某堿性鈾礦石鹽酸除碳酸鈣酸度試驗(yàn)

摘 要：在其他條件一致，鹽酸酸度分別為20g/L，10，3.65 g/L的條件下，采用浸泡方式對某堿性鈾礦進(jìn)行除碳酸鈣的對比試驗(yàn)研究，分析了浸出過程中有關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律；試驗(yàn)結(jié)果表明，3種酸度條件下，碳酸鈣的浸出率分別為86.91%，87.65%，81.99%；而耗酸率分別為5.11%，4.66%，4.60%，因此，采用酸度為10 g/L的鹽酸浸泡液效果最好。

關(guān)鍵詞：堿性鈾礦 碳酸鈣 浸出率 耗酸率

中圖分類號：TD853 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0081-02

隨著我國鈾礦資源的不斷開采，礦石品位不斷降低、開采深度日益加深，礦石成分日益復(fù)雜，采冶難度加大，生產(chǎn)成本越來越高[1]。因此，開發(fā)低品位、復(fù)雜難處理鈾礦的高效提取技術(shù)迫在眉睫。近來興起的微生物浸鈾技術(shù)在難浸鈾礦的浸出中雖然具有很大優(yōu)勢，但也存在很多影響鈾浸出的不利因素[2]。如某礦石的堿性高和鈾含量較低（平均品位低于0.1%），因此生產(chǎn)過程中耗酸率很高，浸出率較低，浸鈾周期長。高硫酸浸出工藝[3]的副作用還易形成石膏板結(jié)，進(jìn)而影響浸鈾進(jìn)程的正常進(jìn)行。因此需要進(jìn)一步改進(jìn)堿性礦石的浸鈾工藝，以期縮短浸鈾周期、降低酸耗和提高其浸出率，防止石膏板結(jié)。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)礦樣取自某鈾礦山，試驗(yàn)前將所有礦石充分混勻后裝柱，礦樣粒徑為-8 mm，重量均為12.5 kg，礦樣化學(xué)成分分析結(jié)果為CaO：4.623%；FeO：1.427%；Fe2O3：2.821%；Al2O3：8.482%；SiO2：76.873%；K2O：3.108%；Na2O：0.764%；MgO：0.386%；TiO2：0.079%；P2O5：1.79%；F：0.272%；CO2：3.514%。從以上數(shù)據(jù)可看出，該礦石中Ca含量很高，在高酸浸鈾工藝時有副作用易產(chǎn)生石膏沉淀，不利于細(xì)菌酸法浸礦；因此，進(jìn)行浸鈾工藝前，應(yīng)先對該礦石進(jìn)行去鈣，才能保證浸出效率。

1.2 試驗(yàn)裝置

（1）浸出柱：Φ150 mm×h1000 mm有機(jī)玻璃柱3個。（2）分光光度計(jì)、pH計(jì)、Eh計(jì)及常規(guī)滴定測試所用滴定管等儀器。

2 試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)主要工藝參數(shù)

試驗(yàn)采用浸泡的方式，共設(shè)計(jì)了3個試驗(yàn)柱，編號分別為Z1、Z2、Z3，試驗(yàn)主要工藝參數(shù)為：溶浸液酸KYtrl2nQZeXG0+p2Mnywnw==度分別為20、10、3.65g/L，控制浸出液pH為（4±0.5）左右，換液量為21%。

2.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)采用池浸浸泡換液方法，該法水巖作用較均勻，作用時間比噴淋長，為了避免蒸發(fā)作用影響，進(jìn)、出液口都被遮蓋。換液按以下要求執(zhí)行：當(dāng)浸泡液pH接近pH設(shè)計(jì)（±0.5）時換液放液量盡量控制一致，并基本等于進(jìn)液量。進(jìn)液由上灌入，并注意不要過猛。浸泡過程中觀測浸泡液的pH，2h觀測一次。測定pH、Eh、鈾、Ca2+、Fe2+、Fe3+。剩余浸出液用自來水?dāng)U充到溶浸液體積，用鹽酸將其pH調(diào)至適合pH，并記錄消耗的鹽酸量。試驗(yàn)結(jié)束條件：連續(xù)2次浸出液pH在24h內(nèi)≤pH設(shè)計(jì)、沒有氣泡產(chǎn)生。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

