铀矿石不同酸度下细菌的溶浸试验.pdf

5 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l tb g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 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 2 ．1 1 ．0 1 5 铀矿石不同酸度下细菌的溶浸试验 周仲魁1 ，孙占学1 ，高峰2 ，高柏1 1 ．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 ； 2 ．山东省地质环境监测总站，济南2 5 0 0 1 4 摘要对某铀矿石在不同酸度下细菌溶浸浸铀进行了对比试验，分析了浸出过程中铀浸出率、酸耗和细 菌生长等变化规律。结果表明，该铀矿石不同酸度下细菌溶浸效果较好，液计平均浸出率为8 7 ．7 ％，渣 计平均浸出率为9 4 ．1 ％；另外，在酸化阶段，硫酸浓度对浸出总耗酸影响不大，但浓酸可以大幅度缩短 酸化时间；在细菌浸出阶段，p H 越高耗酸越低，细菌生长情况越好，但铀浸出率并未随之增高，主要是因 为较高p H 的浸出液中容易产生铁的氢氧化物和铁矾沉淀，阻止了铀的进一步浸出。 关键词铀矿石；细菌浸出；酸度；浸出率 中图分类号T L 2 1 2 ．1 ’2文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 1 10 0 5 20 4 E x p e r i m e n t o f B i O l e a c h i n go fU r a n i u m O r eu n d e rD i f f e r e n tA c i d i t i e s Z H O U Z h o n g k u i l ，S U NZ h a n x u e l ，G A F e n 9 2 ，G A OB a i l 1 ．E a s tC h i n a 【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 ，Ch i n a ； 2 ．G e o l o g i c a lE n v l r o n m e n tM o n I t o r i n gS t a t i o no fS h a n d o n gP r o v l n c e ，J i n a n2 5 0 0 1 4 ，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 ge x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u tf o ro n eu r a n i u mo r eu n d e rd i f f e r e n ta c i d i t i e s ． T h eu r a n i u ml e a c h i n gr a t e ，a c i dc o n s u m p t i o na n db a c t e r i a lg r o w t hi nt h el e a c h i n gp r o c e s sw e r ea n a l y z e d ．T h ef e s u l t ss h 。wg o o db a c t e r i a l e a c h i n gc a nb ea c h i e v e d 。nt h i su r a n i u mo r ew i t ht h ea v e r a g el e a c h i n gr a t eo fl i q u i do f8 7 ．7 ％，a n dt h ea v e r a g e1 e a c h i n gr a t eo fs l a go f9 4 ．1 ％，T h ec o n c e n t r a t i o no fs u l f u r i ca c i da td i f f e r e n ts t a g e so fa c i d i f i c a t i o nh a sl i t t l ee f f e c to nt h eo v e r a l lc o n s u m p t i o no fa c i d ．C o n c e n t r a t e ds u l f u r i ca c i dc a n r e d u c et h ea c i d i f i c a t i o nt i m es i g n i f i c a n t l y ．I nb a c t e r i al e a c h i n g ，t h eh i g h e rt h ep Hv a l u ei s ，t h e1 e s st h ea c i d c o n s u m p t i o na n dt h eb e t t e rt h eg r o w t ho f b a c t e r i aa r e ．