高酸喷淋回收某生物浸出后期铀矿堆中的铀.pdf

3 4 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1 期 d o i l O ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 1 ．0 11 高酸喷淋回收某生物浸出后期铀矿堆中的铀 魏欣1 ，孙占学1 ，刘亚洁1 ，陈功新1 ，邓建国 1 ．东华理工大学，江西抚州3 4 4 0 0 0 ；2 ．中核锦源铀业公司，广东韶关5 1 2 3 2 8 摘要采用2 0 0g ／I 。的硫酸对生物浸出后期的铀矿堆进行熟化试验。结果表明，相同时间内熟化后的浸 出率是相邻时问段生物浸出的3 倍，表明生物浸出尾期采用高酸熟化对提高浸出率、缩短浸出周期是可 行的。 关键词生物浸出；堆浸；酸化；熟化；浸出率；铀 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 1 0 0 3 4 0 3 U r a n i u mR e c o v e r yf r o mB i o h e a pL e a c h i n gT a i l i n gH e a pw i t h H i g hA c i d i t yS p r a y i n gP r o c e s s W E IX i n l ，S U NZ h a n x u e l ，L I UY a - j i e l ，C H E NG o n g x i n l ，D E N GJ i a n g u 0 2 1 ．E a s tC h i n aI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y ，F u z h o u3 4 4 0 0 0 ，J i a n g x i ，C h i n a ； 2 ．C h i n aN a t i v eN u c l e a rJ i n y u a nU r a n i u mI n d u s t r yL i m i t e dC o m p a n y ，S h a o g u a n5 1 2 3 2 8 ，G u a n g d o n g ，C h i n a A b s t r a c t T h eb i o l e a c h i n gt a i l i n gh e a pw a sa g e dw i t h2 0 0g ／Lc o n c e n t r a t e ds u l f u r i ca c i dt or e c o v e ru r a n i u m ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eu r a n i u ml e a c h i n gr a t eo fa g e do r ei st r i p l ec o m p a r e dw i t ht h a to fw i t h i na d j a c e n tp e r i o do ft i m e ．I ti sp r o v e dt h a tc o n c e n t r a t e ds u l f u r i ca c i da g i n gi se f f e c t i v et oi m p r o v eu r a n i u ml e a c h i n gr a t ea n ds h o r t e nl e a c h i n gp e r i o d ． K e yw o r d s b i o l e a c h i n g ；h e a pl e a c h i n g ；a c i d i f i c a t i o n ；a g i n g ；l e a c h i n gr a t e ；u r a n i u m 与常规水冶法相比，微生物浸铀具有生产成本 低、投资少、环境友好、资源利用率高等特点’16 I 。 在微生物浸铀过程中，前期浸出液的铀浓度相对较 高，后期由于易溶的铀已浸出，剩余难溶的铀 尤其 是包裹在围岩中的铀 很难浸出，随着浸出时间的延 长，浸出率降低，渣品位升高。本文采用高酸喷淋我 国南方某铀矿微生物浸出后期渣样，探讨高酸喷淋 对浸出周期和浸出率的影响，以期进一步缩短生物 浸铀周期，并提高铀浸出率。 1试验原料与方法 1 ．1 试验原料 试验原料为我国南方铀矿石生物堆浸1 1 6 天的 尾堆，总重2 5 9t 。该矿堆为一个小梯形堆。堆面梯 形上底1 1 ．