铀矿冶

更新时间:2021-12-16 18:08

铀矿冶是指从铀矿石中提出、浓缩纯化精制天然铀产品的过程。铀矿冶是核工业的基础。

铀矿堆浸

堆浸是堆置浸出法的简称,是通过将稀的化学溶剂喷洒到预先堆置好的矿石堆上,选择性地溶解(浸出)矿石中的目标成分,形成离子或络合离子并使之转入溶液,以便进行进一步的提取或回收的浸出方法;堆浸的矿石仅需粗碎即可,溶液在矿堆中处于非饱和流状态。我国堆浸提铀技术研究始于上世纪60年代,经过几代铀矿冶科技工作者的不断努力探索,已经在许多技术领域取得了突破,一大批科研成果已成功应用于堆浸提铀工业生产,并且取得了显著的经济效益。堆浸提铀工艺是中国铀矿冶生产的主要工艺之一。

浓酸熟化高铁淋滤堆浸技术

该技术的特点是首先将破碎矿石进行浓酸熟化预处理,使矿石中的铁氧化为三价,铀大部分转化为可溶性盐,然后采用含硫酸高铁的清水进行淋浸。此工艺既缩短了矿石的浸出周期.也提高了浸出合格液的铀浓度。经多年的工业应用表明,采用浓酸熟化—高铁淋滤技术进行强化堆浸,矿石浸出周期仅60~100d,浸出合格液铀浓度可达7~9g/L。

低渗透性矿石制粒堆浸技术

低渗透性含泥矿石化学粘合进行酸法制粒,该粘合剂通过参与化学反应,可在矿粒内部形成以水化物晶核为基础的结晶结构网,从而大幅度提高了矿堆的渗透性。工业生产表明,矿石经过制粒预处理以后进行堆浸,金属的浸出率95%以上,与直接堆浸相比较,浸出周期缩短70%,浸出合格液铀浓度提高50%。

细粒级矿石堆浸技术

经过对堆浸传质机理及浸出过程进行深入分析研究,提出了细粒级矿石堆浸的概念,认为堆浸矿石的破碎应该存在一个最佳经济粒度,在充分试验的基础上,推导出了堆浸矿石破碎的经济粒度计算模型。该研究成果已经在多个堆浸铀矿山得到了应用。

串联堆浸技术

为了尽可能提高矿石堆浸合格液铀浓度,降低原材料消耗,针对多种铀矿石进行了系统的串联堆浸技术试验研究,开发了计算矿石串联堆浸各阶段操作参数的数学模型。多个堆浸提铀矿山的应用结果表明,在使用该技术以后,堆浸合格液的铀浓度可提高2~3倍,浸出过程的酸、氧化剂以及金属回收工序的材料消耗可降低20%~30%。

细菌氧化堆浸技术

中国对于细菌氧化堆浸提铀技术的研究始于20世纪60年代,主要是利用氧化亚铁硫杆菌对矿石中的黄铁矿或吸附尾液中的Fe2+进行氧化使Fe2+转变成Fe3+,从而完成对矿石中低价铀的氧化浸出。已进行了4000t规模的工业试验。工业试验结果表明,采用细菌氧化堆浸与常规氧化堆浸相比,硫酸消耗可降低12.5%,浸出时间可缩短32%~45%、浸出液铀浓度可提高88.2%。

伴生铀矿综合堆浸回收技术

已探明的铀矿资源中,铀钼共生矿床占有一定的比例,此类型矿床在常规浸出时往往浸出时间长、钼的浸出率低,并且浸出液中铀钼的分离效果不够理想。采用拌酸熟化及活化浸出技术对矿石进行堆浸处理,使矿石的浸出周期缩短了一半以上,铀的浸出率达到90%,钼的浸出率达到70%以上,并采用新型的离子交换树脂从浸出液中同时吸附铀钼,通过分步淋洗使铀钼的分离系数达到2000以上。

渗滤浸出提铀

对于一些铁、镁、钙、铝等杂质含量高的复杂铀矿,常规堆浸过程中,堆内溶液的酸度随着溶液的运移会不断消耗,导致铁、镁、钙、铝在堆内不断地迁移一积累一沉淀,使矿堆板结,降低了矿堆的渗透性。渗滤浸出工艺由于改变了溶液与矿石的接触方式,可保持溶液酸度的相对稳定,有效地避免矿堆板结。工业试验表明,采用渗滤浸出工艺代替堆浸工艺以后,矿石的浸出周期从300d以上降低到了60d以内,铀浸出率从60%左右提高到90%以上。

地浸采铀

地浸出采铀(简称地浸采铀)是一种在天然埋藏条件下,通过溶浸液与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的铀,而不使矿石产生位移的集采、冶于一体的新型铀矿开采方法。它一改过去常规矿山的生产模式,没有昂贵而繁重的井巷或剥离工程,也没有矿石运输、选矿、破碎和尾矿坝建设等工序;被采的是矿石,但采出的是含有有用组分的溶液。地浸采铀具有工艺简单,基建投资少、生产成本低、环境保护和安防条件好,资源利用率高等优点,这一采矿新领域已受到世界采矿业的普遍关注。

地浸采铀是通过从地表钻进至含矿层的注液井将按一定比例配制好的溶浸液注入到矿层,注入的溶浸液与矿石中的有用成分接触发生化学反应,生成的可溶性化合物在扩散和对流作用下离开化学反应区进入沿矿层渗透迁移的溶液液流中形成浸出液;浸出液经过矿层从抽液井提升至地表,抽出的浸出液输送至回收车间进行离子交换等工艺处理,最后得到合格产品。原地浸出采铀原理如图1所示。

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