T on 。t e ， l e a c h i n gr a t ei s n o ti m p r o v e dw i t ht h e g o o dg r o w t ho fb a c t e r i aa se x p e c t e d ，w h i c hi sd u e t ot h ef o r m i n go fi r o nh y d r o x i d ea n dp r e c i p i t a t i o no ff e r r o a l u m e n ． K e yw o r d s u r a n i u mo r e ；b i o l e a c h i n g ；a c i d i t y ；l e a c h i n gr a t e 随着铀资源需求量的逐渐提高和高品位矿石的 日渐减少，新型铀矿冶炼技术日益受到人们的关 注㈦。2 1 。微生物浸铀在国外已经被广泛研究并应用 于工业实践，国内也有不少研究卜“。本研究结合 收稿日期 基金项目 作者简介 某矿山铀矿石特点和工业生产实际，对该矿石不同 酸度下细菌溶浸浸铀进行对比试验，分析浸出过程 中铀浸出率、酸耗和细菌生长等变化规律，探讨适合 该矿石的较佳酸度酸化条件下的细菌浸出方式。 2 0 1 2 一0 90 5 国家自然科学基金项目 4 1 1 6 2 0 0 7 ；国家高技术研究发展计划资助项目 2 0 1 2 A A 0 6 1 5 0 4 ； 科技部国际合作项目 2 0 1 1 D F R 6 0 8 3 0 ；江西省科技厅科技计划项目 2 0 1 1 2 B F B 2 9 ∞2 周仲魁 1 9 8 0 一 ，男，广西资源人，硕士，讲师；通讯作者孙占学 1 9 6 2 一 ，男，江西修水人，博士，教授 万方数据 2 0 1 2 年1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l Ib g r i m m ．c n 5 3 1试验原料与装置 1 ．1 试验原料 矿样取自某铀矿山，多元素分析结果 ％ U ㈣ 0 ．1 2 8 、U ∞O ．0 7 1 、S i 0 26 9 ．6 1 、A 1 2 0 31 2 ．8 8 、F e 2 0 3 1 ．1 1 、F e 01 ．3 1 、C a 03 ．6 9 、M g OO ．7 3 、K z 02 ．8 、 N a 2 02 ．9 1 、M n OO ．1 1 、T i 0 2O ．1 7 、P 2 0 5O ．5 1 、C 0 2 O ．9 5 、S 2o ．5 3 、F 1 ．1 1 。试验前将所有矿石充分 混匀后筛分，粒径分布 2 ．0m m6 2 ．2 ％、1 ．O ～ 2 ．0m m1 6 ．3 ％、O ．5 ～1 ．0m m9 ．4 ％、 G 1 ，4 5 天后趋于缓慢。由图2 b 可看出， 各矿样铀日浸出率高峰点出现时间依次为G 4 、G 3 、 G 2 、G 1 ，这是因为酸化结束加入菌液后，铀矿石在菌 液作用下铀浸出率提高。 3 ．2 酸耗对比 各矿样酸耗情况如图3 所示。 从图3 可看出，不同p H 酸化以及菌浸的酸耗 明显不同，G 1 、G 2 、G 3 、G 4 分别为9 ％、8 ．1 ％、 5 ．9 ％、5 ．9 ％。G 3 、G 4 的耗酸率相同，说明酸化期 间硫酸浓度对总体耗酸没有多大的影响；G 1 、G 2 、 G 3 的耗酸率依次递减，说明细菌浸出期间硫酸浓度 对总体酸耗起决定作用，菌浸期间p H 越低，总耗酸 越高，铀浸出率也越高。 万方数据 5 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 2 年l l 期 2 m l舢}瑚1“_ f 糊 时| ’日J ，d 图2 铀总浸出率 a 和日浸出率 b 曲线 F i g ．2 C u r v e so fI e a c h i n gr a t eo fu r a n i u m o ft o t a l a a n dp e rd a y b 图3 酸耗曲线图 F i g ．3 C u r V e sO fa c i dc o n s u m p t i o n 3 ．3 细菌生长情况 为了解试验过程中细菌的生长情况，酸化结束 细菌浸出开始后，每天检测浸出液中的F e 2 浓度， 检测结果如图4 所示。 由图4 可看出，G 3 、G 4 在细菌浸出开始第3 天 出现F e 2 明显下降现象，说明细菌在矿石上正常生 长了，并将F e 2 转化为F e ”，而G 1 、G 2 直至1 0 天 以后，细菌才显示出生长迹象；整个浸出期间，G 1 、 G 2 的F e 2 浓度一直高于G 3 、G 4 。