鈾礦石預先拋尾—兩段放射性分選試驗研究

劉志超，馬 嘉，李春風，強錄德，吳永永，李 廣，唐寶彬

(核工業北京化工冶金研究院，北京 101149)

某礦石中，鈾的存在形式有鈾礦物、類質同象和吸附狀態3種，鈾礦物主要為瀝青鈾礦、鈦鈾礦。由于礦床采礦貧化率較高，出窿礦石品位不均，在水冶之前須進行分選[1-4]。

鈾礦石可采用放射性選礦技術進行分選，拋棄不含鈾或含微量鈾部分，提高礦石品位。放射性分選礦石粒度上限為300 mm，下限為20 mm[5-7]。研究礦石的放射性顯明度，了解鈾在礦石中的分布規律，可以確定放射性選礦的可能性及理論上可以達到的選礦工藝指標。

試驗研究了某鈾礦石的放射性顯明度并繪制放射性可選性曲線，確定了不同放射性分選邊界品位下的理論分選效果。根據鈾礦石的放射性可選性，推薦采用預先拋尾—兩段放射性分選工藝對鈾礦石進行分選，并計算理論選礦指標。

1 試驗部分

1.1 試驗原料與儀器

某鈾礦石：鈾品位0.298%，粒度組成及鈾品位分布見表1。可以看出：礦石中+150 mm粒級礦石產率19.41%，鈾品位較低，為0.174%；80～150 mm粒級中鈾品位較高，為0.427%；0～2.5 mm 粒級中鈾品位最高，為0.475%。鈾在礦石中分布不均，初步判斷有利于放射性分選。

表1 某鈾礦石粒度組成及鈾品位分布

試驗儀器及設備：HD-2000型γ輻射儀，電子臺秤，游標卡尺，振動篩，鄂式破碎機。

1.2 試驗方法

放射性分選針對塊狀礦石，一般適合入選的粒級為25～150 mm[8-9]。首先確定適合入選粗粒礦石的產率，然后測定其放射性顯明度，并繪制放射性可選性曲線。根據放射性顯明度曲線，計算理論選礦指標，推薦放射性選礦工藝。

2 試驗結果與討論

2.1 適合放射性分選的粗粒礦石產率

對于具體礦石，入選粒級產率愈大，尾礦產率也越大，放射性分選效果愈明顯。適合放射性分選的礦石粒級一般在+25～150 mm之間，這部分粒級礦石產率越高，可入選礦石的量就越大，取得的技術指標越好[10-11]。鈾礦石不經破碎、直接破碎和預篩分后再破碎至+25～150 mm粒級礦石的產率見表2。可以看出：將礦石預篩分后再破碎與直接破碎相比，可以將適合入選的粗粒礦石產率由61.57%提高到65.38%。因此，為了提高粗粒礦石入選率，礦石破碎前應將-150 mm粒級礦石提前篩分出來。

表2 粗粒級礦石產率

2.2 礦石的放射性顯明度及可選性

對-150～+25 mm粗粒級礦石進行分級、清洗、稱重，測定顯明度(λi)，計算公式如下：

式中：i—鈾品位組序號；pi—第i組的產率，%。測定結果見表3，放射性可選性曲線如圖1所示。

表3 粗粒級鈾礦石放射性顯明度測定結果 %

圖1 某鈾礦石的放射性可選性曲線

由表3看出：礦石中大部分顆粒不含鈾或含微量鈾，鈾品位≤0.02%的礦石占75.97%，綜合品位僅0.004 8%；鈾主要集中在少量礦石中，鈾品位≥0.5%的礦石產率僅4.94%，但鈾金屬質量占整個可入選礦石的91.75%。

由圖1看出：當分選邊界品位設定為0.03%時，精礦產率為20.32%，鈾品位為1.061%；當分選邊界品位設定為0.05%時，精礦產率為14.87%，鈾品位為1.436%。說明礦石中鈾分布極其不均勻，這對放射性分選較為有利。

2.3 礦石的放射性分選

2.3.1 礦石預先拋尾

鈾礦石+150 mm粒級中鈾品位較低，這部分礦石可在井下或出窿后分選出去，回填礦井，既節省運輸費用，又減少破碎費用。

對+150 mm粒級礦石按鈾品位和產率分組，計算各不同邊界品位條件下的精礦鈾品位、累計產率、回收率及可拋尾率。+150 mm粒級礦石放射性顯明度測定結果見表4。可以看出：當邊界品位設定為0.03%時，尾礦產率為76.98%，鈾損失率2.08%，即相對于原礦可提前拋棄14.94% 廢石，指標較好。

表4 +150 mm粒級礦石放射性顯明度測定結果 %

2.3.2 礦石兩段分選

礦石通過放射性多段分選可獲得高品位、中品位、低品位3種。低品位礦石可以直接拋棄，中品位礦石可通過堆浸工藝回收鈾，高品位礦石則可采用攪拌方式回收鈾。

將礦石按鈾品位分組，計算不同品位范圍內對應的精礦產率和回收率。根據高、中、低品位礦石所占比例，評價兩段分選的可行性。

鈾礦石首先經預先拋尾將+150 mm粒級的大塊礦石中的脈石組分分離出來，剩余礦石占整個可入選礦石的73.50%。礦石預先拋尾后放射性顯明度測定結果見表5。設定2個不同的分選邊界品位，獲得高、中、低品位3種礦石的具體選礦指標見表6。可以看出：礦石通過一段分選拋棄大部分尾礦，再通過二段分選獲得中品位和高品位礦石。綜合考慮生產成本和鈾回收率，推薦一段分選邊界品位為0.03%，二段分選邊界品位為0.30%。在此條件下，可以拋棄占整個可入選粒級54.09%、品位為0.006 7%的尾礦，得到產率為13.69%、品位為0.066 7%的中品位礦石，產率為5.73%、品位為3.370 5%的高品位礦石。

表5 礦石預先拋尾后的放射性顯明度測定結果 %

表6 礦石兩段分選理論選礦指標 %

2.4 放射性分選工藝流程及分選指標

根據礦石特點，確定采用預先拋尾—兩段放射性分選工藝處理礦石，推薦工藝流程如圖2所示。

圖2 鈾礦石放射性分選工藝流程

預先拋尾邊界品位設定為0.03%，一、二段分選邊界品位分別設定為0.03%、0.30%，選礦指標見表7。可以看出，采用預先拋尾—兩段分選放射性分選工藝：理論上可以拋棄占原礦52.06%的低品位礦石，鈾品位0.006 3%，損失率1.10%；得到占原礦9.39%的中品位礦石，鈾品位0.066 7%，回收率2.10%；得到占原礦3.93%的高品位礦石，鈾品位3.370 5%，回收率44.45%。

表7 放射性分選理論選礦指標 %

3 結論

鈾分布不均勻的鈾礦石有利于放射性分選。通過預先拋尾，可選出大部分大塊脈石組分，然后再通過兩段放射性分選，可獲得產率9.39%、回收率2.10%、鈾品位0.066 7%的中品位精礦和產率3.93%、回收率44.45%、鈾品位3.370 5%的高品位精礦。鈾主要集中在少量高品位精礦中，產率僅為4.94%，鈾質量占原礦鈾質量的91.75%。