CN113699392B - 一种提高酸法地浸铀浸出率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高酸法地浸铀浸出率的方法，通过将酸法地浸采场后期离子交换树脂吸附尾液进行二次吸附，去除大部分阳离子，在不补加硫酸的情况下重新进行矿石浸出试验，和未经处理的吸附尾液浸出矿石相比，铀的浸出率得到了大幅度提高，其中，矿石中铀的浸出率提高10％以上。本发明使用的强酸阳离子树脂在使用一段时间后，可以进行再生处理，以供再次使用；本发明提供的提高酸法地浸铀浸出率的方法成本低，三废少，绿色环保，操作简单，易于实现，可以减少试剂消耗，不仅可以有效提高铀矿资源利用率，还可以防止发生注液孔堵塞。

Description

一种提高酸法地浸铀浸出率的方法

技术领域

本发明属于地浸采铀领域，具体涉及一种提高酸法地浸铀 浸出率的方法。

背景技术

地浸采铀是一种在天然埋藏条件下，按一定配方配制好的 浸出剂经注液钻孔注入到天然的含矿含水层中，在水力梯度作 用下沿矿层渗流，通过对流和扩散作用，选择性地氧化和溶解 铀，形成含铀溶液，经抽液钻孔提升至地表，再进行水冶处理 得到所需的铀浓缩物产品。

我国针对铀资源地浸技术进行了一系列的科研攻关，在许 多关键技术上取得了突破。地浸采铀技术的成功不仅有效地降 低了我国天然铀生产的投资和成本，提高了生产效率，而且扩 大了我国铀矿资源的开发利用范围，拓展了我国可供开发的铀 资源量。但是，随着核电对天然铀需求持续增长，铀矿开采难 度加大和成本的上升，以及铀资源的分布特点，我国对地浸采 铀的工艺技术、生产规模、劳动生产率等提出了越来越高的要 求。

酸法地浸是可渗透砂岩铀矿的主要开采方法，可作为酸法 地浸浸出剂的试剂有：硫酸、盐酸、有机酸等，由于硫酸浸出 铀的强度大，采区生产时间短，浸出率高等优点，在世界地浸 采铀矿山得到广泛应用。

具体地，在砂岩铀矿地浸开采过程中，首先采用5点型、6 点型或7点型布置注液孔和抽液孔，一般抽液孔位于中间，周围 一定距离均匀围绕中4个、5个或6个注液孔。将预先配制好的硫 酸浸出剂通过注液孔注入地下铀矿床中，从抽液孔将含铀的浸 出液抽出，浸出液输送至离子交换车间提取铀，吸附尾液中铀 浓度≤1mg/L时，进入浸出剂配制槽，补加硫酸重新通过注液孔 注入地下浸出铀，如此循环进行开采砂岩铀矿，目前国内酸法 地浸矿山基本均采用此工艺进行生产。

酸法地浸过程中，由于部分矿体碳酸盐含量高，酸化周期 长，浸出过程单位酸耗大，浸出液铀浓度低。此外，浸出液中 的硫酸将矿层中的钙、镁、铝、铁等元素也同时浸出，由于浸 出剂是重复利用，所以浸出剂中的阳离子元素不断累积，在浸 出后期铀的浸出率会不断降低，并且浸出剂中的硫酸根和钙离 子会形成硫酸钙沉淀，堵塞注液孔内部的微小孔道，造成地浸 采场注液孔的注液压力增加，抽液孔抽液量降低，即使采用盐 酸或有机酸洗孔，也很难将抽液量回复至采场开采初期的水平， 使得铀矿企业铀生产能力大幅度降低。所以提高采场后期的铀 浸出率，防止发生注液孔堵塞是目前酸法地浸矿山面临的主要问题。

鉴于上述原因，亟需研究一种提高铀矿资源利用率，防止 发生注液孔堵塞问题的方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，研究出一 种提高酸法地浸铀浸出率的方法，通过将酸法地浸采场后期离 子交换树脂吸附尾液进行二次吸附，去除大部分阳离子，在不 补加硫酸的情况下重新进行矿石浸出试验，和未经处理的吸附 尾液浸出矿石相比，铀的浸出率得到了大幅度提高，其中，矿 石中铀的浸出率提高10％以上。本发明使用的强酸阳离子树脂 在使用一段时间后，可以进行再生处理，以供再次使用；本发 明提供的提高酸法地浸铀浸出率的方法成本低，三废少，绿色 环保，操作简单，易于实现，可以减少试剂消耗，不仅可以有 效提高铀矿资源利用率，还可以防止发生注液孔堵塞，从而完 成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供一种提高酸法地浸铀浸出率的方法，所述 方法包括：