本次試驗(yàn)歷時20d，主要試驗(yàn)結(jié)果如下：三柱總耗酸率為5.11%、4.66%、4.60%，液固比為4.63%、4.58%、4.46%，液計(jì)浸出率為75.36%、78.43%、70.58%，渣計(jì)浸出率 86.91%、87.65%、81.99%。

3.1 各柱液計(jì)碳酸鈣總浸出率分析

浸出率是工業(yè)生產(chǎn)中最重要的指標(biāo)。各柱的液計(jì)碳酸鈣總浸出率隨時間的變化如圖1所示。

由圖1可以看出3個柱子在前期階段相同酸度的情況下，浸出率基本相近。而酸度為10 g/L的Z2柱碳酸鈣浸出率更高，試驗(yàn)后期，隨著難溶解的Ca越來越少，浸出速度趨于平穩(wěn)。試驗(yàn)結(jié)束時，3個柱子的液計(jì)鈣總浸出率分別達(dá)到了75.36%，78.43%和70.58%，渣計(jì)浸出率分別為86.91%，87.65%和81.99%。

3.2 各柱耗酸率分析

耗酸率是又一個重要的工業(yè)參數(shù)，不僅關(guān)系到經(jīng)濟(jì)成本，而且過多的酸殘留在礦石中還會污染環(huán)境。各柱總耗酸率隨浸出時間的變化如圖2所示。

由圖2可以看出，曲線的斜率是前大后小，前期階段耗酸量占了整個耗酸量的很大部分，而試驗(yàn)后期階段耗酸量很少，耗酸率幾乎不提高。所以降低前期階段的耗酸量是降低總酸耗的關(guān)鍵。從Z1，Z2，Z3柱的耗酸率對比情況來看，分別控制溶浸液液酸度為20 g/L、10 g/L、3.65 g/L時，酸度為10 g/L的Z2柱子耗酸率較低，鈾浸出率最高。

3.3 各柱Fe和U浸出情況分析

Fe和U的含量都是下一步浸鈾工作的重要參數(shù)。因此，在去碳酸鈣的過程中，應(yīng)避免Fe和U的損失。三柱總Fe液計(jì)累計(jì)浸出率為2.29%、2.05%、2.12%，鈾累計(jì)浸出率為0.64%、0.48%、0.50%。從數(shù)據(jù)可以看出，各柱總Fe累計(jì)浸出率均較小，且卸柱后未出現(xiàn)鐵沉淀；從各柱U的累計(jì)浸出率看，鈾基本未被浸出。說明鹽酸在去鈣過程中不會浸出礦石中的鈾，同時去除了鈾礦中大部分的鈣，在浸鈾酸化階段時就可以避免石膏沉淀的形成，大大提高后期浸鈾效率。

4 結(jié)論

（1）本次試驗(yàn)以控制不同溶浸液酸度為20、10、3.65的3個柱子做對比試驗(yàn)，結(jié)果顯示，達(dá)到合格時，各柱的耗酸分別為5.11%，4.66%，4.60%；液計(jì)浸出率分別為75.36%，78.43%和70.58%；渣計(jì)浸出率分別為86.91%，87.65%，81.99%。綜合以上因素，在酸度為10g/l的工作條件下，效率最高，更省酸。（2）試驗(yàn)結(jié)果表明HCl酸液去碳酸鈣工藝可行，U、P離子去除率較小，U累積最高濃度僅11 mg/L；鐵有少量浸出，大部分仍留在礦石內(nèi)，累積最高濃度僅0.62 g/L，而且以二價鐵為主。（3）鹽酸在去鈣過程中不會浸出礦石中的鈾，同時去除了鈾礦中大部分的鈣，在浸鈾酸化階段時就可以避免石膏沉淀的形成，大大提高后期浸鈾效率。

參考文獻(xiàn)

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[2]祝永進(jìn)，史維浚，孫占學(xué)，等.弱酸-中-弱堿性介質(zhì)中的水-碳酸鈣作用——砂巖鈾礦地浸過程中碳酸鈣堵塞機(jī)理及其預(yù)防[J].東華理工大學(xué)學(xué)報，2010，12（4）：369-373.

[3]翟東亮，孫占學(xué)，李學(xué)禮，等.某鈾礦石微生物浸鈾酸度試驗(yàn)[J].金屬礦山，2010（2）：66-68.