CN111074068A

CN111074068A - 用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法

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Publication number: CN111074068A
Application number: CN201911204210.1A
Authority: CN
Inventors: 戴兵; 张雷; 陈英; 贺桂成
Original assignee: University of South China
Current assignee: University of South China
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: CN111074068B

Abstract

本发明提供了一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法。首先，进行铀矿采场划分、钻孔布置、管网安装和地下水循环疏通铀矿矿层预处理；然后进行注氧氧化矿层处理，配制硫酸溶浸液，调节至预定pH值；接着在所述溶浸液中加入预定浓度的复配型三元表面活性剂体系，配制成增渗溶浸液，进行六价铀金属的浸出处理；最后将浸出液抽出，进行树脂吸附、淋洗、沉淀过滤后处理，得到铀浓缩物。本发明提供的采铀方法将复配型三元表面活性剂体系和酸法地浸技术联合起来，通过注入氧气作为氧化剂，进行铀矿的开采，浸出率高且工艺简单。本发明提供的复配的三元表面活性剂体系增渗助浸效率高，用量少，且环保可降解。

Description

用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法

技术领域

本发明涉及地浸采铀技术领域，尤其涉及一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法。

背景技术

铀是重要的核电原料和国防战略资源，铀原子能发生裂变反应，释放大量能量从而可以应用于发电，核武器制造等领域。

铀矿可以通过露天矿坑、地下矿山、副产品分离和原位地浸等方式开采。其中地浸采铀建设时间短、节省劳力、不产生尾矿、无需破碎搬运等工序，适合砂岩铀矿床开采。铀在含铀矿层中的地浸开采通过以下方式实现：将溶浸剂通过地表输液管道加压注入到目的矿层区域，之后在含矿层中通过渗透作用到达矿石表面与铀接触，然后发生一系列氧化、络合等化学反应，将矿石中的铀转化为可溶性铀络合物进入渗透迁移液流中，经钻孔提升和离子交换后得到合格产品。目前广泛应用于渗透性能优良的砂岩型铀矿矿床的开发中，但我国已初步探明的砂岩铀矿资源中，低渗透资源占一半以上，较差的渗透性会导致钻孔抽注液能力小，浸出剂难以与矿石中的铀充分接触，从而资源回收率低。随着勘探工作的不断深入，低渗透砂岩铀矿资源占据我国已探明砂岩铀矿资源的比例越来越大，采用地浸开采方法存在地浸率和浸出效率不足的问题，这已成为当前制约我国地浸采铀产能的重要因素。

表面活性剂作为一种成熟的化学驱替方法而广泛应用于低渗透油藏的开发，提高原油采收率。而在地浸采铀工程方面，利用表面活性提高低渗透砂岩型铀矿床渗透性的研究较少。

申请号为CN201410221136.5的发明专利公开了一种用于低渗透砂岩铀矿地浸采铀的复合型表面活性剂的制备方法。将0.1g/L的辛基苯酚聚氧乙烯10醚、0.1g/L的聚氧乙烯醚与0.01g/L的全氟烷基磺酰氟按质量比3:3:1的比例进行混合，静置30min；将制备的溶液添加到铀矿石的浸出溶剂中。该发明的复配体系具有表面活性高。但是该方法的不足之处在于：该表面活性剂中全氟烷基磺酰氟是长氟碳链(C≥8)化合物，难以在环境中降解，且表面活性剂的用量大。

申请号为CN201611217552.3的发明专利公开了一种提高低渗透砂岩型铀矿层渗透性的化学方法。该方法根据低渗透砂岩型铀矿床的地质特征，确定地浸采铀工艺技术路线，选取酸法、碱法、中性浸出三种地浸采铀工艺之一，配置常规浸出剂；选取表面活性剂类型进行复配，并与常规浸出剂进行配伍，以适应不同矿石类型的需求，配制成新型增渗浸出剂。但是该方法的不足之处在于：使用该方法后，铀浸出率并没有得到很大程度上的提升，不能满足高铀资源回收率的要求。

