Fe+)与o(Fe+)比值一般为1左
条件下,抽注液量逐渐下降,最终影响钟的回收有,水文地球化学环境处于弱氧化-还原过渡
率。CO2+()2浸出工艺能在含矿含水层中最大程带
度地创造与砂岩铀矿成矿逆过程类似的环境,?
矿区铀矿石中铀的有在形式有铀矿物、吸附
地层伤害降至最低,特别适合碳酸盐含量高、地ド铀及含铀矿物。铀矿物为沥青铀矿、铀石、含钕铀
水矿化度高及渗透性较低的铀矿丌采。绝者以矿物,包裏丁石英、长石中,或存在下其裂隙及边
某高含量碳酸盐-碳酸氢根铀矿床为试验对象,详缘;吸附铀主要为有机质及黏土吸附;含铀矿物主
细研究了CO2+O2浸出工艺的应用效果,为该浸要是砂岩中的碎肖偌石、含铀埂铁矿。儼酸盐矿
出工と在高含量碳酸氢根碳酸盐类型铀矿床的物主要为铁白云石,方解石次之,矿石屮碳酸盐质
技术改进作参考。
量分数为4.7%(按CO2计)。黏土矿物以高岭石
矿体形态及矿石特征
为主,少见遇水膨胀严重的蒙脱石。
该铀矿床属于低品位、低渗透、中等矿化度
矿体呈NE-SW方向开,地层倾角平缓,小高含量碳酸氢根、水位埋深浅和高承压水头的砂
于10°。矿体平均埋深为420mn,矿体平均厚度为岩型仙矿床,同时具有较高含量碳酸盐的特征。
收稿
2016-05-1
第一作者简介:王完(1983-),男,陕西汉阴人,硕上,商级工程帅,从事地浸采铀与湿法治金工艺伢究工作
第35卷
2高含量碳酸氢根碳酸盐对铀浸出的影态铀化合物溶解釗溶液屮和良好的渗透性给溶液
响分析
转移到地表提高渗流通道,?此稳定的渗透性是
铀浸出的充分条件
2.1地下水中高含量碳酸氬根对轴浸出的影响
在浸出过程中,钠的配合闭离子主要为硫
其次,地浸浸出液经过离了交换树脂,部分碳
俊氰根离子与铀配合物同时被吸附上.去,造成地
酸根和碳酸根及碳酸氢根;在pI为中性或碱
下水中P(ICO2)下降,一方面与铀配合阴离
性条件下,铀以.二碳酸铀酰利和三碳酸铀恍配合
数量减少,場一方面浸出过程也会政变含水层离
离子稳定存在于溶液中,100mg/I.的铀形成
子平衡体系,引起沉淀物质的过饱和,降低矿层的
UO)2(CO2)2]-约需50mg/LHCO2离子、形成
渗透性。?此,在pH为中性或碱性浸出环境下
UO2(CO2)31约需80mg/LICO3离子,反应
矿层水中含有碳酸氢根利于铀的配合浸出,高质
r式如下
量液度碳酸氜根不仪为铀浸出提供充分配合条
U(2+2HC()一0.50)
件,而且不需要额外补允碳酸氢根而改变地ド水
[UO2(CO))2]-ーH
的地球化学环境,保证地浸采铀颀利进行
UJO2+3HCO3-0.502
2.2矿石中高含量碳酸盐对铀浸出的影响
+F, O-+Ht
矿石中高含量碳酸盐制约着較法浸出的应
当地下矿层水中含有足够的儼酸氢根时,氧
用,不仅增加酸的消耗,而且在溶解碳酸盐的同
化剂浓度是控制铀浸出的主要因素。铀矿床的形
时,释放的CO2会产牛气堵,产生的钙离了与硫酸
成是在承压的地下水顺着透水层自然渗流,自由
根反应生产石膏,造成永久性化学堵寒,降低矿层
氧和氧化态铀被地层中的还原性物质不断消耗而渗透性。破法浸出山丁改変了矿层中离子平衡系
减羽,直至完全丧失氧化作用而沉淀。换言之,加
统,同样会造成CaCO的託淀。采用CO2浸出
人選量的氧化剂将铀重新氧化,利用地下水中足艺使得矿石巾碳政盐“变废为宝”,提供铀配合所
量的碳酸氧根溶解到地下溶液中,从而达到浸出
需的碳酸氢根;碱性的MgC()和CaC()在砍酸溶
的日的。天然成因试剂浸出正是应用该原理而形
液屮易于迁移;有利丁碳酸盐矿物的溶蚀,増大孔
成的新型环保浸出エと该工と技术已在马兹别眼、疏通流通道:省利于増大水中的矿化度,提
克斯坦多个矿山得到I业应用,我国也在新疆、内
高碳酸盐的溶解能力。
蒙占等地开展了大然浸出试验,并取得较好的效
针对溶液中碳酸氢根是由CO2形成碳酸一级
果,究其根源矿床的共同特征是地下水中
电离直接产生还是由矿石中碳酸盐组分间接转化
p(HC)都在40mgL以上?地下水中试剂本而来,进行了验证武验研究。试验1将质量浓度
底浓度可满足铀的浸出需求,因此理论上?加
为600mg/LCの2气体持续通入蒸馏水中,溶液中
定量的氧化剂就可以保证矿石中的铀被有效地浸
pH明显降低,但溶液p(HCO)没有明显变
H,面对地下水化学成分改変程度最小,有数地防化,表明CO)不能直接转化为碳酸氰根离子。试
止了各种离子平衡关系被破坏,并避免浸出过程验2:将CO)持续通入过饱和的CaCO)2浴液中
中产生化学沉淀。
CO為加入时间与p(HCO))、p(Ca2+)的变化见图1,
室内搅拌浸出试验采用(H(O2)约为2500
CO持续加入时间与pH、电导率的变化见图
的矿层水一高鑷酸钾浸出,仙的浸出率
从结果可以看出:随着二氧化碳的加入时
到80%以上,结果表明地