耐冷嗜酸硫杆菌氧化浸出低品位含硫铀废石机制研究

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针对江西某退役低品位铀矿含硫铀废石中存在的铀污染问题,通过BCR连续分级提取试验模拟铀的赋存特征规律,分析了含硫铀废石中不同矿石粒径对铀的赋存形态的影响。本论文研究的铀废石品位均较低,适合利用细菌处理,研究了在不同铁价条件下耐冷嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus ferrivorans)的氧化浸出性能试验。通过耐冷嗜酸硫杆菌氧化模型研究了细菌从具有不同铁离子价态的能量基质中氧化浸出UO2的过程;通过分析得到细菌对UO2氧化浸出最佳实验条件,根据该条件利用细菌氧化浸出退役铀矿中产生的废石,取得的研究成果如下:(1)含硫矿石不同种类的废石中铀的形态分布存在显著差异,在土壤表层废石(A组)中,铀主要以可氧化态及残渣态存在;在地表块状废石(B组)及边坡上采集的块状岩石(C组)中,铀主要以可还原态及残渣态存在;(2)A组、B组废石中铀含量随矿/废石粒径的减小而增加,符合本身为表层废石的特性,C组废石中铀含量受粒径影响较小,与其废石本身为岩石特性有关;在含硫矿石中活性铀与铀含量没有密切关系,不管在原低品位废石中还是在残渣态废石中,S、U、Fe分布特征均大体一致;(3)细菌氧化浸出UO2的模拟最佳条件试验结果表明,耐冷嗜酸硫杆菌&Fe2+系统对UO2的浸出率为94.70%。在相同条件下,加入1g/L黄铁矿,UO2浸出率提高到99.96%。该研究揭示了UO2的氧化浸出机理,为铀的细菌浸出提供了新的理论依据;(4)细菌氧化浸出不同种类不同粒径大小含硫铀废石试验试验表明,耐冷嗜酸硫杆菌对于低品位含硫铀废石有着较高的浸出率,对于铀形态为可氧化态,粒径大小小于1cm的废石浸出率高达98.38%,大颗粒与中等颗粒浸出率超过95%;对于铀形态为可还原态的废石浸出率均超过90%。本论文研究从分析不同的低品位废石赋存特征入手,与细菌氧化浸出UO2的最佳条件相结合,设计细菌氧化浸出低品位含硫铀废石,证明了该方法可应用到实际生产活动中,不仅可以解决低品位废弃铀废石的资源再次利用,而且能实现经济利益最大化,为微生物氧化浸出低品位废石提供了理论基础。
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