李春光在2018年发表的博士论文《新疆某砂岩铀矿地浸开采关键技术及理论研究》中公开了将非离子型氟碳表面活性剂FS-3100和非离子型碳氢表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)进行复配，在摩尔比为0.47的条件下，FS-3100与OP-10具有较好的配伍性能，能够产生最佳协同效应，得到复配高效表面活性剂CSH。但是该方法的不足之处在于：非离子型氟碳表面活性剂FS-3100是长氟碳链(C≥8)化合物，难以在环境中降解，会对环境造成污染，而且成本很高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，包括如下步骤：

S1、预处理：进行铀矿采场划分、抽注生产钻孔的布置、管网安装和地下水循环疏通铀矿矿层预处理；

S2、氧化铀矿矿层：向所述铀矿矿层中的地下水中注入氧气作为氧化剂，注氧浓度为400～500mg/L；当地下水中的余氧浓度达到15mg/L时，所述注氧浓度降低到100～300mg/L；

S3、配制溶浸液：向步骤S2所述地下水中加入硫酸，配制成溶浸液，保持所述溶浸液的pH值为3.0～5.0；

S4、配制增渗溶浸液：向步骤S3配制的所述溶浸液中加入复配型三元表面活性剂体系，配制成增渗溶浸液；

S5、浸出六价铀金属：将步骤S4配制的所述增渗溶浸液与所述铀矿矿石中的六价铀进行络合反应，形成浸出液，当所述浸出液中铀浓度大于10mg/L时，使用潜水泵将所述浸出液抽出；

S6、后处理：对步骤S5抽出的所述浸出液进行树脂吸附、淋洗、沉淀过滤后处理，得到铀浓缩物。

优选的，在步骤S4中，复配型三元表面活性剂体系由非离子型短碳链氟碳表面活性剂、阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和非离子型碳氢表面活性剂组成；所述复配型三元表面活性剂体系的最低表面张力为14.2m N/m。

优选的，所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以短链的全氟烷基碘与4-戊烯醇进行加成反应，生成短链氟醇；然后与羟基被保护处理的麦芽糖或葡萄糖反应；最后将麦芽糖或葡萄糖上被保护的羟基进行脱保护处理，制备得到以麦芽糖或葡萄糖为亲水基团，全氟丁基作为疏水基团的非离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为22m N/m。

优选的，所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以全氟丁基磺酰氟和2-溴乙醇为合成原料，首先在二氯甲烷溶液中进行所述全氟丁基磺酰氟和N,N'-二甲基-1,3－丙二胺的季铵盐化反应，生成中间产物；然后将所述中间产物将与2-溴乙醇进行亲核取代反应，得到所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为17mN/m。

优选的，在步骤S4中，所述复配型三元表面活性剂体系中，所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂、所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和所述非离子型碳氢表面活性剂的摩尔比为5～15％：5～15％：70～80％。

优选的，在步骤S4所述增渗溶浸液中，所述复配型三元表面活性剂体系的质量浓度为0.001～0.01％。

优选的，所述非离子型碳氢表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚。

优选的，所述采铀方法将所述复配型三元表面活性剂与所述酸法地浸相结合进行所述铀矿的开采，所述铀的浸出率达到93.72％。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明提供了的采铀方法，将复配型三元表面活性剂体系和酸法地浸技术联合起来，通过注入氧气作为氧化剂，进行铀矿的开采，浸出率高且工艺简单，铀的浸出率达到93.72％。

2.本发明提供的复配的三元表面活性剂体系由非离子型短碳链氟碳表面活性剂、阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和非离子型碳氢表面活性剂组成，三者相互协同，能有效地降低表面张力、界面张力，改善地层岩石的润湿性，其最低表面张力为14.2m N/m，对浸出液的增渗助浸效率高，用量少，且环保可降解。其机理在于：

