CN113406180B - 一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铀矿技术领域，具体公开一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，包括：步骤(1)、采集花岗岩型铀矿石样品，对样品进行前处理；步骤(2)、制备含铀介质、进行含铀溶液铀含量分析；步骤(3)、开展不同温度条件下pH值变化与铀富集沉淀实验；步骤(4)、确定不同温度下含铀地质流体中铀溶解能力受pH值变化影响，厘定不同温度条件下有利于碱性流体富集铀的pH值变化范围。本发明方法能够有效确定不同温度下pH值变化与地质流体中铀富集沉淀关系。
Description
技术领域
本发明属于铀矿技术领域，具体涉及一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法。
背景技术
Eh变化形成的还原环境是砂岩型铀矿成矿的关键条件，但物理化学条件不是单独改变，在Eh变化的同时常常伴随有pH值的改变。前人研究表明pH值的变化也是铀富集沉淀的影响因素，但pH值如何变化，在不同温度下哪个区间变化有利于铀富集沉淀尚无相关资料。
因此，亟需开发一种定量化的模拟实验方法，以确定不同温度下pH值变化与地质流体中铀富集沉淀关系，为发展铀成矿理论提供实验数据支撑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，通过样品前处理、含铀介质制备、不同温度条件下pH值变化与铀富集沉淀实验、实验后介质分析以及分析数据整理解释，确定不同温度下pH值变化与地质流体中铀富集沉淀关系。
实现本发明目的的技术方案：一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、采集花岗岩型铀矿石样品，对样品进行前处理；
步骤(2)、制备含铀介质、进行含铀溶液铀含量分析；
步骤(3)、开展不同温度条件下pH值变化与铀富集沉淀实验；
步骤(4)、确定不同温度下含铀地质流体中铀溶解能力受pH值变化影响，厘定不同温度条件下有利于碱性流体富集铀的pH值变化范围。
进一步地，所述步骤(1)中对样品进行前处理具体为：将样品粉碎至40～60目，超声波清洗10min，50℃鼓风干燥箱烘干6h。
进一步地，所述步骤(2)包括：
步骤(2.1)、配置样品浸出液；
步骤(2.2)、采用样品浸出液浸出样品，制备含铀介质；
步骤(2.3)、采用等离子体质谱仪进行含铀溶液铀含量分析。
进一步地，所述步骤(2.1)中浸出液为采用去离子水和NaHCO3配置的质量分数为0.5％的NaHCO3。
进一步地，所述步骤(2.2)具体为：在常温流动反应装置中进行0.5％NaHCO3浸出上述步骤(1)获得的实验样品，流速设定为0.2ml/min，压力设定为1atm，进行1个月实验，获得含铀介质。
进一步地，所述步骤(3)包括：
步骤(3.1)、配置pH调节试剂；
步骤(3.2)、向含铀介质中加入不同体积的pH调节试剂，获得不同pH值的含铀介质；
步骤(3.3)、对不同pH值的含铀介质进行不同温度实验；
步骤(3.4)、分析实验后含铀溶液铀含量，测定实验后含铀介质的pH值。
进一步地，所述步骤(3.1)中pH调节试剂为浓盐酸与去离子水的体积比为1:10配置的盐酸溶液。
进一步地，所述步骤(3.2)中利用微量进样器加入pH调节试剂。
进一步地，所述步骤(3.2)中加入pH调节试剂的体积分别为：每20mL含铀介质中，加入pH调节试剂0.9mL、0.95mL、1mL、1.05mL、1.1mL、1.15mL、1.2mL。
进一步地，所述步骤(3.3)中实验温度分别为：80℃、100℃、120℃、140℃、150℃。
进一步地，所述步骤(3.4)具体为：将步骤(3.3)获得的实验介质进行离心分离，取上清液进行铀含量分析及pH值测定。
进一步地，所述步骤(3.4)中离心速率为10000r/min，离心时间为3min。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提供的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，操作简便，可操作性强；
2、本发明提供的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，采用微量进样器控制pH调节试剂量具有较高精度；
3、本发明提供的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，通过模拟实验获得的在不同温度条件下含铀溶液铀浓度剧烈变化的pH值区间，厘定不同温度下有利于铀富集沉淀的pH值范围，从而实现pH值对铀富集沉淀影响从定性到定量转变，为深化砂岩型铀成矿理论提供一手的实验数据支撑。
附图说明
图1为本发明中铀富集-pH值-温度关系图解。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，包括以下步骤：
步骤(1)、采集花岗岩型铀矿石样品，对样品进行前处理
采集广西苗儿山沙子江矿床花岗岩型铀矿石样品，粉碎至40～60目，超声波清洗10min，去除粉尘和毛刺，提高样品均一性，50℃鼓风干燥箱烘干6h，作为实验样品，备用。
步骤(2)、制备含铀介质、进行含铀溶液铀含量分析
步骤(2.1)、配置样品浸出液
利用去离子水、NaHCO3(AR)配置质量分数为0.5％的NaHCO3，作为实验样品的浸出液。
步骤(2.2)、采用样品浸出液浸出样品，制备含铀介质
在常温流动反应装置中进行0.5％NaHCO3浸出上述步骤(1)获得的实验样品，流速设定为0.2ml/min，压力设定为1atm，进行1个月实验，获得8640mL含铀介质。
步骤(2.3)、采用等离子体质谱仪进行含铀溶液铀含量分析
依据硅酸盐岩石化学分析方法，采用Element XR等离子体质谱仪进行含铀溶液铀浓度分析，含铀溶液中铀浓度为172.18×10-6(质量分数)。
步骤(3)、开展不同温度条件下pH值变化与铀富集沉淀实验
步骤(3.1)、配置pH调节试剂
利用去离子水、浓盐酸(AR)配置浓盐酸与去离子水的体积比为1:10的盐酸作为含铀介质的pH值调节试剂。
步骤(3.2)、向含铀介质中加入不同体积的pH调节试剂，获得不同pH值的含铀介质
