砂巖型鈾礦石無(wú)氧化劑堿法浸出特征

1、砂巖型鈾礦石無(wú)氧化劑堿法浸出特征砂巖型鈾礦石無(wú)氧化劑堿法浸出特征周義朋，徐玲玲，黎廣榮，孫占學(xué)，史維浚(東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌330013)摘要：摘要：為研究無(wú)氧化劑條件下砂巖鈾礦堿法溶浸水巖作用過(guò)程及鈾浸出特征，在實(shí)驗(yàn)室開展了蒸餾水浸泡和無(wú)氧化劑堿法浸出試驗(yàn)。結(jié)果表明，無(wú)試劑的水巖作用鹽離子綜合體及水中天然溶氧作用，可使鈾向水中弱遷移；無(wú)氧化劑堿法浸出鈾遷移強(qiáng)度與HCO3濃度正相關(guān)，HCO3濃度700~900mg

2、L是對(duì)浸鈾影響相對(duì)顯著的區(qū)間；UO2(CO3)22和UO2(CO3)34是無(wú)試劑和堿法浸出溶解鈾的主要存在形式，兩者占比與HCO3濃度和pH相關(guān)。缺少氧化作用的堿法浸鈾強(qiáng)度較弱，液固比1.5︰1浸出40d鈾回收率17.17%~22.37%，且浸出速度衰減較快，這與礦石中的鈾以四價(jià)占優(yōu)有關(guān)。盡管如此，在堿性地下水體系尤其是堿法地浸退役采區(qū)，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)鈾的遷移仍不可忽視。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：砂巖鈾礦；無(wú)試劑浸出；堿法浸出；無(wú)氧化劑中圖分類號(hào)：中圖

3、分類號(hào)：TL212.12文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：10077545（2018）12000000AlkaliLeachingacteristicsofSstoneTypeUraniumewithoutOxidantZHOUYipengXULinglingLIGuangrongSUNZhanxueSHIWeijun(StateKeyLabatyofNuclearResourcesEnvironmentEastChinaU

4、niversityofTechnologyNanchang330013China)Abstract：Indertostudyprocessofwaterrockreactionuraniumleachingacteristicsofsstonetypeuraniumdepositduringleachingwithoutoxidanttwolabstudyofdistillingwaterimmersionalkalileachingw

5、ithoutoxidantwascarriedout.Theresultsshowthatreagentfreewaterrocksaltioncomplexnaturaldissolvedoxygeninwatercanweaklymigrateuraniumintowater.UraniummigrationintensityinoxidantfreealkalileachingispositivelycrelatedwithHCO

6、3concentration.TheHCO3concentrationof700~900mgLisarelativelysignificantintervalfuraniummigration.UO2(CO3)22UO2(CO3)34aremaindissolvedfmsofuraniumcomplexinthesetwolableachingstudytheirproptionisrelatedtoHCO3concentrationp

7、Hvalue.Thealkaliimpregnateduraniumconcentrationislowsincelackingoxidation.Uraniumleachingratef40dayswithLS=1.5is17.17%~22.37%.Uraniumleachingratedecaysfastwhichprobablyisrelatedtotetravalenturaniumcontentine.Nevertheless

8、thetotalmigrationamountofuraniumoveralongperiodoftimecannotbeignedinalkalinegroundwatersystemsespeciallyinalkalidrainedminingareas.Keywds：sstonetypeuraniumdepositreagentfreeleachingalkalineleachingoxidantfree鈾礦地浸工藝分為酸法、中

9、性和堿法三種[1]。堿法地浸工藝始于美國(guó)，經(jīng)歷了浸出劑從Na2CO3和NaHCO3，到(NH4)2CO3和NH4HCO3，再到CO2的過(guò)程，但都添加氧化劑[24]。層間氧化帶砂巖型鈾礦床系含鈾氧化水流經(jīng)堿性還原帶發(fā)生鈾的沉淀富集而成礦[56]。地浸是要將被還原沉淀的鈾重新氧化溶解。因此，氧化劑是鈾礦地浸尤其是堿法地浸浸出劑的重要成分，其類型及作用性能也已經(jīng)被充分研究，包括實(shí)驗(yàn)室[716]和野外尺度[1720]。正因?yàn)槿绱?，?duì)于浸鈾工藝而