1)含氟表面活性剂是所有表面活性剂中表面活性最高的一类。但是，长氟碳链(C_nF_2n+1，n≥8)的含氟化合物难以在环境中降解，并且具有生物积累性，危害人类健康。因此，本发明选用生物降解性好的短氟碳链原料作为氟碳表面活性剂的合成原料，进行氟碳表面活性剂的制备。

其中，非离子型短碳链氟碳表面活性剂是以短碳链全氟烷基(C4)为原料，以天然产物葡萄糖或麦芽糖为基础合成的多羟基含氟表面活性剂，不仅原料易于获取，水溶性较好，而且具有生物相容性，不会对环境造成污染，其最低表面张力为22m N/m。且本发明提供的非离子型含氟表面活性剂在水中不电离，对溶液的pH值的变化和电解质的存在不敏感，能够与离子型表面活性剂相容性较好。

阴离子型短碳链氟碳表面活性剂以全氟丁基磺酰氟(C4)和2-溴乙醇为合成原料，通过季铵盐化反应和亲核取代反应合成的无毒、无环境污染性、可降解的短碳链氟碳表面活性剂；其最低表面张力为17mN/m。

2)本发明提供的复配的三元表面活性剂体系中，表面活性剂采用了非离子型和阴离子型两种不同的成分，非离子表面活性剂分子与阴离子表面活性剂混合会形成混合胶束，这主要是由于非离子的分子嵌插到阴离子分子之间，使得原来阴离子的分子亲水头基之间的电性斥力减弱，也就是胶团的电荷密度减少，表面张力降得更低，两者产生协同作用。两者复配，既可以改善阴离子型表面活性剂耐盐能力，又可以改善非离子型表面活性剂的溶解性能、耐温性能。

3)本发明提供的复配的三元表面活性剂体系中，还采用了氟碳和碳氢两种类型的表面活性剂，氟碳表面活性剂与碳氢表面活性剂之间能产生很好的协同效应，加速铀矿物浸出速度，将两者以合适的比例进行复配，复配体系的效果大于单一体系。氟碳-碳氢的复配可以使溶液的表面张力降低；同时，通过加入适量的碳氢表面活性剂，能够降低氟碳类活性剂的使用量，达到控制成本的效果，并且还能保持含氟表面活性剂的独特性能。这主要是由于：氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂两者之间存在范德华力吸引作用，使溶浸液中的表面活性剂分子在很低的浓度时，就能达到饱和吸附的效果，表面活性剂分子处在吸附层内的会使其排列更加紧密，最终会使溶浸液的表面张力和界面张力变低。由于碳氢表面活性剂在界面上定向吸附，即亲水基更加倾向于水，亲油基更加倾向于油，从而可以达到降低油水界面张力的作用，将氟碳-碳氢表面活性剂进行复配会有增效作用。

4)本发明提供的复配的三元表面活性剂体系中，将非离子型和阴离子型表面活性剂复配体系、氟碳和碳氢表面活性剂复配体系联合起来，组成了三元复配体系。在三元复配体系中，各表面活性剂之间存在协同效应，其协同效应主要由来自于分子间的范德华力、静电力和氢键之间的作用相互配合。在三元复配体系中，表面活性剂的复配克服了同类表面活性剂分子之间的静电斥力，不同分子的表面活剂在界面上相互取长补短，具有一定的协同作用，使界面上的表面活性剂分子数增多，从而大幅度降低油水界面的表面张力值。

附图说明

图1为本发明提供的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法的流程图。

图2为本发明实施例1提供的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法的示意图。

附图标记：

1、抽液井；2、注液井；3、泥岩；4、含铀砂岩5、还原岩砂；6、蚀变岩砂。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供了一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，包括如下步骤：

进一步地，在步骤S4中，复配型三元表面活性剂体系由非离子型短碳链氟碳表面活性剂、阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和非离子型碳氢表面活性剂组成；所述复配型三元表面活性剂体系的最低表面张力为14.2m N/m。

