不同分维值的铀矿浸出研究.pdf

有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年5 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 5 ．0 1 3 不同分维值的铀矿浸出研究 赵贺永8 ，李丽红6 文山学院，a ．生化系，b ．初等教育系，云南文山6 6 3 0 0 0 摘要对不同分维值的铀矿石进行柱浸试验。结果表明，在硫酸质量浓度为2 5g ／L 、布液强度为3 0 L ／ m 2 h 、浸出时间3 0d 、液固比2 1 的条件下，分维值为2 的铀矿石的堆浸效果较好，铀浸出率达 到9 7 ．3 1 ％。 关键词分形；分维值；分形模型；铀冶金；浸出 中图分类号T L 2 1 2 ．1 2文献标志码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 0 5 0 0 4 4 0 3 S t u d yo nU r a n i u mL e a c h i n go fD i f f e r e n tF r a c t a lD i m e n s i o nV a l u e s Z H A OH e y o n 9 3 ，L IL i h o n 9 6 a ．W e n s h a nU n i v e r s i t yo fB i o c h e m i s t r y ，b ．D e p a r t m e n to fP r i m a r yE d u c a t i o nW e n b s h a nU n i v e r s i t y ，W e n s h a n6 6 3 0 0 0 ，Y u n n a n ，C h i n a A b s t r a c t U r a n i u mo r ew i t hd i f f e r e n tf r a c t a ld i m e n s i o nv a l u e sw a sh e a pl e a c h e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h e h e a pl e a c h i n ge f f e c to fu r a n i u mo r ew i t ht h ef r a c t a ld i m e n s i o nv a l u eo f2i sp r e f e r a b l ea n dt h eu r a n i u ml e a c h i n gr a t ei s97 ．31 ％u n d e rt h ec o n d i t i o n si n c l u d i n gm a s sc o n c e n t r a t i o no fs u l f u r i ca c i d o f2 5g ／L 。s p r a y s t r e n g t ho f3 0 ．0L ／ m 2 h ，l e a c h i n gt i m eo f3 0d ，a n dr a t i oo fl i q u i dt os o l i do f2 1 ． K e yw o r d s f r a c t a l ；f r a c t a ld i m e n s i o nv a l u e ；f r a c t a lm o d e l ；u r a n i u mm e t a l l u r g y ；l e a c h i n g 随着我国经济的发展，对能源的需求会越来越 大。为解决能源需求的问题，国家提出了核电发展 规划，加大核电开发的力度，这样对铀矿开采是一个 很好的机遇。铀矿原地溶浸是处理成本最低的，但 对铀矿的种类有限制。对硬岩型铀矿是否可以采用 破碎，本文对某硬岩型铀矿按分维值进行组合后堆 浸，取得了较好的效果。 1 分形模型的建立 对不同尺寸r 的岩块，用孔径为t 的“筛子”来 筛选，直径比t 小的记作N 下 f ，直径比t 大的记作 N 上 f 。