CN107460349A - 一种酸法地浸采铀实验室模拟装置与试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，包括浸出剂贮槽，用于盛放浸出剂；浸出柱，用于装盛矿样，为浸出剂与矿石接触反应提供场所；浸出液贮槽，用于盛放浸出液；离子交换柱，用于装盛铀的吸附材料；浸出剂配制槽，用于盛放树脂吸附铀后的浸出液；泵，用于将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽中；阀门A、阀门B、阀门C、阀门D、阀门E、阀门F、阀门G以及连接以上各部件的连接管；一种使用本发明所述的酸法地浸采铀实验室模拟装置的试验方法。本发明的试验结果可为现场试验工程浸出剂配制与浸出工艺提供可靠的依据，降低现场试验浸出体系因杂质离子积累沉淀造成矿层堵塞的风险，提高预防水平。

Description

一种酸法地浸采铀实验室模拟装置与试验方法
技术领域
本发明属于铀矿开采技术领域，具体涉及砂岩型铀矿酸法地浸室内浸出试验装置与试验方法。
背景技术
原地浸出(简称地浸)采铀是通过钻孔工程，借助化学试剂，从天然埋藏条件下把矿石中的铀溶解出来，而不使矿石产生位移的集采、选、冶于一体的铀矿开采方法。该工艺具有生产成本低、建设周期短、环境友好等优点，其处理对象为砂岩型铀矿资源。目前，我国在新疆、内蒙古等地已经建成多座地浸矿山。经验表明：探明的铀矿资源从前期试验到成功开发一般要经历室内试验、现场条件试验、扩大试验、工业性试验和生产建设等步骤。
地浸采铀现场试验开展之前，首先针对目标矿床矿石进行室内浸出试验研究，以查明矿石的浸出性能，为开展现场试验提供工艺路线、工艺参数和理论依据。因此，地浸采铀室内浸出试验具有的重要作用。柱浸试验是查明矿石的浸出性能和工艺参数的重要手段。
地浸采铀室内柱浸试验经过长期的摸索，并借鉴硬岩矿石柱浸试验经验，形成了研究方法，如中国核工业集团公司企业标准《地浸采铀岩矿实验室浸出试验规范》(Q/CNNCJB 15-2014)所述室内柱浸是将原始状的岩心或者破碎后的岩心矿样装入管状反应器中，加入某一浓度作为浸出剂进行浸出至反应结束，由此得出矿石的浸出性能和浸出工艺参数。
在酸法地浸采铀现场试验和生产中，采用离子交换树脂吸附浸出液中的铀，吸附尾液继续补加硫酸配制浸出剂注入地下浸出。连续不断的吸附-浸出-吸附循环，导致浸出系统中杂质离子如SO4 2-，Ca2+、Mg2+、Fe2+、Al3+等不断积累，当部分离子浓度达到一定程度就会以沉淀的形式析出，沉淀物可以对铀产生吸附并恶化含矿砂体的渗透性，从而影响抽注液量。《铀矿冶》2015年34卷3期“酸法地浸采铀过程中杂质离子的沉淀及对铀沉淀的影响”一文对此进行了定量研究。
现行的柱浸试验方法均按照行业标准(Q/CNNC JB 15-2014)，采用一次性配制的浸出剂进行浸出，没有将前期浸出液回收铀后返回配制浸出剂，因此无法准确考察浸出过程中杂质离子积累程度及其沉淀对铀的浸出和矿石透水能力的影响。现行的室内浸出试验方法并不完全符合地浸采铀现场试验和生产的特点。
发明内容
本发明的目的在于：为了克服现有技术的不足，根据酸法地浸现场浸出试验特点，发明一种新的柱浸试验装置和使用方法。以改变原有的室内单一酸浓度浸出的试验方法与现场试验、生产脱节的现象，使柱浸试验可以更准确的指导现场试验。
本发明的技术方案如下：
一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，包括浸出剂贮槽，用于盛放浸出剂；浸出柱，用于装盛矿样，为浸出剂与矿石接触反应提供场所；浸出液贮槽，用于盛放浸出液；离子交换柱，用于装盛铀的吸附材料；浸出剂配制槽，用于盛放树脂吸附铀后的浸出液；泵，用于将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽中；阀门A、阀门B、阀门C、阀门D、阀门E、阀门F、阀门G以及连接以上各部件的连接管；
