某碱性铀矿盐酸除碳酸钙对比试验.pdf

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4 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 4 ．0 1 0 某碱性铀矿盐酸除碳酸钙对比试验 文冬林，赵志斌，孙占学，史维浚 东华理工大学水资源与环境工程学院，江西抚州3 4 4 0 0 0 摘要用l Og ／L 盐酸 p H0 ．5 6 溶液浸泡某碱性铀矿，通过控制不同浸出液的p H ，考察参数对碳酸钙浸 出率的影响。结果表明，当浸出液p H 分别为3 、4 、5 时，碳酸钙的浸出率分别为8 6 ．9 1 ％、8 7 ．6 5 ％和 8 1 ．9 9 ％，耗酸率分别为5 ．1 1 ％、4 ．6 0 ％和4 ．6 6 ％，浸出液最佳p H 为4 。 关键词碱性铀矿；碳酸钙；浸出率；耗酸率 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 4 0 0 3 6 0 3 C o m p a r i s o nT e s to nC a l c i u mC a r b o n a t eR e m o v a lo f A l k a l i n eU r a n i u mO r ew i t hH y d r o c h l o r i cA c i d W E ND o n g l i n ，Z H A 0Z h i - b i n ， S e h o o lo fW a t e rR e s o u r c e sa n d 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 ， S U NZ h a n - x u e ，S H IW e i i u n E n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ， F u z h o u3 4 4 0 0 0 ，J i a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t A na l k a l i n eu r a n i u mo r ew a sl e a c h e dw i t h1 0g ／Lh y d r o c h l o r i ca c i ds o l u t i o n p H 一0 ．5 6 ．T h e e f f e c t so fp a r a m e t e r so nl e a c h i n gr a t eo fc a l c i u mc a r b o n a t ew e r ei n v e s t i g a t e dw i t hd i f f e r e n tp Hv a l u eo fl i x i v i u m ．T h er e s u l t ss h o wt h a tw h e np Hv a l u eo fl i x i v i u mi s3 ，4 ，5r e s p e c t i v e l y ，t h ea c c o r d i n gl e a c h i n gr a t e o fc a l c i u mc a r b o n a t ei s8 6 ．9 1 ％，8 7 ．6 5 ％a n d8 1 ．9 9 ％，t h ea c c o r d i n ga c i dc o n s u m p t i o nr a t ei S5 ．1 1 ％， 4 ．6 0 ％a n d4 ．6 6 ％．T h eo p t i m u mp Hv a l u eo fl i x i v i u mi S4 ． K e yw o r d s a l k a l i n eu r a n i u mo r e ；c a l c i u mc a r b o n a t e ；l e a c h i n gr a t e ；a c i dc o n s u m p t i o nr a t e 随着我国铀矿资源采冶难度加大，生产成本越 来越高‘1 ‘2 1 。近年来，低品 提取技术的开发显得日 位、复杂难处理铀矿高效 益紧迫。微生物浸铀技 术 删在难浸铀矿的浸出中具有很大优势，但也有 不利因素。如某矿石的碱性高和铀含量较低 平均 品位低于0 ．1 ％ ，因此生产过程中耗酸率很高，浸 出率较低，浸铀周期长。采用高硫酸浸出工艺时还 易形成石膏板结，进而影响浸铀进程的正常进行。 因此需要进一步改进碱性矿石的浸铀工艺，预先除 去矿石中的碳酸钙，以期缩短浸铀周期、降低酸耗和 提高浸出率，防止石膏板结。 1 试验原料和设备 试验矿样取自某铀矿山，矿样化学全分析结 果 ％ C a O4 ．