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摘 要：在其他条件一致，盐酸酸度分别为20g/L，10，3.65 g/L的条件下，采用浸泡方式对某碱性铀矿进行除碳酸钙的对比试验研究，分析了浸出过程中有关参数的变化规律；试验结果表明，3种酸度条件下，碳酸钙的浸出率分别为86.91%，87.65%，81.99%；而耗酸率分别为5.11%，4.66%，4.60%，因此，采用酸度为10 g/L的盐酸浸泡液效果最好。
关键词：碱性铀矿 碳酸钙 浸出率 耗酸率
中图分类号：TD853 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0081-02
随着我国铀矿资源的不断开采，矿石品位不断降低、开采深度日益加深，矿石成分日益复杂，采冶难度加大，生产成本越来越高[1]。因此，开发低品位、复杂难处理铀矿的高效提取技术迫在眉睫。近来兴起的微生物浸铀技术在难浸铀矿的浸出中虽然具有很大优势，但也存在很多影响铀浸出的不利因素[2]。如某矿石的碱性高和铀含量较低（平均品位低于0.1%），因此生产过程中耗酸率很高，浸出率较低，浸铀周期长。高硫酸浸出工艺[3]的副作用还易形成石膏板结，进而影响浸铀进程的正常进行。因此需要进一步改进碱性矿石的浸铀工艺，以期缩短浸铀周期、降低酸耗和提高其浸出率，防止石膏板结。
1 试验材料
1.1 试验矿样
试验矿样取自某铀矿山，试验前将所有矿石充分混匀后装柱，矿样粒径为-8 mm，重量均为12.5 kg，矿样化学成分分析结果为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%。从以上数据可看出，该矿石中Ca含量很高，在高酸浸铀工艺时有副作用易产生石膏沉淀，不利于细菌酸法浸矿；因此，进行浸铀工艺前，应先对该矿石进行去钙，才能保证浸出效率。
1.2 试验装置
（1）浸出柱：Φ150 mm×h1000 mm有机玻璃柱3个。（2）分光光度计、pH计、Eh计及常规滴定测试所用滴定管等仪器。
2 试验方案
2.1 试验主要工艺参数
试验采用浸泡的方式，共设计了3个试验柱，编号分别为Z1、Z2、Z3，试验主要工艺参数为：溶浸液酸度分别为20、10、3.65g/L，控制浸出液pH为（4±0.5）左右，换液量为21%。
2.2 试验过程
试验采用池浸浸泡换液方法，该法水岩作用较均匀，作用时间比喷淋长，为了避免蒸发作用影响，进、出液口都被遮盖。换液按以下要求执行：当浸泡液pH接近pH设计（±0.5）时换液放液量尽量控制一致，并基本等于进液量。进液由上灌入，并注意不要过猛。浸泡过程中观测浸泡液的pH，2h观测一次。测定pH、Eh、铀、Ca2+、Fe2+、Fe3+。剩余浸出液用自来水扩充到溶浸液体积，用盐酸将其pH调至适合pH，并记录消耗的盐酸量。试验结束条件：连续2次浸出液pH在24h内≤pH设计、没有气泡产生。
3 试验结果与分析
本次试验历时20d，主要试验结果如下：三柱总耗酸率为5.11%、4.66%、4.60%，液固比为4.63%、4.58%、4.46%，液计浸出率为75.36%、78.43%、70.58%，渣计浸出率 86.91%、87.65%、81.99%。
3.1 各柱液计碳酸钙总浸出率分析
浸出率是工业生产中最重要的指标。各柱的液计碳酸钙总浸出率随时间的变化如图1所示。
由图1可以看出3个柱子在前期阶段相同酸度的情况下，浸出率基本相近。而酸度为10 g/L的Z2柱碳酸钙浸出率更高，试验后期，随着难溶解的Ca越来越少，浸出速度趋于平稳。试验结束时，3个柱子的液计钙总浸出率分别达到了75.36%，78.43%和70.58%，渣计浸出率分别为86.91%，87.65%和81.99%。
3.2 各柱耗酸率分析
耗酸率是又一个重要的工业参数，不仅关系到经济成本，而且过多的酸残留在矿石中还会污染环境。各柱总耗酸率随浸出时间的变化如图2所示。
由图2可以看出，曲线的斜率是前大后小，前期阶段耗酸量占了整个耗酸量的很大部分，而试验后期阶段耗酸量很少，耗酸率几乎不提高。所以降低前期阶段的耗酸量是降低总酸耗的关键。从Z1，Z2，Z3柱的耗酸率对比情况来看，分别控制溶浸液液酸度为20 g/L、10 g/L、3.65 g/L时，酸度为10 g/L的Z2柱子耗酸率较低，铀浸出率最高。
3.3 各柱Fe和U浸出情况分析
Fe和U的含量都是下一步浸铀工作的重要参数。因此，在去碳酸钙的过程中，应避免Fe和U的损失。三柱总Fe液计累计浸出率为2.29%、2.05%、2.12%，铀累计浸出率为0.64%、0.48%、0.50%。从数据可以看出，各柱总Fe累计浸出率均较小，且卸柱后未出现铁沉淀；从各柱U的累计浸出率看，铀基本未被浸出。说明盐酸在去钙过程中不会浸出矿石中的铀，同时去除了铀矿中大部分的钙，在浸铀酸化阶段时就可以避免石膏沉淀的形成，大大提高后期浸铀效率。
4 结论
（1）本次试验以控制不同溶浸液酸度为20、10、3.65的3个柱子做对比试验，结果显示，达到合格时，各柱的耗酸分别为5.11%，4.66%，4.60%；液计浸出率分别为75.36%，78.43%和70.58%；渣计浸出率分别为86.91%，87.65%，81.99%。综合以上因素，在酸度为10g/l的工作条件下，效率最高，更省酸。（2）试验结果表明HCl酸液去碳酸钙工艺可行，U、P离子去除率较小，U累积最高浓度仅11 mg/L；铁有少量浸出，大部分仍留在矿石内，累积最高浓度仅0.62 g/L，而且以二价铁为主。（3）盐酸在去钙过程中不会浸出矿石中的铀，同时去除了铀矿中大部分的钙，在浸铀酸化阶段时就可以避免石膏沉淀的形成，大大提高后期浸铀效率。
参考文献
[1] 阙为民，王海峰，牛玉清，等.中国铀矿采冶技术发展与展望[J].中国工程科学，2008，10（3）：44-53.