其中，浸出剂贮槽与阀门A的一端相连，阀门A的另一端与浸出柱的下端相连，浸出柱的上端与阀门B的一端连接，阀门B的另一端放空；浸出柱的上端同时与阀门C一端相连，阀门C的另一端接入浸出液贮槽；浸出液贮槽下出口与阀门D一端相连，阀门D另一端与离子交换柱的上端连接；离子交换柱的下端与阀门E的一端连接，阀门E的另一端放空；离子交换柱下端同时与阀门F一端连接，阀门F另一端接入浸出剂配制槽；浸出剂配制槽下出口与阀门G一端连接，阀门G另一端接泵的进料口，泵的出料口接入浸出剂贮槽。
其中，所述的连接管的材质具有耐酸性，为316L不锈钢、超强PE或橡胶中的一种。
所述的浸出剂贮槽为高位槽，标有体积刻度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
所述的浸出柱竖直安放，上下端使用胶塞配合连接管封闭，上端低于浸出剂贮槽1下出口0.2m以上。
所述的浸出液贮槽标有体积刻度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
所述的离子交换柱的吸附材料为阴离子交换树脂或者离子交换纤维，离子交换柱的材质为耐酸材料，为玻璃、有机玻璃或316L不锈钢中的一种，竖直安放。
所述的浸出剂配制槽用于盛放树脂吸附铀后的浸出液，并在该槽补加硫酸至浸出剂的目标酸度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
所述的泵为耐酸腐蚀计量泵；所述的浸出柱的长度大于0.3m，直径大于0.05m；所述的离子交换柱4的长度大于0.7m，直径大于0.02m。
一种使用本发明所述的酸法地浸采铀实验室模拟装置的试验方法，包括如下步骤：
步骤1：装样
将M kg的矿样，所述矿样的铀品位为U0％，装入体积为a L的浸出柱中并压实，使其密度接近原始岩心密度；取适量的矿层水置于浸出剂贮槽中，打开阀门A，矿层水从浸出柱下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B，打开阀门C，矿层水流入浸出液贮槽，直至流速稳定，此时流速为C0ml/h；
将b ml的离子交换树脂装入离子交换柱待用；
步骤2：浸出剂配制
使用矿层水和浓硫酸配制的适当浓度的稀硫酸溶液作为浸出剂，所配制的浸出剂体积d为(0.5M)～(3.0M)L，置于浸出剂贮槽中备用；
步骤3：浸出
打开阀门A，步骤2中所述的浸出剂从浸出柱的下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B，打开阀门C，浸出液流入浸出液贮槽，每隔时间T h浸出液贮槽内浸出液体积分别为E1、E2、E3……Ei，分析铀浓度分别为F1、F2、F3……Fi，根据流速变化判断浸出柱是否发生堵塞和堵塞程度；取样时，关闭阀门C，打开阀门B取样，分析铀、酸及杂质元素浓度；
步骤4：吸附
打开阀门D，浸出液从离子交换柱上端流入柱内，与树脂接触，关闭阀门E和阀门G，打开阀门F，吸附尾液流入浸出剂配制槽；取样时，关闭阀门F，打开阀门E取样；
步骤5：补酸与浸出剂循环
对步骤4中采取的吸附尾液进行余酸浓度分析，根据分析结果和吸附尾液体积，向浸出剂配制槽内补加一定体积的浓硫酸，将其配制为步骤2中所述的浸出剂；打开阀门G，开启泵，将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽；继续浸出，转入步骤3；根据步骤3中取样分析结果判断浸出情况，当浸出液中铀浓度降低至5mg/L以下时，浸出结束，分析浸出渣中铀的品位U1％和树脂对铀的吸附容量K mg/mL﹒R湿。
其中，步骤1中所述的矿样质量M范围是1.5≤M≤4.0；浸出柱的体积a的范围是1≤a≤2；装入离子交换柱的离子交换树脂的体积b的范围是20≤b≤1000；步骤3中所述的浸出时间T的范围是12≤T≤48。
本发明的显著效果在于：
(1)试验结束，浸出液经离子交换处理含铀浓度较低，作为废水便于处理；
(2)试验结束，分析树脂中铀的吸附容量，可准确计算矿石的浸出率，提供了1种计算矿石浸出率的方法；
(3)试验过程中可详细考察浸出时杂质离子积累程度及其沉淀对铀的浸出和矿石透水能力的影响，试验结果可为现场试验工程浸出剂配制与浸出工艺提供可靠的依据，降低现场试验浸出体系因杂质离子积累沉淀造成矿层堵塞的风险，提高预防水平。