总体而言，G 3 、 G 4 细菌生长情况要好于G 1 、G 2 ，但是细菌的生长 良好没有使铀浸出率如预期的随之增高，主要是因 为G 3 、G 4 细菌浸出溶液p H 高于G 1 和G 2 ，细菌浸 出期间溶液中的铁形成沉淀，阻止了铀的浸出；G 1 、 G 2 虽然细菌生长不好，但是溶液较低的p H 有效地 阻止了沉淀的发生，因此铀浸出率高。 图4浸出液F e 2 浓度曲线 F i g ．4 C u r v e so fF e 2 c o n c e n t r a t i o n i nI e a c h i n gs o I u t i o n 细菌生长还与F 一等限制因素有关，F 一对细菌 有抑制作用，F 一浓度越低，越有利于细菌生长。而 F 一的析出和p H 有直接关系。本试验对溶液中F 一 浓度进行了监测，结果如图5 所示。 图5 浸出液F 一浓度曲线 F i g ．5 C u r v e so fF c O n c e n t r a t i o n i nI e a c h i n gs o l u t i o n 酸化期间，G 4 用1 5g ／L p H ≈O ．7 6 的硫酸溶 液酸化，其他用6g ／L p H ≈1 ．2 的硫酸溶液酸化， G 4 中的F 一明显高于其他3 个。细菌浸出阶段， G 1 、G 2 、G 3 、G 4 依次采用p H 一1 ．4 、1 ．6 、1 ．8 、1 ．8 的细菌溶液浸泡，浸出液中F 一浓度随之依次降低。 细菌生长情况也可以从出液混浊程度来判断， 因为细菌的生长必然对矿石有一定的破坏作用，所 以浸出过程有矿石粉末生成，并随浸出液流出。试 验过程中，G 3 、G 4 在细菌浸出中后期浸出液一直比 较混浊，粉末较多；G l 在细菌浸出期间基本澄清，只 是在翻动矿石之后才出现浸出液混浊现象；G 2 介于 两者中间。浸出结束之后，翻动矿石取矿样时也发 现，G 3 、G 4 矿石表面的粉末多于G 1 、G 2 。 3 ．4 板结和铁沉淀情况 细菌浸出试验后期各矿样都出现浸出液流通不 万方数据 2 0 1 2 年1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／7 y s y l ．b g r i m m ．c n ’ 3 3 o 畅现象，为加快试验进程翻动矿石，各桶翻动矿石的 时间如下 G 1 翻动2 次，分别在第6 7 天和第7 7 天。 G 2 翻动2 次，分别在第5 4 天和第7 0 天。 G 3 翻动4 次，分别在第3 8 天、第5 0 天、第5 3 天和第5 9 天， G 4 翻动3 次，分别在第4 1 、第4 5 天和第5 9 天。 试验中G 3 、G 4 阻塞比G 1 、G 2 严重，并且各自 出现一次彻底断流现象，估计可能是p H 较高引起 了沉淀，阻塞了通气管。 试验结束以后翻动矿石也没有发现板结现象， 只有少数地方有黄色沉淀，说明该矿石板结现象并 不严重。 4结论 1 经过7 9 天细菌浸出，铀液计浸出率平均 8 7 ．7 ％，渣计浸出率平均9 4 ．1 ％。 2 在酸化期间，浓酸比稀酸可以大幅度缩短酸 化时间，硫酸浓度对总体耗酸影响不大。 3 细菌浸出期间p H 越高，耗酸越低。高p H 条件可以降低酸化要求，减少酸化时间，但容易引起 铁沉淀，阻塞管道。 4 浸出液中F 的浓度和p H 有直接关系，p H 越低，F 浓度越高。 参考文献 [ 1 ] 李尚远，陈明阳，李丛奎．铀、金、铜矿石堆浸原理与实践 [ M ] ．北京原子能出版社，1 9 9 7 ． [ 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 ． [ 3 ] 袁保华，孙占学，史维浚．含铀废矿石细菌堆浸试验[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 4 2 6 ～2 9 ． [ 4 ] 刘辉．某硬岩铀矿石细菌柱浸试验研究[ J ] ．矿业研究 与开发，2 0 0 8 6 3 13 3 ． [ 5 ] 张亚鸽，孙占学，史维竣．某铀矿石微生物浸出工艺实验 研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 5 3 2 3 5 ． [ 6 ] 王学刚，孙占学，刘金辉，等．某铀矿石不同细菌浸出方 式对比试验[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 4 8 卜8 3 ． [ 7 ] 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 24 5 ． [ 8 ] 王学刚，刘金辉，李学礼，等．低品位铀矿石细菌浸出试 验研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 1 1 1 7 9 1 8 2 ． 万方数据