10、言，無(wú)試劑浸出和無(wú)氧化劑堿法浸鈾的水巖作用過(guò)程及鈾的浸出特征不受關(guān)注，但事實(shí)上，研究該水巖作用過(guò)程對(duì)于了解天然條件下以及堿法地浸礦山退役后鈾在層間氧化帶的遷移卻十分有意義。本文對(duì)采自新疆某砂巖型鈾礦石開展了蒸餾水無(wú)試劑浸出和無(wú)氧化劑堿法浸出的室內(nèi)試驗(yàn)研究。1材料與方法材料與方法1.1材料材料鈾礦石采集自新疆某砂巖型鈾礦床，試驗(yàn)編號(hào)為A~F的6份樣品均取自同一鉆孔，巖性為灰色細(xì)砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，較疏松。6個(gè)樣品的鈾含量基本相當(dāng)，四價(jià)鈾含量高

11、于六價(jià)鈾；硫的含量較高，但以硫酸鹽為主；碳酸鹽含量總體不高。相關(guān)化學(xué)成分見表1。收稿日期收稿日期：20181008基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41572231）；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目（2015CB453002）；江西省科技計(jì)劃項(xiàng)目（20142BFB29004，20151BBB60093）doi：10.3969j.issn.10077545.2018.12.009ABCDEF0501001502002

12、50300350400NaSO42Cl(mgL1)試驗(yàn)編號(hào)Na1dNa5dSO421dSO425dCl1dCl5d圖2溶液溶液Na、SO42和Cl濃度曲線濃度曲線Fig.2ProfilesofconcentrationsofNaSO42Clinsolution浸泡水礦化度可達(dá)890~1456mgL，其成分主要是Cl、SO42和Na，其次是HCO3（圖3）和Ca2。根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算，水化學(xué)組分主要是氯化鈉（49％）、硫酸鈉（23.73％）

13、、硫酸鎂（5.61％）、硫酸鈣（9.69％）、碳酸鈣（1.82％）等。說(shuō)明礦石中的易溶鹽（主要是NaCl、Na2SO4）不斷地溶解出來(lái)（溶解量分別可達(dá)450、220mgL），硫酸鈣、硫酸鎂和碳酸鹽也溶解了不少，分別達(dá)到9017、5017、17mgL。可見，鹽離子綜合體在浸鈾過(guò)程中對(duì)水化學(xué)成分的影響比較顯著。盡管未加浸鈾試劑，蒸餾水浸泡過(guò)程中還是有一定量的鈾發(fā)生溶解（圖3），浸泡1d后溶液中的鈾濃度為2.75~5.82mgL，5d時(shí)達(dá)到1

14、6.76~28.5mgL。根據(jù)溶液水化學(xué)成分，采用地球化學(xué)模式計(jì)算，溶液中的鈾主要為碳酸鈾酰絡(luò)合物（下文詳細(xì)敘述），主要是礦石中六價(jià)鈾在鹽離子綜合體中的HCO3作用下發(fā)生了絡(luò)合溶解，事實(shí)上也有蒸餾水中溶氧的氧化作用，這是與攜帶溶氧的地下天然水與巖石礦物相互作用有相似之處。ABCDEF051015202530U1dU5dHCO31dHCO35d試驗(yàn)編號(hào)U(mgL1)020406080100120HCO3(mgL1)圖3溶液溶液U和HCO3

15、濃度曲線濃度曲線Fig.3ProfilesofuraniumHCO3concentrationinsolution2.2不同不同HCO3濃度堿法浸出水巖作用與鈾浸出分析濃度堿法浸出水巖作用與鈾浸出分析2.2.1鈾浸出特征鈾浸出特征鈾的浸出率變化情況如圖4a所示?？梢钥闯?，在不添加任何氧化劑的條件下，無(wú)論溶浸體系HCO3濃度高低，鈾的浸出率都比較低，浸出40d鈾回收率為17.17%~22.37%。浸出速度隨時(shí)間的衰減很顯著（圖4b），這與

16、酸法浸鈾特征類似[21]；初始0.5d內(nèi)鈾的浸出速度較快，在22.3~37.22mg(Ld)，不同HCO3濃度試驗(yàn)差異也很明顯，總體上呈HCO3濃度越高、鈾浸出速度越大的規(guī)律；隨著浸出的持續(xù)，各試驗(yàn)的浸出速度一致衰減并趨近，至40d時(shí)收斂至1.24~1.73mg(Ld)。鈾浸出速度的快速下降與礦石中易溶鈾（六價(jià)鈾、孔隙骨架表面易與溶液接觸的鈾）含量較少且快速溶解有關(guān)，如前所述，礦石中的鈾以四價(jià)占優(yōu)，在缺少氧化劑的條件下低價(jià)鈾難以向溶液遷