附图说明
图1为本发明所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置示意图。
图注：1浸出剂贮槽、2浸出柱、3浸出液贮槽、4离子交换柱、5浸出剂配制槽、6泵、7阀门A、8阀门B、9阀门C、10阀门D、11阀门E、12阀门F、13阀门G。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置与试验方法作进一步详细说明。
如图1所示，一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，包括浸出剂贮槽1，用于盛放浸出剂；浸出柱2，用于装盛矿样，为浸出剂与矿石接触反应提供场所；浸出液贮槽3，用于盛放浸出液；离子交换柱4，用于装盛铀的吸附材料；浸出剂配制槽5，用于盛放树脂吸附铀后的浸出液；泵6，用于将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽1中；阀门A7、阀门B8、阀门C9、阀门D10、阀门E11、阀门F12、阀门G13以及连接以上各部件的连接管；
其中，浸出剂贮槽1与阀门A7的一端相连，阀门A7的另一端与浸出柱2的下端相连，浸出柱2的上端与阀门B8的一端连接，阀门B8的另一端放空；浸出柱2的上端同时与阀门C9一端相连，阀门C9的另一端接入浸出液贮槽3；浸出液贮槽3下出口与阀门D10一端相连，阀门D10另一端与离子交换柱4的上端连接；离子交换柱4的下端与阀门E11的一端连接，阀门E11的另一端放空；离子交换柱4下端同时与阀门F12一端连接，阀门F12另一端接入浸出剂配制槽5；浸出剂配制槽5下出口与阀门G13一端连接，阀门G13另一端接泵6的进料口，泵6的出料口接入浸出剂贮槽1。
所述的连接管的材质具有耐酸性，为316L不锈钢、超强PE或橡胶中的一种。
所述的浸出剂贮槽1为高位槽，标有体积刻度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
所述的浸出柱2竖直安放，上下端使用胶塞配合连接管封闭，上端低于浸出剂贮槽1下出口0.2m以上。
所述的浸出液贮槽3标有体积刻度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
所述的离子交换柱4的吸附材料为阴离子交换树脂或者离子交换纤维，离子交换柱4的材质为耐酸材料，为玻璃、有机玻璃或316L不锈钢中的一种，竖直安放。
所述的浸出剂配制槽5用于盛放树脂吸附铀后的浸出液，并在该槽补加硫酸至浸出剂的目标酸度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
所述的泵6为耐酸腐蚀计量泵；所述的浸出柱2的长度大于0.3m，直径大于0.05m；所述的离子交换柱4的长度大于0.7m，直径大于0.02m。
一种使用本发明所述的酸法地浸采铀实验室模拟装置的试验方法，包括如下步骤：
步骤1：装样
将M kg的矿样，所述矿样的铀品位为U0％，装入体积为a L的浸出柱2中并压实，使其密度接近原始岩心密度；取适量的矿层水置于浸出剂贮槽1中，打开阀门A7，矿层水从浸出柱2下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B8，打开阀门C9，矿层水流入浸出液贮槽3，直至流速稳定，此时流速为C0ml/h；
将b ml的离子交换树脂装入离子交换柱4待用；
步骤2：浸出剂配制
使用矿层水和浓硫酸配制的适当浓度的稀硫酸溶液作为浸出剂，所配制的浸出剂体积d为(0.5M)～(3.0M)L，置于浸出剂贮槽1中备用；
步骤3：浸出
打开阀门A7，步骤2中所述的浸出剂从浸出柱2的下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B8，打开阀门C9，浸出液流入浸出液贮槽3，每隔时间T h浸出液贮槽3内浸出液体积分别为E1、E2、E3……Ei，分析铀浓度分别为F1、F2、F3……Fi，根据流速变化判断浸出柱2是否发生堵塞和堵塞程度；取样时，关闭阀门C9，打开阀门B8取样，分析铀、酸及杂质元素浓度；