分别取5份步骤(2.2)获得的含铀介质，每份含铀介质的体积为20mL，利用微量进样器分别加入0.9mL、0.95mL、1mL、1.05mL、1.1mL、1.15mL、1.2mL 1:10盐酸pH调节试剂，改变介质酸碱度。
步骤(3.3)、对不同pH值的含铀介质进行不同温度实验
砂岩型铀矿一般是低温成矿，因此实验温度选定为80℃、100℃、120℃、140℃、150℃。依据实验介质饱和蒸气压参数，实验装置选定为50mL水热釜，内衬为聚四氟乙烯材质。实验时间选定为pH值变化与铀富集最小平衡时间14天。
即，将步骤(2.2)获得的不同pH值的含铀介质分别加入50mL水热釜中，利用鼓风干燥箱加热，依次选定80℃、100℃、120℃、140℃、150℃五种不同的实验温度，实验时间为14天。
步骤(3.4)、分析实验后含铀溶液铀含量，测定实验后含铀介质的pH值
实验结束后用冷水淬火快速降低温度后取出实验介质，并在10000r/min离心机中离心3min，取上清液15mL。
实验后介质依据DZ/T 0064.80-1993分析方法，采用Element XR等离子体质谱仪进行铀浓度分析，采用Mettler-Toledo多参数测试仪S400-K进行实验后介质的pH值测试。不同温度下pH值与含铀溶液中铀浓度结果，参见表1。
表1不同温度下pH值与含铀溶液中铀浓度结果
步骤(4)、确定不同温度下含铀地质流体中铀溶解能力受pH值变化影响，厘定不同温度条件下有利于碱性流体富集铀的pH值变化范围
通过表1获得的实验数据，pH值变化与铀沉淀关系模拟实验，原始实验介质为碳酸铀酰溶液，pH值为9.213，与砂岩铀成矿的地质流体性质相近。
依据表1数据绘制铀富集-pH值-温度关系图解，如图1所示。
综合表1及图1可见，随pH值降低至6.404至8.895，温度在120℃～150℃范围内，含铀介质中的铀显著富集，铀沉淀较明显，富集率达90％以上。在一定pH条件下，铀富集率随温度升高而升高，pH值在7.738～8.895范围内，80℃铀较富集(富集率为6.67％～48.54％)，100℃铀易富集(富集率为35.2％～76.65％)，120℃～150℃铀显著富集(富集率为92.07％～99.34％)。
实验表明弱碱性的含碳酸铀酰地质流体在迁移过程中遇到酸性物质，如有机质分解产物有机酸，地质流体的pH值向中性演化过程有利于铀富集沉淀。实验验证砂岩型铀矿成矿过程中受还原环境制约外，pH值变化也是碱性地质流体铀富集的重要影响因素。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，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。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (11)
1.一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、采集花岗岩型铀矿石样品，对样品进行前处理；
步骤(2)、制备含铀介质、进行含铀溶液铀含量分析；
步骤(3)、开展不同温度条件下pH值变化与铀富集沉淀实验；
步骤(4)、确定不同温度下含铀地质流体中铀溶解能力受pH值变化影响，厘定不同温度条件下有利于碱性流体富集铀的pH值变化范围；
所述步骤(3)包括：
步骤(3.1)、配置pH调节试剂；
步骤(3.2)、向含铀介质中加入不同体积的pH调节试剂，获得不同pH值的含铀介质；
步骤(3.3)、对不同pH值的含铀介质进行不同温度实验；
步骤(3.4)、分析实验后含铀溶液铀含量，测定实验后含铀介质的pH值。
2.根据权利要求1所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(1)中对样品进行前处理具体为：将样品粉碎至40～60目，超声波清洗10min，50℃鼓风干燥箱烘干6h。
3.根据权利要求1所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
步骤(2.1)、配置样品浸出液；
步骤(2.2)、采用样品浸出液浸出样品，制备含铀介质；
步骤(2.3)、采用等离子体质谱仪进行含铀溶液铀含量分析。
4.根据权利要求3所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(2.1)中浸出液为采用去离子水和NaHCO3配置的质量分数为0.5％的NaHCO3。
5.根据权利要求3所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(2.2)具体为：在常温流动反应装置中进行0.5％NaHCO3浸出上述步骤(1)获得的实验样品，流速设定为0.2ml/min，压力设定为1atm，进行1个月实验，获得含铀介质。
6.根据权利要求1所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(3.1)中pH调节试剂为浓盐酸与去离子水的体积比为1:10配置的盐酸溶液。
7.根据权利要求1所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(3.2)中利用微量进样器加入pH调节试剂。
8.根据权利要求7所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(3.2)中加入pH调节试剂的体积分别为：每20mL含铀介质中，加入pH调节试剂0.9mL、0.95mL、1mL、1.05mL、1.1mL、1.15mL、1.2mL。
9.根据权利要求1所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(3.3)中实验温度分别为：80℃、100℃、120℃、140℃、150℃。
10.根据权利要求1所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(3.4)具体为：将步骤(3.3)获得的实验介质进行离心分离，取上清液进行铀含量分析及pH值测定。
11.根据权利要求10所述的一种确认pH值变化富集铀的有利温度范围的方法，其特征在于，所述步骤(3.4)中离心速率为10000r/min，离心时间为3min。
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