CN104533376B - 一种稀酸地浸采铀工艺 - Google Patents

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Abstract

针对碳酸盐胶结低渗透砂岩型铀矿床的特点，本发明提供了一种稀酸地浸采铀工艺，采用稀盐酸作为浸出剂，通过在线加酸方式注入矿层，使溶浸液pH值保持3～6，以快速溶解矿层中的碳酸盐，从而原地产生HCO3 ‑，促进浸出。本发明已在鄂尔多斯沙沙圪台铀矿床和纳岭沟铀矿床的地浸采铀试验与生产中使用，注液量增加显著，HCO3 ‑浓度和浸出液铀浓度提升明显。

Description

一种稀酸地浸采铀工艺
技术领域
本发明属于原地浸出采铀技术领域，具体涉及一种在地浸采铀工艺中使用稀盐酸作浸出剂提高抽注液量和浸出液HCO3 -浓度，促进浸出的工艺。
背景技术
原地浸出采铀是通过从地表钻进至含矿层的注液井，将按一定比例配好的浸出剂注入至矿层，注入的浸出剂和氧化剂与矿石中的有用成分接触发生化学反应，生成可溶性化合物在扩散和对流作用下离开化学反应区进入沿矿层渗透迁移的溶浸液流中形成浸出液。
铀在pH值为6.0～8.0条件下的浸出过程称为中性浸出。该浸出工艺具有试剂消耗低、含矿层地下水复原费用少、对设备材料的防腐性能要求低，浸出液铀浓度能够满足经济开采要求等优点。目前以CO2+O2作浸出剂和氧化剂的中性浸出在世界范围内得到了广泛应用。通常地浸采铀中，尾液加入CO2后pH值降至6.3～6.5，一方面抑制了钙的沉淀，另一方面溶解了地层中碳酸盐胶结物，提高了地层渗透性能，同时反应后还额外为络合铀产生了2个HCO3 -。
但是，我国众多碳酸盐胶结的铀矿床，其渗透性较差，虽然CO2的加入可以部分改善地层渗透性能，但仍难以大幅度提高工艺孔的生产量。这一方面使得浸出效率低，另一方面由于生产量较低，氧注入量不足也导致浸出液铀浓度较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种稀酸地浸采铀工艺。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种稀酸地浸采铀工艺，包括以下步骤：
步骤1，抽出矿层的地下水，然后注入至矿层中，通过地下水循环疏通矿层，循环持续20天；
步骤2，地下水循环结束后，向地下水中加入氧气作为氧化剂，直至氧气在水中达到最大饱和溶解度，如注液系统温度16℃，压力1MPa，加入氧气400mg/L ；同时加入稀盐酸作为溶浸剂，溶浸液pH值保持3～4；
步骤3，当HCO3 -浓度达到1g/L ，且在注液压力不变的情况下10-15天内的单孔注液量稳定在变化幅度≤5％后，调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值逐渐升至6，维持浸出运行；
步骤4，当单孔注液量下降超过15％后，重新调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值维持在3～5；
步骤5，当单孔注液量上升并且稳定后，调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值逐渐升至6，维持浸出运行；稳定指注液压力不变的情况下10-15天内的单孔注液量稳定在变化幅度≤5％；
步骤6，当浸出液溶解氧大于15mg/L后，氧气的配制浓度降低至100～350mg/L，维持浸出的进行，每天监测一次浸出液铀浓度的变化情况；
步骤7，当浸出液铀浓度小于矿山边界铀浓度，停止加入稀盐酸和氧气，直至浸出结束。
所述步骤2中，稀盐酸加入方式为：在注液主管道中在线加入稀盐酸，同时在线监测溶浸液pH值，根据溶浸液的pH值调整稀盐酸的注入量，同时抽孔取样监测浸出液U、HCO3 -、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO4 2-、余氧的变化情况以及单孔注液量的变化。
所述步骤2中溶浸液的pH值为3.5。
所述步骤4中，溶浸液pH值为4。
所述步骤6中，氧气的配制浓度降低至300mg/L 。
所述步骤7中，矿山边界铀浓度为5～10mg/L 时，当浸出液铀浓度<5mg/L ，浸出结束。
本发明已在鄂尔多斯沙沙圪台铀矿床和纳岭沟铀矿床的地浸采铀试验与生产中使用，注液量增加显著，HCO3 -浓度和浸出液铀浓度提升明显。
附图说明
图1为本发明在纳岭沟铀矿床试验区试验块段平面布置图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
本实施例针对碳酸盐胶结低渗透砂岩型铀矿床的特点，采用稀盐酸作为浸出剂，通过在线加酸方式注入矿层，使溶浸液pH值保持3～6，以快速溶解矿层中的碳酸盐，从而原地产生HCO3 -，促进浸出；此外，稀盐酸溶浸液在溶蚀矿层中碳酸盐的同时，也可部分溶蚀矿层中的绿泥石、铁白云石、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等CO2难以溶解的矿物，显著提高钻孔的注液量。
浸出过程中，稀盐酸在线注入后首先与溶液中HCO3 -发生反应产生CO2气体，由于CO2气体溶解度较大且反应是在密闭环境中进行，原地生成的CO2气体不会溢出，注入地层后未反应的稀盐酸和生成的CO2继续与碳酸盐进行反应，溶蚀地层中碳酸盐胶结物，同时产生HCO3 -。根据反应动力学，酸溶蚀碳酸盐强度比CO2快104倍，加上对其他矿物的溶蚀，可以显著提高地层的渗透性能。另外，在地层条件下，酸的使用，在提高浸出液HCO3 -方面也比CO2来得快。由于充分利用稀盐酸酸化产生的CO2，可以显著降低地浸的生产成本；此外，由于CO2为原地生成，易于溶解，不会产生气体堵塞问题，在地层中的分配也均匀，有很高的使用效率。