步骤4：吸附
打开阀门D10，浸出液从离子交换柱4上端流入柱内，与树脂接触，关闭阀门E11和阀门G13，打开阀门F12，吸附尾液流入浸出剂配制槽5；取样时，关闭阀门F12，打开阀门E11取样；
步骤5：补酸与浸出剂循环
对步骤4中采取的吸附尾液进行余酸浓度分析，根据分析结果和吸附尾液体积，向浸出剂配制槽5内补加一定体积的浓硫酸，将其配制为步骤2中所述的浸出剂；打开阀门G13，开启泵6，将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽1；继续浸出，转入步骤3；根据步骤3中取样分析结果判断浸出情况，当浸出液中铀浓度降低至5mg/L以下时，浸出结束，分析浸出渣中铀的品位U1％和树脂对铀的吸附容量K mg/mL﹒R湿。
其中，步骤1中所述的矿样质量M范围是1.5≤M≤4.0；浸出柱2的体积a的范围是1≤a≤2；装入离子交换柱4的离子交换树脂的体积b的范围是20≤b≤1000；步骤3中所述的浸出时间T的范围是12≤T≤48。
铀浸出率的计算方法：
方法1：(U0％-U1％)/U0％×100％；
方法2：∑(Ei×Fi)/(U0％×M)×100％；
方法3：(b×K)/(U0％×M)×100％。
不同浸出阶段矿层渗透性变化比例：
(Ei/T-C0)/C0×100％，计算结果大于0，表明矿层渗透性增强；计算结果小于0，表明矿层渗透性变差。
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
实施例1
某低碳酸盐砂岩铀矿石通过前期室内搅拌浸出试验确定了浸出剂浓度，开展柱浸试验以验证浸出剂浓度和查明该矿石浸出性能、杂质离子累积情况。
步骤1：装样
将1.5kg的矿样，所述矿样的铀品位为0.050％，装入体积为1L的浸出柱中并压实，使其密度接近原始岩心密度。取5L矿层水置于浸出剂贮槽中，打开阀门A，矿层水从浸出柱下端流入柱内的矿石，关闭阀门B，打开阀门C，矿层水流入浸出液贮槽，直至流速稳定，流速稳定时为10ml/h。
将20ml的强碱性阴离子交换树脂装入离子交换柱待用。
步骤2：浸出剂配制
矿层水和98％的硫酸配制稀硫酸溶液作为浸出剂，所述浸出剂中硫酸质量浓度为10g/L，配制的浸出剂体积为2L，置于浸出剂贮槽中备用。
步骤3：浸出
打开阀门A，步骤2中所述的浸出剂从浸出柱下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B，打开阀门C，浸出液流入浸出液贮槽，每隔24h浸出液贮槽内浸出液体积分别为240ml、236ml、236ml……120ml，分析其铀浓度分别为2mg/L、7mg/L、11mg/L……5mg/L，根据流速递减判断浸出柱已经发生堵塞，且堵塞程度严重。
步骤4：吸附
打开阀门D，浸出液从离子交换柱上端流入柱内，与树脂接触，关闭阀门E和阀门G，打开阀门F，吸附尾液流入浸出剂配制槽。取样时，关闭阀门F，打开阀门E取样。
步骤5：补酸与浸出剂循环
对步骤4中采取的吸附尾液进行余酸浓度分析，试验过程中某段时间内吸附尾液体积500ml，余酸浓度为3g/L，向浸出剂配制槽内补加98％的硫酸2ml，将其配制为步骤2中所述的目标酸浓度10g/L的浸出剂。打开阀门G，开启泵，将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽。继续浸出，转入步骤3。根据步骤3中取样分析结果判断浸出情况，当浸出液中铀浓度降低至5mg/L以下时，浸出结束。分析浸出渣中铀的品位0.012％，树脂对铀的吸附容量为2.8mg/ml﹒R湿。
铀的浸出率计算：
方法一，根据渣品位计算：(0.050％-0.012％)/0.050％×100％＝76.0％
方法二，根据树脂容量计算：(2.8mg/ml﹒R湿×20ml)/(1500×0.050％)×100％＝74.6％