进一步地，所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以短链的全氟烷基碘与4-戊烯醇进行加成反应，生成短链氟醇；然后与羟基被保护处理的麦芽糖或葡萄糖反应；最后将麦芽糖或葡萄糖上被保护的羟基进行脱保护处理，制备得到以麦芽糖或葡萄糖为亲水基团，全氟丁基作为疏水基团的非离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为22m N/m。

进一步地，所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以全氟丁基磺酰氟和2-溴乙醇为合成原料，首先在二氯甲烷溶液中进行所述全氟丁基磺酰氟和N,N'-二甲基-1,3－丙二胺的季铵盐化反应，生成中间产物；然后将所述中间产物将与2-溴乙醇进行亲核取代反应，得到所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为17mN/m。

进一步地，在步骤S4中，所述复配型三元表面活性剂体系中，所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂、所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和所述非离子型碳氢表面活性剂的摩尔比为5～15％：5～15％：70～80％。

进一步地，在步骤S4所述增渗溶浸液中，所述复配型三元表面活性剂体系的质量浓度为0.001～0.01％。

进一步地，所述非离子型碳氢表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚。

进一步地，所述采铀方法将所述复配型三元表面活性剂与所述酸法地浸相结合进行所述铀矿的开采，所述铀的浸出率达到93.72％。

下面通过实施例1-9及对比例1-7并结合附图1-2对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

请参阅图2所示，本实施例根据低渗透砂岩型铀矿床的地质特征：包括泥岩3、含铀岩砂4还原岩砂5和蚀变岩砂6，铀品位为0.025％，铀矿石渗透系数为0.78～0.96m/d，确定地浸采铀工艺技术路线，选取表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法(如图1所示)：

S1、预处理：进行铀矿采场划分、抽注生产钻孔的布置、管网安装；完成地面及井中管道连接后，通过抽液井1抽出矿层的地下水，然后通过注液井2注入至矿层中，通过地下水循环疏通矿层预处理；

S2、氧化铀矿矿层：地下水循环结束后，向所述铀矿矿层中的地下水中注入氧气作为氧化剂，注氧浓度为500mg/L；当地下水中的余氧浓度达到15mg/L时，所述注氧浓度降低到300mg/L；

S3、配制溶浸液：向步骤S2所述地下水中加入硫酸，配制成溶浸液，保持所述溶浸液的pH值为4.0；

S4、配制增渗溶浸液：向步骤S3配制的所述溶浸液中加入复配型三元表面活性剂体系，配制成增渗溶浸液；其中，添加复配型三元表面活性剂体系的质量浓度为0.005％；非离子型短碳链氟碳表面活性剂、阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和非离子型碳氢表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚的摩尔比为10％：10％：80％。

作为本方案的进一步优选，本发明提供的非离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以短链的全氟烷基碘与4-戊烯醇进行加成反应，生成短链氟醇；然后与羟基被保护处理的麦芽糖反应；最后将麦芽糖上被保护的羟基进行脱保护处理，制备得到以麦芽糖为亲水基团，全氟丁基作为疏水基团的非离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为22m N/m。其制备过程为：

以短链的全氟烷基碘与4-戊烯醇为原料，以二氯乙烷为溶剂，在催化剂作用下，在90℃条件下进行迈克尔加成反应4小时，得到短链氟醇。用烯丙基醚化反应进行麦芽糖的羟基保护处理，然后将羟基被保护的麦芽糖与短链氟醇进行醇醚反应，得到的醇醚产物含有全氟丁基基团和羟基被保护的麦芽糖基团。最后，将产物在酸性条件下进行脱除醇醚反应，将麦芽糖基团上的羟基去保护处理，得到产物即为非离子型短碳链氟碳表面活性剂。