1 7m ，下底1 7 ．5m ，左腰7 ．1m ，右腰8 ．1 m ，堆高1 ．3m 。原矿铀品位0 ．1 8 7 ％，生物浸出结 束时尾矿含铀0 ．0 2 9 8 ％，其余主要元素 ％ S i O 7 9 ．5 8 、A 1 2 0 34 ．7 0 、F e 2 0 31 ．8 2 、K 2 00 ．1 6 、N a 2 0 0 ．9 3 、F e O0 ．0 7 、M g O4 ．4 5 、P 2 0 53 ．6 1 、T i 0 20 ．0 8 、 C a O3 ．0 2 。淋浸剂为9 4 ％的工业硫酸和喷淋尾液， 主要仪器为9 9 0 型酸度计和J B1 搅拌器。 1 ．2 试验方法与取样 微生物堆浸铀矿于1 2 月2 日结束，在不改变堆 浸过程条件下，从1 2 月3 日开始以浓硫酸喷淋，酸 收稿日期2 0 1 2 0 7 1 7 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 12 A A 0 6 15 0 4 ；科技部国际合作项目 2 0 1 1 D F R 6 0 8 3 0 江西省教育厅科技项目 G J J l11 5 5 作者简介魏欣 1 9 8 9 一 ，男，硕士研究生；通信作者孙占学 1 9 6 1 一 ，男，教授，博士生导师． 万方数据 2 0 1 3 年1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y | ．b g r i m m ．c n 3 5 度2 0 0g ／L 。喷淋1 天后，停喷5 天，停喷期均有出 液。之后用尾液喷淋6 天，1 2 月1 4 日结束试验，试 验共进行1 2 天，试验结果见表1 。铁的测定采用 E D T A 络合滴定法，铀的测定采用钒酸铵螯合滴定 法。矿样采集方法用半径1 0c m 、高约1m 的空心 铁质圆柱在堆表面均匀地采集2 7 次，每次使圆柱垂 直插入矿石中约o ．5m 。把采集的矿样混匀后再用 “九宫格”法选出有代表性的矿样。 表1 溶浸液数据 T a b l e1R e s u l t so fl e a c h i n g 种类 1 2 一0 3 9 ．2 9 3 ．8 3 0 ．4 6 3 9 4 1 2 一0 9 4 ．8 4 1 ．6 1 0 ．5 8 4 1 7 喷淋量／m 3 F e ”／ g L1 F e 2 g L1 E ／m V 注1 2 月9 ～1 4 日的溶浸液酸度不足1g ／L ，在此忽略不计。 2 试验结果及分析 2 ．1 铀的浸出 高酸熟化前后浸出液中铀浓度曲线见图1 ，图1 中1 1 月2 3 日至1 2 月31 t 是高酸喷淋前常规含菌 尾液喷淋时铀浓度随时间变化情况。根据前后出铀 情况对比，喷高酸明显提高了出铀浓度，对提高铀浸 出率有利。高酸喷人后其作用应由外向内进行，铀 的溶出过程应呈外低内高的趋势。所以，停喷5 天 中，铀浓度呈明显升高趋势。4 日的显著升高是由 于强酸作用于矿物浅表层，使生物浸出过程中剩余 铀快速溶出；5 、6 日的下降可能与出液量少载带能 力降低有关。9 日喷尾液后第二天铀浓度下降主要 与稀释作用有关。1 1 日、1 2 日的出液铀浓度开始提 高，且在1 2 号达到峰值。高酸熟化过程对矿石具有 较强的破坏作用，可使裂隙进一步打开，前期未暴露 的铀暴露出来，经喷淋液载带而逐渐溶出。由于在 酸性条件下，六价铀很易溶出，所以其峰值仅维持了 1 天，之后铀浓度又下降至尾液喷啉之前的水平。 但总的来说，高酸熟化矿堆后，浸出液中铀浓度有了 显著提高。 2 ．2 p H 的变化 高酸熟化前后p H 曲线见图2 ，由图2 可知，高 酸熟化前，进、出液的p H 基本平衡，3 日喷入2 0 0 g ／L 的酸后停喷5 天，9 日又接着喷尾液。9 日后出 液的p H 开始低于进液，说明细菌在堆内氧化黄铁 矿产生了硫酸，细菌利用黄铁矿产酸降低了浸出酸 耗。同时也说明p H 在1 ．4 附近细菌仍有活性，仍 能将部分二价铁氧化成三价。试验耗酸率为 0 ．7 2 ％。 2 ．3 铁的浸出 图3 为溶浸液和浸出液铁浓度对比图。从图3 图1高酸熟化前后浸出液中铀浓度曲线 F i g ．1 C u r v eo fu r a n i u mc o n c e n t r a t i o ni n l i x i v i u mb e f o r ea n da f t e ra c i d i f i c a t i o na g i n g 图2高酸熟化前后p H 曲线 F i g ．