方法三，根据浸出液体积和铀浓度计算：(0.240L×2mg/L+0.236L×7mg/L+0.236L×11mg/L+……+0.120L×5mg/L)/(1500×0.050％)×100％＝75.3％
至浸出终点时，矿层渗透性变化：
(120ml/24h-10ml/h)/10ml/h×100％＝-50％，计算结果小于0，表明矿层渗透性变差，流量下降了50％。该矿石采用酸法浸出造成的流量下降程度严重，因此工艺选择时应谨慎选择酸法浸出工艺。
实施例2
某砂岩铀矿石经过前期室内搅拌浸出试验确定了浸出剂浓度，开展柱浸试验以验证浸出剂浓度和查明该矿石浸出性能、杂质离子累积情况。
步骤1：装样
将3.0kg的矿样，所述矿样的铀品位为0.180％，装入体积为1.5L的浸出柱中并压实，使其密度接近原始岩心密度；取4L矿层水置于浸出剂贮槽中，打开阀门A，矿层水从浸出柱下端流入柱内矿石，关闭阀门B，打开阀门C，矿层水流入浸出液贮槽，直至流速稳定，流速稳定时为6ml/h。
将100ml的强碱性阴离子交换树脂装入离子交换柱待用。
步骤2：浸出剂配制
矿层水和98％的硫酸配制稀硫酸溶液作为浸出剂，浸出剂中硫酸质量浓度为20g/L，配制的浸出剂体积为3L，置于高位槽浸出剂贮槽中备用。
步骤3：浸出
打开阀门A，步骤2中所述的浸出剂从浸出柱下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B，打开阀门C，浸出液流入浸出液贮槽，每隔48h浸出液贮槽内浸出液体积分别为288ml、276ml、242ml……121ml，分析其铀浓度分别为2mg/L、6mg/L、8mg/L……5mg/L，根据流速递减判断浸出柱已经发生堵塞，且堵塞程度严重。
步骤4：吸附
打开阀门D，浸出液从离子交换柱上端流入柱内，与树脂接触，关闭阀门E和阀门G，打开阀门F，吸附尾液流入浸出剂配制槽。取样时，关闭阀门F，打开阀门E取样。
步骤5：补酸与浸出剂循环
对步骤4中采取的吸附尾液进行余酸浓度分析，试验过程中某段时间内吸附尾液体积300ml，余酸浓度为5g/L，向浸出剂配制槽内补加98％的硫酸2.5ml，将其配制为步骤2中所述的目标酸浓度20g/L的浸出剂。打开阀门G，开启泵，将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽。继续浸出转入步骤3。根据步骤3中取样分析结果判断浸出情况，当浸出液中铀浓度降低至5mg/L以下时，浸出结束。分析浸出渣中铀的品位0.031％，树脂对铀的吸附容量为4.5mg/ml﹒R湿。
铀的浸出率计算：
方法一，根据渣品位计算：(0.180％-0.031％)/0.180％×100％＝82.8％
方法二，根据树脂容量计算：(4.5mg/ml﹒R湿×100ml)/(3000×0.180％)×100％＝83.3％
方法三，根据浸出液体积和铀浓度计算：(0.288L×2mg/L+0.276L×6mg/L+0.242L×8mg/L+……+0.121L×5mg/L)/(1500×0.050％)×100％＝82.0％
至浸出终点时，矿层渗透性变化：
(121ml/48h-6ml/h)/6ml/h×100％＝-58％，计算结果小于0，表明矿层渗透性变差，流量下降了58％。该矿石采用酸法浸出造成的流量下降程度严重，因此工艺选择时应谨慎选择酸法浸出工艺。
实施例3
某砂岩铀矿石经过前期室内搅拌浸出试验确定了浸出剂浓度，开展柱浸试验以验证浸出剂浓度和查明该矿石浸出性能、杂质离子累积情况。
步骤1：装样
将4.0kg的矿样，所述矿样的铀品位为0.250％，装入体积为2L的浸出柱中并压实，使其密度接近原始岩心密度。取4L矿层水置于浸出剂贮槽中，打开阀门A，矿层水从浸出柱下端流入柱内矿石，关闭阀门B，打开阀门C，矿层水流入浸出液贮槽，直至流速稳定，流速稳定时为15ml/h。
将1000ml的弱碱性阴离子交换树脂装入离子交换柱待用。
步骤2：浸出剂配制
矿层水和98％的硫酸配制稀硫酸溶液作为浸出剂，浸出剂中硫酸质量浓度为10g/L，配制的浸出剂体积为3L，置于高位槽浸出剂贮槽中备用。
步骤3：浸出