作为本方案的进一步优选，本发明提供的阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以全氟丁基磺酰氟和2-溴乙醇为合成原料，首先在二氯甲烷溶液中进行所述全氟丁基磺酰氟和N,N'-二甲基-1,3－丙二胺的季铵盐化反应，生成中间产物；然后将所述中间产物将与2-溴乙醇进行亲核取代反应，得到所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为17mN/m。其制备过程为：

季铵盐化反应：取9gN，N’-二甲基-1，3－丙二胺磁力搅拌，并滴加45ml三乙胺，然后冰浴条件下缓慢滴加18g全氟丁基磺酰氟和90ml二氯甲烷的混合液，滴加完毕后，在冰浴下反应2h，再升温至室温反应4h。反应完毕后，用一定量的丙酮进行重结晶，抽滤得白色固体。

亲核取代反应：将反应所得白色固体置于容器中，加入磁子进行搅拌，常温条件下加入2-溴乙醇和乙腈的混合液，升温至80℃，反应10h。反应完毕后，先用旋转蒸发仪除去溶剂乙腈，用少量乙醇溶解产物，加入大量乙醚，会有固体析出，抽滤得白色固体，即为本发明提供的阴离子型短碳链氟碳表面活性剂。

非离子型碳氢表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚的最低表面张力为34mN/m。

S6、后处理：对步骤S5抽出的所述浸出液进行树脂吸附、饱和树脂淋洗、沉淀、过滤干燥后处理，得到铀浓缩物；将废水进行处理后，进行钻孔注液重复循环使用。

经过检测，本实施例1矿渣中铀品位为0.006％，铀的浸出率达到92.21％。

对比例1-6

与实施例1的不同之处在于：表面活性剂种类及配比不同，其他均与实施例1相同，在此不再赘述。

表1为实施例1及对比例1-6表面活性剂种类及配比及其性能参数

实施例	表面活性剂	铀浸出率(％)
			实施例1	复配型三元体系	92.21
对比例1	非离子型短碳链氟碳表面活性剂	90.02
			对比例2	阴离子型短碳链氟碳表面活性剂	87.47
对比例3	非离子型碳氢表面活性剂	85.36
			对比例4	非离子型和阴离子型氟碳表面活性剂	91.68
对比例5	非离子型氟碳表和非离子型碳氢面活性剂	91.01
			对比例6	阴离子型氟碳和非离子型碳氢面活性剂	89.67

由表1可以看出，非离子表面活性剂的助浸效果要优于离子型表面活性剂；单一表面活性剂和两两复配的表面活性剂的增渗效果和铀浸出率不及复配型三元体系表面活性剂的效果，且实施例1中，复配型三元表面活性剂体系作用下的溶浸液表面张力达到14.9mN/m，远低于单一表面活性剂作用下的溶浸液表面张力，这主要是由于含高活性杂质的复配型表面活性剂体系的表面活性比纯体系更高，在复配型体系中，各表面活性剂之间存在协同效应。

本发明中，表面活性剂采用了非离子型和阴离子型两种不同的成分，非离子表面活性剂分子与阴离子表面活性剂混合会形成混合胶束，这主要是由于非离子的分子嵌插到阴离子分子之间，使得原来阴离子的分子亲水头基之间的电性斥力减弱，也就是胶团的电荷密度减少，表面张力降得更低，两者产生协同作用。两者复配，既可以改善阴离子型表面活性剂耐盐能力，又可以改善非离子型表面活性剂的溶解性能、耐温性能。

同时，氟碳表面活性剂与碳氢表面活性剂之间能产生很好的协同效应，加速铀矿物浸出速度，将两者以合适的比例进行复配，能改变单一体系的理化性能，复配体系的效果大于单一体系。氟碳-碳氢的复配可以使溶液的表面张力降低；同时，通过加入适量的碳氢表面活性剂，能够降低氟碳类活性剂的使用量，达到控制成本的效果，并且还能保持含氟表面活性剂的独特性能。