步骤1，在浸出液中加入树脂，处理得到浸出剂；

步骤2，对步骤1所得浸出剂矿样浸出。

其中，步骤1中所述原液为硫酸浸出液，其pH为1～3，优 选pH为1。

其中，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1，在原液中加入阴离子交换树脂，得到吸附尾液；

步骤1-2，对吸附尾液进行二次吸附，优选用树脂吸附；

步骤1-3，对步骤1-2所得溶液进行后处理。

其中，在步骤1-1中，所述阴离子交换树脂包括强碱性阴离 子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂，优选为强碱性阴离子交 换树脂，更优选为季胺型阴离子树脂。

其中，在步骤1-2中，所述树脂优选阳离子交换树脂，例如 强酸性阳离子交换树脂、中酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离 子交换树脂中的任意一种或几种，或者螯合树脂，例如氨基膦 酸型螯合树脂，亚氨二乙酸型螯合树脂。

其中，在步骤1-2中，在吸附尾液中加入的树脂的重量与吸 附尾液体积之比为1：(2～30)，优选为1：(4～20)。

其中，在步骤1-3中，所述后处理包括搅拌、过滤、分离；

所述搅拌时间为10～72小时，优选为15～36小时。

其中，在步骤2中，加入浸出剂的体积与矿样的重量比为 (1～500)：1，优选为(5～100)：1。

其中，在步骤2中，所述矿样浸出包括搅拌、过滤、分离。

第二方面，根据第一方面所述的方法在采铀方面的应用， 优选用于酸法地浸法采铀。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)本发明提供的酸法地浸铀浸出率的方法，不仅无需在 铀浸出过程补加硫酸，还能充分利用吸附尾液中高余酸和高氧 化还原电位，通过对吸附尾液采用阳离子交换树脂处理后，再 进行重复浸出砂岩铀矿石，可大幅度提高酸法浸出铀的浸出率， 使得铀矿资源能够充分利用。

(2)本发明提供的酸法地浸铀浸出率的方法，和传统的方 法相比，效果显著，矿石中铀的浸出率提高10％以上。

(3)本发明使用的阳离子树脂在使用一段时间后，可以进 行再生处理，以供再次使用，绿色环保，操作简单，易于实现， 可以减少试剂消耗。

(4)本发明提供的提高酸法地浸铀浸出率的方法成本低， 不仅可以有效提高铀矿资源利用率，还可以防止发生注液孔堵 塞，解决了传统技术注液孔易堵塞的难题。

具体实施方式

下面通过实施例和对比例对本发明进一步详细说明。通过 这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明 性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或 好于其它实施例。

本发明的第一方面，提供了一种提高酸法地浸铀浸出率的 方法，所述方法包括：

步骤1，在浸出液中加入树脂，处理得到浸出剂。

在一种优选实施方式中，步骤1包括以下步骤：

步骤1-1，在浸出液中加入阴离子交换树脂，得到吸附尾液。

根据本发明，所述浸出液优选为硫酸浸出液，其pH为1～3， 优选pH为1，硫酸具有很强的浸出能力，在酸法地浸过程中被 广泛使用。硫酸浸出液的酸度对铀的存在形式和硫酸氢根的浓 度有很大的影响，浸出过程除了有硫酸铀酰离子、硫酸铀酰分 子生成，额外有钙离子、镁离子等阳离子浸出，阴离子交换树 脂对硫酸浸出液最佳吸附酸度是pH为1～3，尤其是pH为1。

在步骤1-1中，阴离子交换树脂从硫酸溶液中吸附铀。所述 阴离子交换树脂包括强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交 换树脂，优选为强碱性阴离子交换树脂，更优选为季胺型阴离 子树脂。

根据本发明，优选季胺型阴离子树脂，吸附速度快，在硫 酸浸出液中提取铀，是理想的阴离子交换树脂树脂。

在步骤1-1中，加入阴离子交换树脂的重量与硫酸浸出液体 积比为1：(50～200)，优选为1：(80～150)，更优选为1:100， 此时，阴离子交换树脂对铀的吸附量最为显著。

