CN104745811A

CN104745811A - 一种用于高泥碱性铀矿的酸性洗矿生物浸出工艺

Info

Publication number: CN104745811A
Application number: CN201310746085.3A
Authority: CN
Inventors: 武名麟; 温建康; 莫晓兰; 陈勃伟
Original assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-07-01

Abstract

一种用于高泥碱性铀矿的酸性洗矿生物浸出工艺，主要步骤为：原矿经破碎筛分，+30mm粒级矿石送堆场筑堆，-30mm粒级矿石进行酸性洗矿处理。通过在洗液中添加硫酸再洗矿除去部分碱性脉石，洗液经分离沉淀后，酸液循环利用。经酸性洗矿系统处理后，+0.074mm粒级砂矿送往堆场筑堆，-0.074mm粒级泥矿进入强化搅拌浸出工序。搅拌浸出液与堆浸浸出液汇合后进入离子交换树脂吸附解吸工序，最终得到合格浓缩铀产品。本工艺在洗矿过程内中和除去部分易于溶解的碱性脉石，解决了因为泥矿的存在和碱性脉石溶出沉淀而造成的堆浸渗透性差、铀浸出率低等问题，提高了铀回收率，综合利用了高泥碱性铀矿矿产资源，可获得更大经济效益。

Description

一种用于高泥碱性铀矿的酸性洗矿生物浸出工艺

技术领域

本发明涉及铀矿生物溶浸技术领域，特别是一种铀矿酸性洗矿浸出工艺。

背景技术

生物溶浸铀矿的技术在原苏联、加拿大、美国等已有生产应用实例。近年来国内也分别在多个铀矿开展了生物溶浸铀矿研究工作，取得了可喜的成绩。中国是铀矿资源不甚丰富的国家，现已探明的铀矿储量居世界第10位之后，不能适应核电发展的长远需要。而且目前我国铀矿冶工业出现原材料价格上涨，矿山不断老化，新开矿点投资短缺，按常规水冶加工经济亏损等问题。在这种形势下，生物溶浸铀矿技术由于其一系列优点，在低品位铀矿浸出中发挥越来越重要的作用。它在不断降低我国天然铀提取生产的投资和成本，不断提高提铀生产效率和产品质量的同时，逐步扩大了我国铀矿资源的开发利用范围和拓展了我国可供开发的铀资源量。

我国铀矿资源普遍存在品位低、氧化率高、嵌布粒度细、含泥量大等特点，采用生物溶浸技术处理该类矿石较之使用常规选冶技术会获得更好的技术经济指标。但铀矿矿石中往往混有一定程度的泥和水，当矿石中含泥含水量过多时，会对浸出过程造成不利影响，矿泥会堵塞进料仓、漏斗和破碎设备，同时脉石中的钙镁氧化物等碱性化合物溶浸后进入浸出液，也会产生大量的沉淀物和络合物，与矿泥一起作用造成浸出过程中矿堆渗透性差、透气性差、浸堆表面积液沟流、铀离子浸出速度慢、浸出率低等一系列问题，从而恶化浸出效果和浸出指标，增大生产成本。

一般来说，当铀矿矿石含泥量大于5wt％、含水量大于5wt％时，应考虑进行洗矿。洗矿一般都是在破碎筛分过程中进行的。

洗矿方法的选择与矿石中所含脉石物质成分和粘土的种类、比例及其可塑性、膨胀性、渗透性等相关。根据铀矿矿石中所含粘土的表观状态、塑性指数和粘聚系数值，可将待洗含泥矿石大致分为三种类型。

1、易洗矿石：带有砂质粘土，粘土的塑性指数小于5，粘聚系数(t／m²)≤0.5，此类矿物可冲水筛洗。

2、中等可洗矿石：粘土在手中可以碾碎。粘土的塑性指数5～10，粘聚系数(t／m²)为0.5～2，此类矿物可用洗矿机械洗1～2次。

3、难洗矿石：粘土在手中难以碾碎。粘土的塑性指数大于10，粘聚系数(t／m²)≥2，此类矿物需用洗矿机械洗2次以上。

在洗矿过程中所采用的常见洗矿设备包括螺旋分级机、水力旋流器或槽式洗矿机等。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于处理含泥碱性铀矿的酸性洗矿生物浸出工艺，应用该工艺可降低铀矿中杂质离子浓度，使铀矿中的铀离子得到有效回收。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于高泥碱性铀矿的酸性洗矿生物浸出工艺，包括以下步骤：

(1)原矿经破碎筛分后，+30mm粒级的粗粒级矿石送往堆场筑堆，-30mm粒级的细粒级矿石送往洗矿系统进行洗矿分级；

(2)洗矿过程中采用浓度为0.05～0.1mol／l的稀硫酸作为洗液，除去部分碱性脉石；

(3)洗矿后得到的矿砂送往堆场进行堆浸，泥矿送往搅拌槽进行搅拌浸出；堆浸及搅拌浸出工序获得的浸出液通过离子交换树脂，得到合格的浓缩铀产品。

如上所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，优选地，所述的高泥碱性铀矿为晶质铀矿或沥青铀矿，嵌布粒度小于0.005mm；矿石中钙镁氧化物含量大于5wt％；矿物含泥量比例≥10wt％。