在本发明提供的三元复配体系中，各表面活性剂之间存在协同效应，其协同效应主要由来自于分子间的范德华力、静电力和氢键之间的作用相互配合交错。由于表面活性剂的复配克服了同类表面活性剂分子之间的静电斥力，不同分子的表活剂在界面上相互取长补短，具有一定的协同作用，使界面上的表面活性剂分子数增多，从而大幅度降低油水界面的表面张力值。

实施例2-5

与实施例1的不同之处在于：表面活性剂的质量浓度不同，其他均与实施例1相同，在此不再赘述。

表2为实施例1-5表面活性剂的质量浓度及其性能参数

实施例	表面活性剂的质量浓度(％)	铀浸出率(％)
			实施例1	0.005	92.21
实施例2	0.001	80.11
			实施例3	0.003	88.32
实施例4	0.007	93.16
			实施例5	0.01	86.04

由表2可以看出，复配型三元表面活性剂的浓度对铀浸出率影响很大，铀浸出率随表面活性剂浓度的增高存在先增大后减小的趋势。在浓度为0.007％时到达峰值93.16％。之后浸出率随表面活性剂浓度增高开始下降，在浓度为0.01％时降低到86.04％。在复配型三元表面活性剂体系浓度为0.005～0.007％的范围内，表面活性剂临界胶束浓度最低，表面张力在14.2～15.7mN/m之间，说明本发明提供的复配型三元表面活性剂在临界胶束浓度附近时对溶液特性的影响最为明显。非离子型碳氢表面活性剂分子的疏水链能够通过疏水相互作用嵌套进入氟碳表面活性剂胶团中，形成新的结构，降低氟碳表面活性剂分子之间的斥力，有利于表面活性剂的聚集，使得混合体系更易形成胶束。但是，当表面活性剂的浓度过高时，又会抑制二者的嵌套作用，令三元复配体系整体饱和浓度降低，表面活性剂分子将以胶束状态大量存在于溶液中，对溶液界面张力性质和矿石润湿渗透性的改变促进作用开始减弱，对铀的浸出反而产生不利影响。

本发明中复配型三元表面活性剂的质量浓度优选为0.005～0.007％。

实施例6-8

与实施例1的不同之处在于：复配型三元表面活性剂的配比不同，其他均与实施例1相同，在此不再赘述。

表3为实施例1及实施例6-8复配型三元表面活性剂的配比及其性能参数

由表3可以看出，非离子短碳链氟碳表面活性剂降低硫酸溶浸液表面张力的效果最好。这主要与非离子短碳链氟碳表面活性剂上的氟碳链结构有关，既疏油又疏水，加之氟碳链之间相互作用弱，使其在硫酸溶液中呈现出很高的表面活性。本发明使用的复配体系，能改变单一体系的理化性能，氟碳-碳氢的复配和非离子型和阴离子型表面活性剂的复配起到使溶液的表面张力降低的双重效果；同时，通过加入适量的碳氢表面活性剂，能够降低氟碳类活性剂的使用量，达到控制成本的效果，并且还能保持含氟表面活性剂的独特性能。

本发明提供的复配型三元表面活性剂体系中，鉴于铀浸出效果和原料成本的双重考虑，复配型三元表面活性剂的配比优选为10：10：80。

实施例9

本实施例根据低渗透砂岩型铀矿床的地质特征：铀品位为0.062％，铀矿石渗透系数为0.20～0.35m/d，确定地浸采铀工艺技术路线，选取表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法(如图1所示)：

S2、氧化铀矿矿层：地下水循环结束后，向所述铀矿矿层中的地下水中注入氧气作为氧化剂，注氧浓度为400mg/L；当地下水中的余氧浓度达到15mg/L时，所述注氧浓度降低到200mg/L；