在步骤1-1中，在原液中加入阴离子交换树脂进行搅拌，所 述时间不低于3小时，优选不低于5小时。

根据本发明，随着搅拌时间的延长，阴离子交换树脂吸附 量很大，当搅拌时间在3小时，尤其是5小时之后，吸附量变化 不大，并趋于平衡。

本发明所述阴离子交换树脂可以提纯98％以上的铀，所得 吸附尾液的pH为0.7～2，优选为0.9～1.5。

在步骤1-1中，在浸出液中加入阴离子交换树脂，搅拌、过 滤、分离得到吸附尾液。

步骤1-2，对吸附尾液进行二次吸附，优选用树脂对吸附尾 液进行二次吸附。

根据本发明，传统酸法地浸工艺在经过阴离子交换树脂进 行浓缩和提纯铀后，离子交换吸附尾液直接加入浓硫酸或氧化 剂配制浸出剂用于浸出矿石，铀浸出率较低。。

本发明人通过对步骤1-1所得离子交换吸附尾液组分分析， 经过大量的试验研究发现，吸附尾液具有高余酸和高氧化还原 电位，进一步通过吸附尾液重复浸出试验发现，浸出液中阳离 子和铀浸出率存在一定对应关系。本发明创造性的使用树脂， 例如阳离子交换树脂或螯合树脂，对步骤1-1所得离子交换吸附 尾液进行处理，去除大部分阳离子，在不补加硫酸的情况下重 新进行矿石浸出试验，和未经阳离子交换树脂或螯合树脂处理 的阴离子交换吸附尾液浸出矿石相比，意外发现，铀的浸出率 得到了大幅度提高，提高了10％以上，这不仅提高了铀矿资源 利用率，还可以防止发生注液孔堵塞，不用再补加硫酸，减少 资源消耗。

在步骤1-2中，所述阳离子交换树脂包括强酸性阳离子交换 树脂、中酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂中的任 意一种或几种，优选为强酸性阳离子交换树脂，例如：苯乙烯 系树脂、缩合树脂、丙烯酸系树脂等。

根据本发明，阳离子交换树脂含有大量的酸性基团，容易 在溶液中离解出H⁺，故呈酸性。树脂离解后，本体所含的负电 基团，如磺酸基，能吸附结合溶液中的其他阳离子，如钙离子、 镁离子等，使树脂中的H⁺与溶液中的阳离子互相交换。酸性离 子交换树脂，尤其是强酸性离子交换树脂的离解能力很强，在 酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用，从而除去吸 附尾液中的阳离子。

根据本发明，使用螯合树脂对吸附尾液进行二次吸附，例 如氨基膦酸型螯合树脂，亚氨二乙酸型螯合树脂。螯合树脂上 的功能原子与金属离子，如钙离子、镁离子等，发生配位反应， 形成类似小分子螯合物的稳定结构，从而除去吸附尾液中的阳 离子。

在步骤1-2中，在吸附尾液中加入的树脂的重量与吸附尾液 体积之比为1：(2～30)，优选为1：(4～20)，更优选为1：(6～ 12)。

根据本发明，随着树脂加入量的增多，阳离子的去除率明 显升高，最终得到铀的浸出率明显上升；树脂加入量过多，阳 离子的去除率不再明显增加，铀的浸出率也不再明显上升，出 于经济因素和实际试验结果，当吸附尾液中加入的树脂的重量 与吸附尾液的体积之比为1：(2～30)，尤其是1：(6～12)时， 阳离子的去除率和铀的浸出率尤佳。

步骤1-3，对步骤1-2所得溶液进行后处理。

在步骤1-3中，所述后处理包括搅拌、过滤、分离。

根据本发明，所述搅拌时间为10～72小时，优选为15～36 小时，更优选为20～30小时，例如24小时。

根据本发明，加入树脂后进行搅拌的时间过短，阳离子去 除率不明显，导致铀的浸出率不会得到明显的提高；搅拌时间 过长，反而导致阳离子去除率开始下降，这是因为树脂吸附容 量饱和，当搅拌时间为10～72小时，尤其是20～30小时时，阳 离子去除效果更为明显。