岩块总数目N ￡ 一N 上 ￡ N 下 ￡ ，如果 定义 C ￡ 一N 下 ￡ ／N ￡ 一1 一N 上 ￡ ／N t 1 将N 上 ￡ O Ct 加带入 1 得到[ 1 - 6 1 c f 一卜蠢t D--D 收稿日期2 0 1 2 - 1 0 3 1 作者简介赵贺永 1 9 7 8 一 ，男，河南开封人，工程师，硕士 2 式 2 即为爆堆岩石块度数量分布的分形模型。 2试验研究 2 ．1 矿石成分 某硬岩铀矿石含水率5 ．1 ％，成分分析结果 ％ M g O0 ．3 4 、C a O0 ．2 5 、A 1 20 31 0 ．7 5 、F e O 0 ．7 9 、F e 2 0 31 ．0 2 、M n O0 ．0 9 、S i 0 27 5 ．8 、U0 ．1 3 3 。 结果表明，矿石中铝含量较高，F e O 。含量大于 F e O ，钙、镁含量较低。当矿石粒径分别为一0 ．1 5 、 0 ．1 5 ～0 ．4 0 、0 ．4 0 ～0 ．6 3 、0 ．6 3 ～0 ．9 0 、0 ．9 0 ～4 ．0 、 4 ．o ～6 ．9 、6 ．9 ～9 ．0m m 时，铀含量分别为0 ．3 6 ％、 0 ．3 2 ％、0 ．3 ％、0 ．2 8 ％、0 ．1 8 ％、0 ．1 3 ％、0 ．1 ％。 2 ．2 矿石的破碎与组成 试验用矿石来自于某铀矿，为避免柱壁对试验 的影响，通常控制柱子内径与颗粒尺寸之比在4 ～ 2 0 [ 7 ‘8 ] ，在本试验中确定此比值为1 2 。矿石粒径分 万方数据 2 0 1 3 年5 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 5 为9 、7 、4 、o ．9 1 、0 ．6 4 、O ．4 0 、0 ．1 5m i D _ 共7 个等级， 通过不同等级的矿石组合成分维值为2 ．9 、2 ．6 、 2 ．3 、2 ．0 、1 ．7 、1 ．4 、1 ．1 ，每个分维值的矿石量1 0 k g 。按式 2 来进行矿石的混合。不同分维值矿石 的质量分布见图1 。 l t ” 8 0 羹6 0 冬 踅舢， 2 4681 0 筛分孔径，m m 图1 不同分维值矿石的质量分布 F i g ．1 M a s sd i s t r i b u t i o no fo r ew i t h d i f f e r e n tf r a c t a ld i m e n s i o nv a l u e 从图1 可知，随着分维值的增大，颗粒小的矿 石量在一直增大，而颗粒大的矿石量在减少，分维值 为2 是矿石增加或减少的一个分界线。 2 ．3 试验参数[ 7 ’8 3 矿石总量1 0k g ，溶浸液硫酸浓度2 5g ／L ，布液 强度3 0 ．0L ／ m 2 h ，浸出时间3 0d ，液固质量比 2 1 ，p H 2 O ．5 。 2 ．4 矿石块度与溶浸液流速的关系 溶浸液在矿石堆内的流动方式属于渗滤，渗流 速度由矿石块度和孔隙度大小决定，矿石块度愈大， 孔隙度也愈大。当分维值分别为1 ．1 、1 ．4 、1 ．7 、 2 ．0 、2 ．3 、2 ．6 、2 ．9 时，溶液流速分别为2 ．3 、2 ．2 、 2 ．1 、2 ．0 、0 ．9 、0 ．8 、0 ．1m m ／s 。 可见，随着分维值增大，溶液流速降低。大量资 料证明[ 9 ] ，分维值为2 ．9 的矿石试样已经失去试验 意义。 2 ．5 矿石块度与铀含量的关系 不同尺寸矿石的铀含量测定结果见图2 。 从图2 可知，随着矿石粒度的增大，矿石中铀 的含量逐渐减少。 3 试验结果及分析 浸出液铀浓度与浸出时间的关系见图3 。 由图3 可看出，随着分维值的增大，浸出液铀 的浓度增加。在第3 天时，不同分维值矿石的浸出 液中铀的浓度达到最大值，并且随分维值的增加，浸 零 删 把 套 l Ⅲ 暴 图2 不同矿石尺寸铀含量曲线图 F i g ．2M a s sd i s t r i b u t i o no fo r eo fd i f f e r e n ts i z e 3 0 2 ．s 三2 ‘0 鱼1 ．