S3、配制溶浸液：向步骤S2所述地下水中加入硫酸，配制成溶浸液，保持所述溶浸液的pH值为5.0；

经过检测，本实施例9矿渣中铀品位为0.016％，铀的浸出率达到93.31％。采用添加复配型三元表面活性剂浸出剂浸出时，平均渗透系数增大至1.39m/d。

对比例7

与实施例9的不同之处在于：不添加表面活性剂，其他均与实施例9相同，在此不再赘述。

表4为实施例9与对比例7的采铀性能参数

由表4可以看出，与常规硫酸溶浸液相比，本发明提供的添加复配型三元表面活性剂的增渗溶浸液地浸采铀具备显著的优势：1)在复配型三元表面活性剂用量极低的情况下，即在溶浸液中浓度为0.005％左右时就能够显著降低溶浸液的表面张力，使其具有高表面活性和快速渗透能力。2)显著提高含铀矿层的渗透性。采用常规硫酸溶浸液浸出时，低渗透铀矿石的平均渗透系数为0.67m/d；而采用本发明提供的增渗溶浸液进行浸出时，平均渗透系数增大至1.39m/d，渗透系数提高至原来的2倍；3)铀浸出率得到显著提高，从40.34％提高至93.31％；4)矿渣中铀品位显著降低，从0.039％降到了0.016％，表明添加复配型三元表面活性剂后，铀矿的回收效率显著提高。

因此，本发明利用复配型三元表面活性剂的润湿与增渗作用，能够大幅度降低浸出液的表面张力，降低浸出液的流动阻力，有效提高含铀矿层的渗透性和铀浸出率，提高了生产效率。而且，本发明选用生物降解性好的短氟碳链原料作为氟碳表面活性剂的合成原料，进行非离子型和阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备，具有生物相容性，不会对环境造成污染，可生物降解，在采铀领域具备一定的应用前景。

综上所述，本发明提供了一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法。首先，进行铀矿采场划分、钻孔布置、管网安装和地下水循环疏通铀矿矿层预处理；然后进行注氧氧化矿层处理，配制硫酸溶浸液，调节至预定pH值；接着在所述溶浸液中加入预定浓度的复配型三元表面活性剂体系，配制成增渗溶浸液，进行六价铀金属的浸出处理；最后将浸出液抽出，进行树脂吸附、淋洗、沉淀过滤后处理，得到铀浓缩物。本发明提供的采铀方法将复配型三元表面活性剂体系和酸法地浸技术联合起来，通过注入氧气作为氧化剂，进行铀矿的开采，浸出率高且工艺简单，铀的浸出率达到93.72％。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims

1.一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：在步骤S4中，所述复配型三元表面活性剂体系由非离子型短碳链氟碳表面活性剂、阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和非离子型碳氢表面活性剂组成；且所述复配型三元表面活性剂体系的最低表面张力为14.2m N/m。

3.根据权利要求2所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以短链的全氟烷基碘与4-戊烯醇进行加成反应，生成短链氟醇；然后与羟基被保护处理的麦芽糖或葡萄糖反应；最后将麦芽糖或葡萄糖上被保护的羟基进行脱保护处理，制备得到以麦芽糖或葡萄糖为亲水基团，全氟丁基作为疏水基团的非离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为22m N/m。

4.根据权利要求2所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以全氟丁基磺酰氟和2-溴乙醇为合成原料，首先在二氯甲烷溶液中进行所述全氟丁基磺酰氟和N,N'-二甲基-1,3－丙二胺的季铵盐化反应，生成中间产物；然后将所述中间产物将与2-溴乙醇进行亲核取代反应，得到所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为17mN/m。

5.根据权利要求2所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：在步骤S4中，所述复配型三元表面活性剂体系中，所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂、所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和所述非离子型碳氢表面活性剂的摩尔比为5～15％：5～15％：70～80％。

6.根据权利要求1所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：在步骤S4所述增渗溶浸液中，所述复配型三元表面活性剂体系的质量浓度为0.001～0.01％。

7.根据权利要求2或5所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：所述非离子型碳氢表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚。

8.根据权利要求1所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：所述采铀方法将复配型三元表面活性剂体系与酸法地浸相结合进行铀矿的开采，所述铀的浸出率达到93.72％。