如上所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，优选地，所述步骤(3)中洗矿后+0.074mm粒级的矿砂送往堆场筑堆，-0.074mm粒级的泥矿送往机械搅拌槽进行强化搅拌浸出。

如上所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，优选地，所述矿砂中-0.074mm粒级含量≤5wt％。

如上所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，优选地，所述步骤(3)中的堆场为间歇性堆场，矿堆层高为3m～5m。

如上所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，优选地，所述步骤(3)的堆浸工序中，滴淋速度为10～15L／m²·h，滴淋液酸度为20～30g／L H₂SO₄。

如上所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，优选地，所述步骤(3)的搅拌浸出工序中，固体含量35～50wt％，加酸调至pH值1.0～1.5，搅拌转速为120～150转／min，当浸出液含铀250mg／L时，送往离子交换树脂吸附解吸工段；浸出渣经中和处理后，其pH值≥6时，送往尾矿库堆存。

本发明的有益效果在于：工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、对环境污染小，在洗矿过程内中和除去部分易于溶解的碱性脉石，进一步解决了因为泥矿的存在和碱性脉石的溶出沉淀而造成的堆浸渗透性差、铀浸出率低等问题，提高了铀的回收率，综合利用了高碱性铀矿矿产资源，可获得更大的经济效益。

附图说明

图1本发明一种优选实施方式的工艺流程图。

图1中，工序1为应用本工艺前进行的准备工序(对原矿矿物进行矿物鉴定、粒级分析和杂质成分分析)和破碎筛分；

工序2为酸性洗矿系统，通过它进行洗矿分级；

工序3为沉淀分离；

工序4为搅拌浸出；

工序5为堆浸；

工序6为离子交换树脂吸附和解吸。

具体实施方式

本发明采用先洗矿后生物浸出的方法来处理含泥碱性铀矿。洗矿方法可以有效地分离泥矿和块矿(矿砂)，增强矿堆的渗透性和透气性，增强浸出效果，提高浸出指标。

当铀矿矿石含泥量大于5％、含水量大于5％时，应进行洗矿。洗矿一般是在破碎筛分过程中进行的。

本发明的主要技术方案如下：

原矿经颚式破碎机进行破碎，经振动筛进行筛分，粗粒级(+30mm)矿石送往堆场筑堆，较细粒级(-30mm)含泥矿石进入酸性洗矿系统，进行洗矿分级。

对碱性铀石采用稀硫酸进行洗矿操作，将其中粒度小于0.074mm的矿物认为矿泥。洗矿时采用浓度为0.05～0.1mol／l的稀硫酸，可针对矿物脉石中粘土的粘聚系数值及钙镁氧化物的含量大小进行调整，采用螺旋分级机、水力旋流器或槽式洗矿机等设备，经过稀硫酸洗矿去除掉脉石矿物中约10～15％的钙镁氧化物(碱性脉石)，最终使矿泥洗脱率＞85％，洗脱的-30mm～+0.074mm矿物进入堆场，进行生物堆浸操作。

对酸性洗矿后得到的泥浆进行沉淀分离，在沉淀过程中可加入阳离子絮凝剂，加速泥浆中矿泥的沉淀过程。经分离得到矿泥送往搅拌槽进行强化搅拌浸出，液体回到酸性洗矿系统，补加适量硫酸，进行循环利用。

对将破碎筛分后+30mm粒级的矿石及洗矿后+0.074mm粒级的砂矿筑堆，筑堆过程中要保持矿石尽可能形成自然堆放，形成多孔的自然堆，矿堆高为2m～4m。筑堆完成后，采用滴淋或喷淋的方式按照10～15L／m²·h的速度进行生物溶浸提铀，滴(喷)淋液酸度保持在20～30g／L H₂SO₄。滴淋管的间距为0.3m～0.8m。

将洗矿后-0.074mm粒级的泥矿进入机械搅拌槽进行搅拌浸出，固体含量35％～50％(重量百分比)，加酸调至pH值1.0～1.5，搅拌转速为120～150转／min，在搅拌槽中停留约2～3h，送往离子交换树脂吸附工段。浸出渣中和处理后，当浸渣pH值≥5时，送往尾矿库堆存。

将堆浸及搅拌浸出工序得到的浸出液送至后续离子交换树脂吸附解吸工序，得到合格的浓缩铀产品。

下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。

实施例1

将本发明的工艺应用于我国中南部地区某碱性铀矿，经原矿鉴定该矿物主要为晶质铀矿、沥青铀矿；脉石矿物主要是粘土矿物、长石蚀变物及少量的绢云母和碳酸盐矿物。矿石中铀含量约为0.2％，FeO 0.75％，CaO 3.86％，MgO 1.39％，SiO₂ 79.85％，Al₂O₃ 1.56％，K₂O 3.10％。杂质主成分为钙镁氧化物和硅酸盐。粒级分析表明+0.074mm矿物含量为80％，-0.074mm含量为20％。本发明所涉及的酸性洗矿工艺适合于本矿物。