根据本发明，任选地，树脂在使用一段时间后，使用化学 药品使离子交换反应向相反的方向进行，使树脂的官能基团恢 复到原来的状态，即可重复利用。

在一种优选实施方式中，铀饱和碱性阴离子交换树脂需要 淋洗和再生，铀淋洗液可以为盐酸、氯化钠、碳酸钠、碳酸氢 钠中的任意一种或它们的任意组合，再生溶液可以为盐酸、硫 酸各自独立使用或混合使用，最好为浓度5％～10％硫酸溶液。 饱和的酸性阳离子交换树脂可以用硫酸、硝酸、磷酸等再生， 最好利用浓度5％～10％盐酸再生。

步骤2，对步骤1所得浸出剂矿样浸出。

在步骤2中，所述矿样为浸出矿石，优选为自然粒径矿样， 砸碎即可使用，无需对其进行处理。

根据本发明，加入矿样的目的是将其中的铀浸出。

在步骤2中，加入浸出剂的体积与矿样的重量比为(1～ 500)：1，优选为(5～100)：1，更优选为(5～50)：1。

根据本发明，随着自然粒径矿样加入量的增多，铀浸出率 明显升高；自然粒径矿样加入量过多，对铀的浸出率影响不大， 浸出剂的体积与矿样的重量比为(1～500)：1，尤其是(5～50)： 1时，铀的浸出率效果最为明显。

在步骤2中，所述矿样浸出包括搅拌、过滤、分离。

根据本发明，所述搅拌时间为18～70小时，优选为24～60 小时，更优选为36～50小时，例如48小时。

根据本发明，当搅拌时间为18～70小时，尤其是36～50小 时时，铀浸出率效果最好。

根据本发明，在搅拌结束后，过滤，实现固液分离。

第二方面，提供采用第一方面所述的方法在采铀方面的应 用，优选用于酸法地浸法采铀。

实施例

以下通过具体实例和对比例进一步描述本发明，不过这些 实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。

实施例1

酸法地浸吸附尾液除杂、矿样浸出

(1)离子交换吸附尾液除杂实验：在2L三口瓶中在加入 离子交换吸附尾液1060ml，所述吸附尾液pH为1.05，氧化还原 电位为336mV。吸附尾液中含有的阳离子如下表1中所示，在其 中加入氢型强酸型离子交换树脂D001 110g，室温搅拌24小时， 吸附尾液中阳离子去除效果见表1。

表1吸附尾液中阳离子去除效果

(2)除杂吸附尾液浸出矿石试验：在2L三口瓶中加入上 述除杂吸附尾液990ml，加入自然粒径矿样(0.127mg/g)198g， 室温搅拌浸出48小时，过滤，滤液体积为930ml，溶液中铀浓 度为20.6mg/L，铀的浸出率为74.92％。

实施例2

酸法地浸吸附尾液除杂、矿样浸出

(1)离子交换吸附尾液除杂实验：在2L三口瓶中加入吸 附尾液850ml，所述吸附尾液pH为1.01，氧化还原电位为334mV。 吸附尾液中含有的阳离子如下表2中所示，在其中加入氢型强酸 阳离子交换树脂D001 90g，室温搅拌吸附24小时，吸附尾液中 阳离子去除效果见表2。

表2吸附尾液中阳离子去除效果

(2)除杂吸附尾液浸出矿石试验：在2L三口瓶中加入上 述除杂吸附尾液790ml，加入自然粒径矿样(0.127mg/g)158g， 室温搅拌浸出48小时，过滤，滤液体积为700ml，取样分析， 滤液铀浓度为19.66mg/L，铀的浸出率为74.54％。

实施例3

酸法地浸吸附尾液除杂、矿样浸出

(1)离子交换吸附尾液除杂实验：在2L三口瓶中加入吸 附尾液640ml，吸附尾液中含有的阳离子如下表2中所示，所述 吸附尾液pH为0.90，氧化还原电位为341mV。在其中加入氢型 强酸离子交换树脂D001 64g，室温搅拌吸附24小时，吸附尾液 中阳离子去除效果见表3。

表3吸附尾液中阳离子去除效果

(2)除杂吸附尾液浸出矿石试验：在2L三口瓶中加入上 述除杂吸附尾液590ml，加入自然粒径矿样(0.127mg/g)118g， 室温搅拌浸出48小时，过滤，滤液体积为550ml，取样分析， 滤液铀浓度为20.90mg/L，铀的浸出率为79.92％。