2 C u r v eo fp Hi nl i x i v i u mb e f o r ea n d a f t e ra c i d i f i c a t i o na g i n g 可以看出，开始喷高酸前，进、出液的二价铁和三价 铁都基本一致。喷高酸后，由于高酸作用可使矿堆 中内源性和外源性黄铁矿中的二价铁溶出，所以出 液中的二价铁和三价铁都有明显升高；停喷后用尾 液喷淋，进、出液的二价铁浓度相差不大，而三价铁 的进、出液差值较大。主要原因有一是前期微生物 万方数据 3 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1 期 浸铀过程中的铁沉淀在强酸作用下发生再溶解 见 图4 ；二是遗留的微生物氧化部分二价铁使之成为 三价铁。 2 42 62 8 3 2 4681 01 21 4 日期 图3 高酸熟化前后F e 2 、F d 曲线 F i g ．3 C u r v eo fF e 2 a n dF e 3 i nl i x i v i u m b e f o r ea n da f t e ra c i d i f i c a t i o na g i n g 图4 高酸熟化前堆内F d 沉淀 F i g ．4F e 3 p r e c i p i t a t i o ni nh e a pb e f o r e a c i d i f i c a t i o na g i n g 2 ．4 渣样的分析 高酸熟化后渣样含铀0 ．0 2 3 5 ％，其余主要元素 ％ S i 0 26 1 ．0 9 、A 1 2 0 31 7 ．7 1 、F e 2 0 31 ．6 4 、K 2 0 3 ．5 3 、N a 2O1 ．9 5 、F e O0 ．0 6 、M g O0 ．5 8 、P 20 5 2 ．5 6 、T i O 0 ．2 1 、C a O4 ．6 7 。可计算出熟化前渣计 浸出率为8 4 ．0 ％，熟化后渣计浸出率为8 7 ．4 ％，仅 喷淋1 1 天铀浸出率就提高了3 ．4 个百分点，而生物 浸出尾期1 1 月份1 个月中利用尾液生物活化的尾 液浸铀的浸出率才达到2 ．4 ％，因此，尾期高酸淋浸 提高了铀浸出率。另外，渣中S i O 。的含量有明显降 低，M g O 、P O 。也有下降，表明在高酸溶浸作用下， 硅、镁和磷等矿物溶解作用增加。三价铁和二价铁 浓度都有小幅下降，且三价铁的降幅更多。这和浸 出液分析结果相吻合，同时也印证了以上对铁的分 析。总体而言，高酸淋浸加速矿石微结构的破坏，加 剧了某些矿物的溶解，其中包括难浸含铀矿物，如钛 铀矿、铀石等，提高了铀的浸出率。 图5 为液计铀累计浸出率曲线，图5 表明，采用 高酸喷淋尾期堆可以明显提高铀浸出率，1 1 月2 3 日到1 2 月3 日的液计累计浸出率仅增加0 ．5 个百 分点，而1 2 月4 日到1 4 日同样的时间液计累计浸 出率增加1 ．5 个百分点，说明高酸熟化产生了效果。 图5 铀浸出率曲线 F i g ．5 C u r v eo fu r a n i u ml e a c h i n gr a t e 3结论 1 对于利用微生物浸铀的堆，尾期喷高酸能有 效地提高出铀浓度，提高浸出率，缩短浸出周期。 2 本次试验用的2 0 0g ／L 的酸浓度较高，酸耗 略偏大，在以后的研究中可以尝试降低酸浓度。 3 由于前期的浸出周期已有1 0 0 多天，所以再 喷高酸对整个浸出周期影响不大，可以在生物浸出 后期铀浓度不再急剧下降且保持相对稳定时，采用 高酸熟化可以大大缩短浸出周期，加速铀的浸取。 参考文献 E l i 李学礼，孙占学，刘金辉，等．水文地球化学[ M ] ．3 版． 北京原子能出版社，2 0 1 0 ． [ 2 ] 杨显万，沈庆峰，郭玉霞．微生物湿法冶金[ M ] ．北京 冶金工业出版社，2 0 0 3 ． E 3 ] 杨明霞，余冠军．微生物浸铀技术研究历史及现状E J ] ． 中国高新技术企业，2 0 0 9 1 5 5 - 6 ． 1 - 4 ] 王洪琼．关于浓硫酸和稀硫酸氧化性的探讨[ J ] ．川北 教育学院学报，1 9 9 8 ，8 4 9 8 9 9 ． [ 5 ] 李江，饶军，刘亚洁，等．高氟铀矿石微生物堆浸工业试 验[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 7 2 6 2 9 ． [ 6 ] 郑志宏，张卫民，刘亚洁，等．7 2 1 矿山难铀矿石微生物 槽浸的适应性试验研究I - J ] ．华东地质学院学报，2 0 0 2 ， 2 5 3 19 0 一1 9 4 ． 6 5 4 3 2 ● 0 1_r1．∞曼＼越艇 万方数据