1、矿石预处理：原矿经颚式破碎机进行破碎筛分，+30mm粒级的矿石直接送往堆场筑堆，-30mm粒级的矿石进入酸性洗矿系统，

2、对碱性铀矿矿石采用稀硫酸进行洗矿操作，将其中粒度小于0.074mm的矿物认为矿泥。洗矿时采用浓度为0.05mol／l的稀硫酸，洗矿设备为水力旋流器，洗矿速度为10m³／min，在洗液表面可见一层白色的漂浮物，经分析为硫酸钙镁的沉淀物。经过稀硫酸洗矿去除掉脉石矿物中约30.5％的钙镁氧化物，最终矿泥洗脱率为87.5％，同时，经3个月操作后观察，洗矿设备未见明显腐蚀。洗脱得到的-30mm～+0.074mm矿物进入堆场，进行堆浸操作。

3、对酸性洗矿后得到的泥浆进行沉淀分离，在洗液池内进行沉淀物的自然沉降，在沉淀过程中加入阳离子絮凝剂Magnafloc333，添加量400g／t矿，加速泥浆中矿泥的沉淀过程，约20小时后，泥浆可以做到固液的基本分离。经分离得到的矿泥送往搅拌槽进行强化搅拌浸出，液体补加适量的硫酸使酸度达到0.05mol／L，进行循环利用。

4、将+30mm及+0.074mm～-30mm粒级的矿石送往堆场筑堆，筑堆过程中为了保持矿石尽可能形成多孔洞、通风良好的自然堆，采用了后退式筑堆法进行，筑堆高度为4.0m，堆的形状为梯形台。筑堆完成后，安装滴淋管，滴淋管的间距为0.5m。滴淋液的酸度为20～30g／L H₂SO₄，滴淋速度为10～15L／m²·h；除非出现暴雨天气，滴淋一直进行，不进行休闲。浸出滴淋液中添加浓度为10％的浸铀微生物菌液，菌数为10⁶个／ml。所用菌种为Acidithiobacillus ferrooxidans Retech KF-II，已保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)，保藏日：2013年7月1日，保藏号为CGMCC NO.7836。当浸出液中的铀离子浓度达到350mg／L后，送到浸出液的离子交换树脂吸附与离子交换树脂解吸工序进行处理。

经过3个月的滴淋浸出后，矿石中铀的浸出率已达到93％，此时停止滴淋，浸出结束，并对滴淋管进行拆卸留作下一轮堆浸使用。

5、将洗矿后得到的-0.074mm粒级的矿泥送往机械搅拌槽进行强化搅拌浸出，固体含量40％，加酸调至pH值1.5左右，搅拌转速为150转／min，在搅拌槽中停留约3h，浸出液含铀达到250mg／L后，送往离子交换树脂吸附解吸工段进行处理。浸出渣利用石灰进行中和处理，当浸渣的pH值≥6时，送往尾矿库堆存。

6、经上述工艺处理后，堆浸浸出周期100天，该矿样中金属铀的总提取率约为90％。而采用未经洗矿生物浸出工艺处理该矿矿石，其它操作条件与本实施例相同，堆浸浸出周期100天情况下，金属铀总提取率为80％。

Claims

1.一种用于高泥碱性铀矿的酸性洗矿生物浸出工艺，其特征在于：其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，其特征在于：所述的高泥碱性铀矿为晶质铀矿或沥青铀矿，嵌布粒度小于0.005mm；矿石中钙镁氧化物含量大于5wt％；矿物含泥量比例≥10wt％。

3.根据权利要求2所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，其特征在于：所述步骤(3)中洗矿后+0.074mm粒级的矿砂送往堆场筑堆，-0.074mm粒级的泥矿送往机械搅拌槽进行强化搅拌浸出。

4.根据权利要求3所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，其特征在于：所述矿砂中-0.074mm粒级含量≤5wt％。

5.根据权利要求1所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，其特征在于：所述步骤(3)中的堆场为间歇性堆场，矿堆层高为3m～5m。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，其特征在于：所述步骤(3)的堆浸工序中，滴淋速度为10～15L／m²·h，滴淋液酸度为20～30g／L H₂SO₄。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的高泥碱性铀矿酸性洗矿生物浸出工艺，其特征在于：所述步骤(3)的搅拌浸出工序中，固体含量35～50wt％，加酸调至pH值1.0～1.5，搅拌转速为120～150转／min，当浸出液含铀250mg／L时，送往离子交换树脂吸附解吸工段；浸出渣经中和处理后，其pH值≥6时，送往尾矿库堆存。