6 2 3 、F e O1 ．4 2 7 、F e 20 32 ．8 2 l 、 A 1 2 0 38 ．4 8 2 、S i O z7 6 ．8 7 3 、K z 03 ．1 0 8 、N a 2 0 0 ．7 6 4 、M g O0 ．3 8 6 、T i 0 20 ．0 7 9 、P 2 0 51 ．7 9 0 、F 一 0 ．2 7 2 、C O 3 ．5 1 4 。不同粒度的矿石及其钙含量 分析结果见表1 。 该铀矿石粒径比较小 8m m ，且分布比较合 理，因此，其渗透性良好，与溶浸液有足够的接触面 积，有利于碳酸钙的去除。 但该矿石中钙含量很高，在高酸浸出时易产生 收稿日期2 0 1 2 0 9 2 0 基金项目国家高技术研究发展计划项目 2 0 0 7 A A 0 6 2 1 2 0 ；科技部国际合作项目 2 0 0 8 D F A 7 1 7 6 0 作者简介文冬林 1 9 8 7 一 ，男，江西宜春人，硕士研究生． 万方数据 2 0 1 3 年4 期 有色金属 冶炼部分 h t t p [ [ y s y l ．b g r i m m ．o n 3 7 石膏沉淀，不利于细菌酸法浸矿。因此，进行浸铀 前，应先对该矿石进行除钙，才能保证获得比较好的 铀浸出率。 表1矿样粒径及钙含量分析结果 T a b l e1R e s u l t so fp a r t i c l es i z ea n d c a l c i u mc o n t e n ta n a l y s i s 序号龆_ ／m m 訾C a 『C 0 3 坠产等 5 ～83 3 ．0 9 2 ～53 1 ．7 9 1 ～21 1 ．6 2 O ．6 ～11 2 ．1 8 O ．3 ～0 ．68 ．3 3 0 ．1 5 ～0 ．32 ．6 6 0 ．1 50 ．3 3 主要设备有西1 5 0m m 10 0 0m m 有机玻璃柱 浸出柱2 个，分光光度计，p H 计，电位计及滴定管 等仪器。 2试验方法 2 ．1 试验主要工艺参数 试验采用浸泡的方式，共设计了3 个试验柱，编 号分别为J 1 、J 2 、J 3 ，各柱装矿量均为1 2 ．5k g 。浸泡 液的起始p H 一0 ．5 6 1 0g ／L 盐酸 ，换液量为2 1 ％， 设计浸出液的p H 分别为3 、4 、5 。 2 ．2 试验过程 去碳酸钙试验采用池浸浸泡换液方法，该法水 岩作用较均匀，作用时间比喷淋长。为了避免蒸发 的影响，进、出液口都被遮盖。 换液按以下要求执行第一，当浸泡液p H 接 近设计值 0 ．2 时换液；第二，浸泡1 2h 进行换 液。 放液量尽量控制一致，并基本等于进液量。进 液从上部灌入，并注意不要过猛。浸泡过程中观测 浸泡液的p H ，每隔2h 观测一次。测定p H 、E h 、 铀、C a 2 十、F e 2 、F e 3 的浓度。剩余浸出液用自来水 扩充到溶浸液体积，用盐酸将其p H 调至0 ．5 6 ，并 记录消耗的盐酸量。 试验结束条件连续2 次浸出液p H 在2 4h 内 小于等于设计值并且没有气泡产生。 3试验结果与分析 本次试验共进行2 0 天，结果见表2 。 表2 试验结果 T a b l e2R e s u l to ft e s t 3 ．1 各柱液计碳酸钙总浸出率 各柱的液计碳酸钙总浸出率随浸出时间的变化 如图1 所示。 母 、 碍 壬 燃 土 嘶 嘏 艇 疆 1 01 5 时问，d 图1 碳酸钙总浸出率随浸出时间的变化曲线 F i g ．1 C u r v eo ft o t a ll e a c h i n gr a t eo fc a l c i u m c a r b o n a t e ，s ．1 e a c h i n gt i m e 由图1 可以看出，3 个柱子在前期相同酸度的 情况下，浸出率基本相近。随着控制浸出液p H 的 变化，曲线斜率都有明显的增大趋势，浸出速率加 快。而浸出液p H 为4 的J 2 柱碳酸钙浸出率更高。 在试验后期，难溶解的钙越来越少，因此，浸出速度 趋于平稳。试验结束时，3 个柱子的液计钙总浸出 率分别为8 6 ．9 1 ％、8 7 ．6 5 ％和8 1 ．9 9 ％，渣计浸出率 分别为7 5 ．3 6 ％、7 8 ．4 3 ％和7 0 ．5 8 ％。 3 ．2 各柱耗酸率 各柱总耗酸率随浸出时间的变化如图2 所示。 由图2 可见，浸出前期的耗酸量占了整个耗酸 量的很大部分，而后期的耗酸量很少，耗酸率提高幅 度很小。因此，降低总酸耗的关键是降低前期耗酸 量。从3 个柱的耗酸率对比结果可知，p H 为4 的 J 2 柱子耗酸率最低。 3 ．3 各柱铁和铀浸出结果 铁和铀的含量都是下一步浸铀工作的重要参 数。因此，在去碳酸钙过程中，应避免铁和铀的损 失。J 1 ～J 3 柱铁和铀的浸出情况随时间的变化如 图3 ～5 所示。 