某低品位高碳酸盐铀矿石微酸浸出特征及铀回收研究

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为实现“双碳”目标,我国正积极有序发展核电,未来对天然铀需求巨大。随高品位易浸铀矿资源的耗尽,人们正逐渐转向低品位铀。微酸中性新型地浸工艺在乌兹别克斯坦的高碳酸盐铀矿浸出中取得了很好的效果。柴西区跃进砂岩型铀矿石是新勘探的矿石,具有品位低、碳酸盐含量高、泥质含量高等特点,目前其浸出工艺仍处探索阶段。本文以该矿石为研究目标,开展了工艺矿物学、技术参数条件试验、参数优化试验以及铀回收试验的研究,并分析微酸浸出工艺影响因素和浸出机理。论文取得的主要认识如下:(1)工艺矿物学分析了铀矿石形貌、矿物组成、铀存在形式和赋存状态以及化学成分等特征。铀矿石岩性为绿灰色块状泥质粉砂岩,颗粒粒径≤1 mm占71.03%,主要耗酸矿物为方解石和白云石,含量分别达4.6%和2.4%,含较多还原性矿物黄铁矿(2.3%),铀矿物主要为较难浸的钛铀矿、沥青铀矿和铀石,铀矿物与黄铁矿共生明显,周围常见方解石,U含量低,为0.0139%,铀矿石还原程度高U(IV)占63.6%,U(VI)占36.4%。该矿石属于品位低、碳酸盐高、黄铁矿以及泥质含量高的较难浸铀矿石。(2)通过不同溶浸剂、不同液固比、不同双氧水浓度的静态浸出试验以及多回次浸出试验,获取关键浸出工艺技术参数及其影响因素。试验结果表明稀酸(5 g/L H2SO4)和烈酸(15 g/L H2SO4)在浸泡过程中产生大量气泡,影响铀的浸出。微酸(0.5 g/L H2SO4)、微酸(1 g/L H2SO4)和碱性(1200 mg/L Na HCO3)都产生大量HCO3-,有利于重碳酸铀酰络合物形成,微酸浸铀过程主要受化学反应控制,碱性浸铀则主要受产物层扩散控制。受黄铁矿与四价态铀矿物还原作用,较低浓度双氧水对提高铀浸出率不明显,而过高双氧水浓度可产生过氧化铀沉淀,影响铀的浸出,高锰酸钾氧化剂则可显著提高浸出率。(3)柱浸优化工艺参数浸出试验结果表明:浸出剂0.5 g/L H2SO4、1 g/L H2SO4和1200 mg/L Na HCO3,在不同阶段三柱同步添加等浓度同种氧化剂条件下,浸出周期64天,液计浸出率分别为54.62%、39.07%和44.51%,渣计浸出率分别为62.45%、50.72%和51.58%。微酸(0.5 g/L H2SO4)浸出效果要明显优于微酸(1 g/L H2SO4)和碱性(1200 mg/L Na HCO3)。铀浓度变化曲线与出水量变化曲线表明,微酸浸铀受氧化剂氧化影响,碱性浸出则产生了碳酸盐沉淀,降低了渗透性和浸出率。(4)微酸浸出液铀的回收分别开展了优化树脂选型、吸附液p H和接触时间等试验。研究结果表明:D231吸附树脂,1 mol/L Na Cl+0.1 mol/L Na HCO3淋洗剂,吸附液p H从7.6调节到6.5,接触时间5 min条件下,铀吸附率可达94.48%,洗脱率可达99.75%,可作为回收工艺。洗脱液用Na OH做沉淀剂,p H=12.84为终点,沉淀率可达82%。
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