由于在实施例1吸附尾液中阳离子浓度较高，树脂吸附阳离 子饱和后不能再吸附铀，故阳离子去除率较低；在实施2-3中， 溶液中阳离子浓度低，树脂没有达到饱和，故阳离子去除率高。

实施例4

阳离子交换树脂的再生与利用

(1)本实施例对实施例1使用的氢型强酸阳离子交换树脂 D001进行再生处理，具体地：

已达饱和状态氢型强酸阳离子交换树脂D001重量为90g， 每克干树脂中含有的阳离子浓度如下表4中所示，将其浸泡在浓 度为5％的盐酸溶液中，浸泡24小时，完成再生过程，其中，再 生后每克干的氢型强酸阳离子交换树脂D001含有的阳离子浓 度见表4。

表4氢型强酸阳离子交换树脂D001再生前后含有的阳离子浓 度对比

(2)离子交换吸附尾液除杂实验：在2L三口瓶中在加入 离子交换吸附尾液600ml，所述吸附尾液pH为1.02，氧化还原 电位为332mV。吸附尾液中含有的阳离子如下表5中所示，在其 中加入上述再生后的氢型强酸型离子交换树脂D001 90g，室温 搅拌24小时，吸附尾液中阳离子去除效果见表5。

表5吸附尾液中阳离子去除效果

(3)除杂吸附尾液浸出矿石试验：在2L三口瓶中加入上 述除杂吸附尾液500ml，加入自然粒径矿样(0.127mg/g)100g， 室温搅拌浸出48小时，过滤，滤液体积为480ml，溶液中铀浓 度为20.37mg/L，铀的浸出率为77.0％。

对比例

对比例1

酸法地浸吸附尾液矿样浸出

本对比例的吸附尾液来源及组分与实施例1完全相同，区别 仅在于吸附尾液没有经过氢型强酸型离子交换树脂处理，具体 步骤为：

离子交换吸附尾液直接浸出矿石试验：在3L三口瓶中加入 吸附尾液1070ml，加入自然粒径矿样(0.127mg/g)214g，室温 搅拌浸出48小时，过滤，滤液体积为1015ml，滤液中铀浓度为 18.9mg/L，铀的浸出率为63.81％。

通过上述实施例1和对比例1可以看出，本发明先使用阳离 子交换树脂，再矿样浸出的技术方案相对于直接矿样浸出的传 统方案而言，其矿石中铀的浸出率提高了10％以上。

以上结合优选实施方式和范例性实例对本发明进行了详细 说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本发明的 阐述性解释，并不对本发明的保护范围构成任何限制。在不超 出本发明精神和保护范围的情况下，可以对本发明技术内容及 其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本发 明的保护范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种提高酸法地浸铀浸出率的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，在浸出液中加入树脂，处理得到浸出剂；

步骤2，对步骤1所得浸出剂矿样浸出；

步骤1中所述浸出液为硫酸浸出液，其pH为1～3，

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1，在硫酸浸出液中加入阴离子交换树脂，得到吸附尾液；

步骤1-2，对吸附尾液进行二次吸附，用树脂吸附；

步骤1-3，对步骤1-2的溶液进行后处理，所述后处理为搅拌、过滤、分离；

在步骤1-1中，所述阴离子交换树脂为季胺型阴离子树脂，加入阴离子交换树脂的重量与硫酸浸出液体积比为1：（50～200）；

在步骤1-2中，所述树脂为阳离子交换树脂或者螯合树脂，在步骤1-2中，在吸附尾液中加入的树脂的重量与吸附尾液体积之比为1：（2～30）；

在步骤2中，加入浸出剂的体积与矿样的重量比为（1～500）：1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硫酸浸出液pH为1，所述阳离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂、中酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂中的任意一种或几种，所述螯合树脂为氨基膦酸型螯合树脂或亚氨二乙酸型螯合树脂；

在步骤1-2中，在吸附尾液中加入的树脂的重量与吸附尾液体积之比为1：（4～20）。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1-3中，所述搅拌时间为10～72小时。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述搅拌时间为15～36小时。

5.根据权利要求1～4之一所述的方法，其特征在于，在步骤2中，加入浸出剂的体积与矿样的重量比为（5～100）：1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2中，所述矿样浸出包括搅拌、过滤、分离。