论文部分内容阅读
近年来,核能事业的快速发展,使得核原料的需求与日俱增,而我国又是一个贫铀国家,现已探明的铀储量居世界第十名之后,矿床规模多以中小型为主(占总储量的60%以上)。铀资源的保障和核电环境安全成为核电发展的关键。本文针对沥青铀矿与黄铁矿共生的地质现象,为提高铀的浸出效率,开展了在酸法地浸中黄铁矿和双氧水对沥青铀矿溶解动力学的实验研究。首先,本文通过实验分别研究了空气中的O2、H2O2和黄铁矿对沥青铀矿在不同浓度硫酸溶液中溶解的动力学,随硫酸溶液浓度的增加,二氧化铀的溶解速率增大。单独使用双氧水做氧化剂,硫酸浓度小于3g/L,会生成UO4水合物沉淀,使UO2溶解不完全,随着H2O2计量增多,UO2转变为UO4的速率越快,生成UO4沉淀越多;当硫酸浓度大于5g/L时,UO2才能溶解完全,随着H2O2计量增多,溶解速率变快,采用缩核模型计算表明整个溶解过程主要受表面化学反应控制,在相同的硫酸浓度下,加入H2O2能使二氧化铀的溶解速率提高116%以上。单独将黄铁矿加入反应中,当黄铁矿与UO2的质量比为1.5时,对UO2的溶解效果最好,在相同的硫酸浓度下,少量黄铁矿的加入,能使UO2的溶解速率提高54.6%以上;当黄铁矿与UO2的质量比大于3.5后,Fe2+和S22-的协调作用会抑制二氧化铀的溶解;溶解过程分步进行,采用缩核模型计算表明该溶解过程首先经过表面化学反应控制,然后控制氧气的溶解通过硫酸溶液与UO2以及Fe2+发生反应的扩散,以及Fe3+与UO2发生化学反应的共同作用。然后,本文研究了硫酸浓度、双氧水浓度、黄铁矿用量协同作用下对UO2氧化溶解动力学的影响,研究发现,随着硫酸浓度从0.5g/L增加到10g/L,二氧化铀的溶解速率增加了85.7%;随着双氧水浓度从0.97mmol/L增加到4.85mmol/L,二氧化铀的溶解速率增加了31.6%;随着黄铁矿与沥青铀矿的质量比从0.5增加到5,二氧化铀的溶解速率增加了17.1%。硫酸浓度对UO2溶解影响较大,其次是H2O2的用量,黄铁矿质量对UO2溶解的影响最小。最后,借助缩核模型对硫酸、双氧水和黄铁矿共同作用下的UO2的氧化溶解反应进行动力学分析。结果表明,硫酸、双氧水和黄铁矿混合作用下UO2的溶解符合缩核模型的速率方程[1-(1-x)1/3=kt],且反应主要受表面化学反应控制,动力学常数k相对于硫酸浓度、双氧水浓度和黄铁矿用量比例的反应级数分别为0.34、0.29、0.10,动力学方程式为(?),为铀矿开采提供了一定的理论基础。