打开阀门A，步骤2中所述的浸出剂从浸出柱下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B，打开阀门C，浸出液流入浸出液贮槽，每隔12h浸出液贮槽内浸出液体积分别为180ml、183ml、183ml……193ml，分析其铀浓度分别为2mg/L、8mg/L、12mg/L……5mg/L，流速变化较小，判断浸出柱没有发生堵塞。
步骤4：吸附
打开阀门D，浸出液从离子交换柱上端流入柱内，与树脂接触，关闭阀门E和阀门G，打开阀门F，吸附尾液流入浸出剂配制槽。取样时，关闭阀门F，打开阀门E取样。
步骤5：补酸与浸出剂循环
对步骤4中采取的吸附尾液进行余酸浓度分析，试验过程中某段时间内吸附尾液体积500ml，余酸浓度为2g/L，向浸出剂配制槽内补加98％的硫酸2.2ml，将其配制为步骤2中所述的目标酸浓度10g/L的浸出剂。打开阀门G，开启泵，将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽。继续浸出转入步骤3。根据步骤3中取样分析结果判断浸出情况，当浸出液中铀浓度降低至5mg/L以下时，浸出结束。分析浸出渣中铀的品位0.030％，树脂对铀的吸附容量为8.73mg/ml﹒R湿。
铀的浸出率计算：
方法一，根据渣品位计算：(0.250％-0.030％)/0.250％×100％＝88.0％
方法二，根据树脂容量计算：(8.73mg/ml﹒R湿×1000ml)/(4000×0.250％)×100％＝87.3％
方法三，根据浸出液体积和铀浓度计算：(0.180L×2mg/L+0.183L×8mg/L+0.183L×12mg/L+……+0.193L×5mg/L)/(1500×0.050％)×100％＝87.0％
至浸出终点时，矿层渗透性变化：
(193ml/12h-15ml/h)/15ml/h×100％＝7.2％，计算结果大于0，表明矿层渗透性变好，流量提高了7.2％。该矿石采用酸法浸出未造成流量下降，矿石浸出率为88％左右，因此工艺选择时可以考虑酸法浸出工艺。该酸法浸出工艺已经成功用于某砂岩型铀矿的地浸开采。

Claims (10)

1.一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，其特征在于：包括浸出剂贮槽(1)，用于盛放浸出剂；浸出柱(2)，用于装盛矿样，为浸出剂与矿石接触反应提供场所；浸出液贮槽(3)，用于盛放浸出液；离子交换柱(4)，用于装盛铀的吸附材料；浸出剂配制槽(5)，用于盛放树脂吸附铀后的浸出液；泵(6)，用于将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽(1)中；阀门A(7)、阀门B(8)、阀门C(9)、阀门D(10)、阀门E(11)、阀门F(12)、阀门G(13)以及连接以上各部件的连接管；
其中，浸出剂贮槽(1)与阀门A(7)的一端相连，阀门A(7)的另一端与浸出柱(2)的下端相连，浸出柱(2)的上端与阀门B(8)的一端连接，阀门B(8)的另一端放空；浸出柱(2)的上端同时与阀门C(9)一端相连，阀门C(9)的另一端接入浸出液贮槽(3)；浸出液贮槽(3)下出口与阀门D(10)一端相连，阀门D(10)另一端与离子交换柱(4)的上端连接；离子交换柱(4)的下端与阀门E(11)的一端连接，阀门E(11)的另一端放空；离子交换柱(4)下端同时与阀门F(12)一端连接，阀门F(12)另一端接入浸出剂配制槽(5)；浸出剂配制槽(5)下出口与阀门G(13)一端连接，阀门G(13)另一端接泵(6)的进料口，泵(6)的出料口接入浸出剂贮槽(1)。
2.如权利要求1所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，其特征在于：所述的连接管的材质具有耐酸性，为316L不锈钢、超强PE或橡胶中的一种。
3.如权利要求1所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，其特征在于：所述的浸出剂贮槽(1)为高位槽，标有体积刻度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