实施例1：
纳岭沟铀矿床试验区矿体平均厚度4.40m，平均品位0.0709％，平均平米铀量6.38kg/m2，平均埋深400m。平均碳酸盐含量以CO2计为3.41％。
试验块段如图1所示，采用稀盐酸+氧气浸出工艺，操作步骤详述如下：
步骤1，不加试剂循环抽注20天；
步骤2，第20天，注液系统温度16℃，压力1MPa，加入氧气400mg/L 。在线加入稀盐酸，使溶浸液pH值保持3～4。
步骤3，第30天，浸出液HCO3 -浓度达到1g/L ，单孔注液量保持稳定，调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值逐渐升至6，维持浸出运行。
步骤4，第90天，注液孔z-4、z-5、z-6、z-8、z-9、z-11、z-12、z-14注液量下降超过15％，重新调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值维持在4。第95天，注液孔z-4、z-5、z-6、z-8、z-9、z-11、z-12、z-14注液量分别较酸化前提高了65％、117％、105％、104％、94％、89％、19％、82％，总注增加了13.20m3/h。
步骤5，第96天，调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值逐渐升至6，维持浸出运行。
步骤6，第200天，浸出液溶解氧大于15mg/L，氧气的配制浓度降低至300mg/L，维持浸出的进行。
试验按照本发明步骤，c-1单元(包括抽孔c-1，注孔z-1、z-2、z-3和z-4，图1)运行722天，总计c-1抽液量124721m3，平均铀浓度47.7mg/L ，浸出金属铀5957.30kg，浸出率51.36％。c-2～c-6单元(图1)共计运行328天，总抽液量437786m3，平均单孔抽液量8m3/h；集合样铀浓度60.8mg/L ，浸出液平均铀浓度30.7mg/L ，浸出金属13.44t。
实施例2：
采自沙沙圪台铀矿床岩心样品，矿样品位0.0258％，CO2含量为3.45％。开展的室内稀酸柱浸实验，柱长113cm，柱径3.3cm，孔隙体积340mL ，孔隙度35.2％，柱子堆密度1.75g/cm3，真密度2.70g/cm3。
实验采用稀盐酸+氧气浸出工艺，起始注液pH值3～4，20个孔隙体积后，渗透率比起始渗透率提高了12倍；之后调节注液pH值4～5，15个孔隙体积后渗透率比起始渗透率提高了8倍，HCO3 -浓度达到1g/l；再后调节注液pH值5～6直到浸出结束，浸出70个孔隙体积，铀浸出率达到64.85％。
实施例3：
铀矿床矿体平均厚度4.82m，平均品位0.0875％，平均平米铀量9.02kg/m2，平均埋深180m。井型采用五点型，注入井与抽出井间距为15m。
采用稀盐酸+氧气浸出工艺，起始注液pH值4～5。2个月后，浸出液HCO3 -浓度从本底的250mg/L 上升1500mg/L 以上；5抽11注16个生产井稀盐酸酸化浸出全部有效，注液井最高注量提高66.67％，平均提高35.54％，抽液井最高抽量提高33.33％，平均提高27.40％(表1)。
表1沙沙圪台稀酸酸化前后抽注液量变化
上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种稀酸地浸采铀工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，抽出矿层的地下水，然后注入至矿层中，通过地下水循环疏通矿层，循环持续20天；
步骤2，地下水循环结束后，向地下水中加入氧气作为氧化剂，直至氧气在水中达到最大饱和溶解度；同时加入稀盐酸作为溶浸剂，溶浸液pH值保持3～4；
步骤3，当HCO3 -浓度达到1g/L ，且在注液压力不变的情况下10-15天内的单孔注液量稳定在变化幅度≤5％后，调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值逐渐升至6，维持浸出运行；
步骤4，当单孔注液量下降超过15％后，重新调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值维持在3～5；
步骤5，当单孔注液量上升并且稳定后，调整稀盐酸的注入量，使溶浸液pH值逐渐升至6，维持浸出运行；稳定指注液压力不变的情况下10-15天内的单孔注液量稳定在变化幅度≤5％；
步骤6，当浸出液溶解氧大于15mg/L后，氧气的配制浓度降低至100～350mg/L，维持浸出的进行，每天监测一次浸出液铀浓度的变化情况；
步骤7，当浸出液铀浓度小于矿山边界铀浓度，停止加入稀盐酸和氧气，直至浸出结束。
2.如权利要求1所述的一种稀酸地浸采铀工艺，其特征在于步骤2中稀盐酸加入方式为：在注液主管道中在线加入稀盐酸，同时在线监测溶浸液pH值，根据溶浸液的pH值调整稀盐酸的注入量，同时抽孔取样监测浸出液U、HCO3 -、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO4 2-、余氧的变化情况以及单孔注液量的变化。
3.如权利要求1所述的一种稀酸地浸采铀工艺，其特征在于步骤4中，溶浸液pH值为4。
4.如权利要求1所述的一种稀酸地浸采铀工艺，其特征在于步骤6中，氧气的配制浓度降低至300mg/L 。
5.如权利要求1所述的一种稀酸地浸采铀工艺，其特征在于步骤7中矿山边界铀浓度为5～10mg/L 时，当浸出液铀浓度<5mg/L ，浸出结束。
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