万方数据 3 8 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4 期 艰 、 爵 镒 糕 距 时间，d 图2 总耗酸率随浸出时间的变化曲线 F i g ．2 C u r v eo ft o t a la c i dc o n s u m p t i o n r a t eY S ．1 e a c h i n gt i m e 时间／d 图3J l 柱铁和铀浸出情况随时间的变化曲线 F i g ．3 C u r v eo fl e a c h i n gc a s eo fi r o na n d u r a n i u mi nJ 1c o l u m n1 ，s ．1 e a c h i n gt i m e 时间，d 图4J 2 柱铁和铀浸出情况随时间的变化曲线 F i g ．4C u r v eo fl e a c h i n gc a s eo fi r o na n d u r a n i u mi nJ 2c o l u m n1 ，s ．1 e a c h i n gt i m e 从图3 ～5 可以看出，各柱总铁进出基本达平 衡，卸柱后未出现铁沉淀；且各柱铀的累计浸出率均 时佃】／d 图5J 3 柱铁和铀浸出情况随时间的变化曲线 F i g ．5 C u r v eo fl e a c h i n gc a s eo fi r o na n d u r a n i u mi nJ 3c o l u m n 坩．1 e a c h i n gt i m e 在1 ％以下，说明盐酸在去钙过程中不会浸出矿石 中的铀，同时去除了铀矿中大部分的钙，这样在浸铀 酸化阶段时就可以避免石膏沉淀的形成，大大提高 后期浸铀效率。 4结论 控制出液p H 分别为3 、4 、5 时，各柱的耗酸率 分别为5 。1 1 ％，4 ．6 0 ％，4 。6 6 ％；液计铀浸出率分别 为8 6 ．9 1 ％，8 7 ．6 5 ％，8 1 ．9 9 ％；渣计浸出率分别为 7 5 ．3 6 ％，7 8 ．4 3 ％和7 0 ．5 8 ％。浸出液p H 为4 时， 效率最高，最省酸。 参考文献 [ 1 ] 张建国，孟晋．世界铀资源、生产、供应与需求的新动态 [ J ] ．铀矿冶，2 0 0 6 ，2 5 1 2 1 2 8 。 [ 2 ] 阙为民，王海峰，牛玉清，等．中国铀矿采冶技术发展与 展望口] ．中国工程科学，2 0 0 8 ，1 0 3 4 4 一s 3 ． [ 3 ] 祝永进，史维浚，孙占学，等．弱酸一中一弱碱性介质中的 水一碳酸钙作用砂岩铀矿地浸过程中碳酸钙堵塞机 理及其预防[ J ] ．东华理工大学学报，2 0 1 0 ，1 2 4 3 6 9 3 7 3 ． [ 4 ] 翟东亮，孙占学，李学礼，等．某铀矿石微生物浸铀酸度 试验[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 2 6 6 6 8 ． E 5 ] 苑俊廷，孙占学．细菌堆浸浸铀技术的发展及展望E J ] ． 中国矿业，2 0 0 8 ，1 7 6 4 5 4 6 ． [ 6 - 1 张亚鸽，孙占学，史维俊．某铀矿石微生物浸出工艺实 验研究I - J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 5 3 2 3 5 ． E T ] 刘金辉，陈功新，田娟．阴离子交换树脂法回收细菌浸 出液中的铀[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 8 1 4 2 4 5 ． [ 8 ] 李江，刘亚洁，周谷春，等．低品位铀矿石微生物柱浸试 验[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 6 3 6 3 9 ． 下转第5 2 页 l l ● O 0 O 0 l l l 0 0 O 0 万方数据 。5 2 ‘ 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 3 年4 期 [ 5 3 杨明川，宋贞桢，卢柯．W - 2 0 ％C u 纳米复合粉的制备 [ J ] ．金属学报，2 0 0 4 ，4 0 6 6 3 9 6 4 2 ． [ 6 ] 吕大铭．钨铜材料的生产、应用与发展[ J ] ．中国钨业， 2 0 0 4 ，1 9 5 I - 6 ． [ 7 ] 张明杰，王兆文．熔盐电化学原理与应用[ M ] ．北京化 学工业出版社，2 0 0 6 9 4 1 4 0 ． [ 8 ] 梁英教，车荫昌．无机物热力学数据手册[ M ] ．沈阳东 北大学出版社，2 0 0 8 4 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