5 寇 耋， J ．5 【l 5 1 0 1 52 02 53 J 时I h t ／d 图3 浸出液铀浓度与浸出时闻的关系 F i g ．3R e l a t i o n s h i pb e t w e e nu r a n i u m c o n c e n t r a t i o no fl i x i v i u ma n dl e a c h i n gt i m e 出液中铀浓度的最大值随着增大。到1 5 天时，铀浓 度的变化幅度趋缓，1 5 天后，铀的浓度曲线变得非 常平滑。 根据图3 数据计算表明，分维值分别为1 ．1 、 1 ．4 、1 ．7 、2 ．0 、2 ．3 、2 ．6 时，铀浸出率分别为 8 6 ．0 8 ％、9 4 ．3 8 ％、9 5 ．1 7 ％、9 7 ．3 1 ％、9 0 ．7 9 ％、 9 0 ．6 7 ％。可以看出，分维值为2 时，铀矿浸出率最 大，为9 7 ．3 1 ％。 4结论 1 随分维值的增加，矿石含铀量随之增加。 2 随分维值的增加，铀浸出率随之增加，当分维 值为2 时，铀浸出率达到9 7 。3 1 ％。最佳堆浸条件 矿石总量1 0k g ，溶浸液硫酸质量浓度2 5g ／L ，布液 强度3 0 ．0L ／ m 2 h ，浸出时间3 0d ，液固质量比 2 1 ，p H 一2 0 ．5 。 万方数据 4 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／[ y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年5 期 参考文献 E l i 赵贺永．铀矿浸出的分形动力学研究[ D ] ．湖南衡阳 南华大学，2 0 0 7 ． E 2 3 潘兆科，刘志河．矸石破碎块度的分形性质及计算方法 [ J ] ．太原理工大学学报，2 0 0 4 ，3 5 2 1 1 5 1 1 7 ． 1 - 3 3 丁涛．爆堆岩石块度分布的分形模型研究E D 3 ．辽宁阜 新辽宁工程技术大学，2 0 0 0 ． [ 4 ] 衣东丰．爆堆矿岩块度分布自动分析模型研究I - D ] ．辽 宁阜新辽宁工程技术大学，2 0 0 3 ． F 5 3 李广悦．原地爆破浸出工艺待浸矿堆块度的分形特征 研究[ J ] ．矿业工程，2 0 0 3 ，1 6 4 8 5 0 ． E 6 3 倪化勇，刘希林．泥石流堆积物的粒度分布及其分形结 构[ J ] ．沉积与特提斯地质，2 0 0 8 ，2 8 3 3 5 4 1 ． [ 7 ] 张晓文，唐泉，李凌波，等．赣州铀矿某矿石高柱浸出性 能研究[ J ] ．中国矿业，2 0 0 3 ，1 2 8 6 2 6 4 ． E 8 3 王小波，李广悦，钟永明，等．某铀矿床矿石高柱浸出性 能研究[ J ] ．中国矿业，2 0 0 9 ，1 8 1 2 7 2 7 5 ． F 9 ] 王昌汉．浸铀方法中矿石块度及其组成的确定原则 [ J ] ．中国核科技报告，1 9 9 8 s 6 2 7 2 8 ． 有色金属 冶炼部分 订阅及开通网上投稿启事 有色金属 冶炼部分 目前被中文核心期刊要目总览、美国化学文摘 C A 、中国有色金属文摘、中国冶金文摘、中国化学化工文摘、中国有色 金属文献数据库、中国化学数据文摘库所收录，是中国科技论文统计源期刊、 全国中文核心期刊、R C C S E 中国核心学术期刊 A 、中国核心期刊 遴选 数据库 收入期刊、中国学术期刊 光盘版 人编期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源 期刊、中国期刊网人编期刊、中国万方数据库收入期刊、C A J - - C D 执行优秀期刊、 中文科技期刊数据库收入期刊。 本刊2 0 13 年定价每册1 0 元，全年12 0 元，邮发代号2 4 6 4 ，欢迎新 老读者继续订阅本刊 本刊网站已经开通，在线投稿系统也同时投人使用，请广大作者登 录网站在线投稿，网址h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 。 万方数据