4.如权利要求1所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，其特征在于：所述的浸出柱(2)竖直安放，上下端使用胶塞配合连接管封闭，上端低于浸出剂贮槽(1)下出口0.2m以上。
5.如权利要求1所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，其特征在于：所述的浸出液贮槽(3)标有体积刻度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
6.如权利要求1所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，其特征在于：所述的离子交换柱(4)的吸附材料为阴离子交换树脂或者离子交换纤维，离子交换柱(4)的材质为耐酸材料，为玻璃、有机玻璃或316L不锈钢中的一种，竖直安放。
7.如权利要求1所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，其特征在于：所述的浸出剂配制槽(5)用于盛放树脂吸附铀后的浸出液，并在该槽补加硫酸至浸出剂的目标酸度，材质为耐酸材料，为玻璃、塑料或316L不锈钢中的一种，工作压力为常压。
8.如权利要求1所述的一种酸法地浸采铀实验室模拟装置，其特征在于：所述的泵(6)为耐酸腐蚀计量泵；所述的浸出柱(2)的长度大于0.3m，直径大于0.05m；所述的离子交换柱(4)的长度大于0.7m，直径大于0.02m。
9.一种使用如权利要求1至8中任何之一的酸法地浸采铀实验室模拟装置的试验方法，包括如下步骤：
步骤1：装样
将M kg的矿样，所述矿样的铀品位为U0％，装入体积为aL的浸出柱(2)中并压实，使其密度接近原始岩心密度；取适量的矿层水置于浸出剂贮槽(1)中，打开阀门A(7)，矿层水从浸出柱(2)下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B(8)，打开阀门C(9)，矿层水流入浸出液贮槽(3)，直至流速稳定，此时流速为C0ml/h；
将b ml的离子交换树脂装入离子交换柱(4)待用；
步骤2：浸出剂配制
使用矿层水和浓硫酸配制的适当浓度的稀硫酸溶液作为浸出剂，所配制的浸出剂体积d为(0.5M)～(3.0M)L，置于浸出剂贮槽(1)中备用；
步骤3：浸出
打开阀门A(7)，步骤2中所述的浸出剂从浸出柱(2)的下端流入并与柱内的矿石充分接触，关闭阀门B(8)，打开阀门C(9)，浸出液流入浸出液贮槽(3)，每隔时间Th浸出液贮槽(3)内浸出液体积分别为E1、E2、E3……Ei，分析铀浓度分别为F1、F2、F3……Fi，根据流速变化判断浸出柱(2)是否发生堵塞和堵塞程度；取样时，关闭阀门C(9)，打开阀门B(8)取样，分析铀、酸及杂质元素浓度；
步骤4：吸附
打开阀门D(10)，浸出液从离子交换柱(4)上端流入柱内，与树脂接触，关闭阀门E(11)和阀门G(13)，打开阀门F(12)，吸附尾液流入浸出剂配制槽(5)；取样时，关闭阀门F(12)，打开阀门E(11)取样；
步骤5：补酸与浸出剂循环
对步骤4中采取的吸附尾液进行余酸浓度分析，根据分析结果和吸附尾液体积，向浸出剂配制槽(5)内补加一定体积的浓硫酸，将其配制为步骤2中所述的浸出剂；打开阀门G(13)，开启泵(6)，将配制好的浸出剂输送至浸出剂贮槽(1)；继续浸出，转入步骤3；根据步骤3中取样分析结果判断浸出情况，当浸出液中铀浓度降低至5mg/L以下时，浸出结束，分析浸出渣中铀的品位U1％和树脂对铀的吸附容量K mg/mL·R湿。
10.如权利要求9所述的一种使用酸法地浸采铀实验室模拟装置的试验方法，其特征在于：步骤1中所述的矿样质量M范围是1.5≤M≤4.0；浸出柱(2)的体积a的范围是1≤a≤2；装入离子交换柱(4)的离子交换树脂的体积b的范围是20≤b≤1000；步骤3中所述的浸出时间T的范围是12≤T≤48。
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