[2] 祝永进，史维浚，孙占学，等.弱酸-中-弱碱性介质中的水-碳酸钙作用——砂岩铀矿地浸过程中碳酸钙堵塞机理及其预防[J].东华理工大学学报，2010，12（4）：369-373.
[3] 翟东亮，孙占学，李学礼，等.某铀矿石微生物浸铀酸度试验[J].金属矿山，2010（2）：66-68.
关键词：碱性铀矿 碳酸钙 浸出率 耗酸率
中图分类号：TD853 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0081-02
随着我国铀矿资源的不断开采，矿石品位不断降低、开采深度日益加深，矿石成分日益复杂，采冶难度加大，生产成本越来越高[1]。因此，开发低品位、复杂难处理铀矿的高效提取技术迫在眉睫。近来兴起的微生物浸铀技术在难浸铀矿的浸出中虽然具有很大优势，但也存在很多影响铀浸出的不利因素[2]。如某矿石的碱性高和铀含量较低（平均品位低于0.1%），因此生产过程中耗酸率很高，浸出率较低，浸铀周期长。高硫酸浸出工艺[3]的副作用还易形成石膏板结，进而影响浸铀进程的正常进行。因此需要进一步改进碱性矿石的浸铀工艺，以期缩短浸铀周期、降低酸耗和提高其浸出率，防止石膏板结。
1 试验材料
1.1 试验矿样
试验矿样取自某铀矿山，试验前将所有矿石充分混匀后装柱，矿样粒径为-8 mm，重量均为12.5 kg，矿样化学成分分析结果为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%。从以上数据可看出，该矿石中Ca含量很高，在高酸浸铀工艺时有副作用易产生石膏沉淀，不利于细菌酸法浸矿；因此，进行浸铀工艺前，应先对该矿石进行去钙，才能保证浸出效率。
1.2 试验装置
（1）浸出柱：Φ150 mm×h1000 mm有机玻璃柱3个。（2）分光光度计、pH计、Eh计及常规滴定测试所用滴定管等仪器。
2 试验方案
2.1 试验主要工艺参数
试验采用浸泡的方式，共设计了3个试验柱，编号分别为Z1、Z2、Z3，试验主要工艺参数为：溶浸液酸度分别为20、10、3.65g/L，控制浸出液pH为（4±0.5）左右，换液量为21%。
2.2 试验过程
试验采用池浸浸泡换液方法，该法水岩作用较均匀，作用时间比喷淋长，为了避免蒸发作用影响，进、出液口都被遮盖。换液按以下要求执行：当浸泡液pH接近pH设计（±0.5）时换液放液量尽量控制一致，并基本等于进液量。进液由上灌入，并注意不要过猛。浸泡过程中观测浸泡液的pH，2h观测一次。测定pH、Eh、铀、Ca2+、Fe2+、Fe3+。剩余浸出液用自来水扩充到溶浸液体积，用盐酸将其pH调至适合pH，并记录消耗的盐酸量。试验结束条件：连续2次浸出液pH在24h内≤pH设计、没有气泡产生。
3 试验结果与分析
本次试验历时20d，主要试验结果如下：三柱总耗酸率为5.11%、4.66%、4.60%，液固比为4.63%、4.58%、4.46%，液计浸出率为75.36%、78.43%、70.58%，渣计浸出率 86.91%、87.65%、81.99%。
3.1 各柱液计碳酸钙总浸出率分析
浸出率是工业生产中最重要的指标。各柱的液计碳酸钙总浸出率随时间的变化如图1所示。
由图1可以看出3个柱子在前期阶段相同酸度的情况下，浸出率基本相近。而酸度为10 g/L的Z2柱碳酸钙浸出率更高，试验后期，随着难溶解的Ca越来越少，浸出速度趋于平稳。试验结束时，3个柱子的液计钙总浸出率分别达到了75.36%，78.43%和70.58%，渣计浸出率分别为86.91%，87.65%和81.99%。
3.2 各柱耗酸率分析
耗酸率是又一个重要的工业参数，不仅关系到经济成本，而且过多的酸残留在矿石中还会污染环境。各柱总耗酸率随浸出时间的变化如图2所示。
由图2可以看出，曲线的斜率是前大后小，前期阶段耗酸量占了整个耗酸量的很大部分，而试验后期阶段耗酸量很少，耗酸率几乎不提高。所以降低前期阶段的耗酸量是降低总酸耗的关键。从Z1，Z2，Z3柱的耗酸率对比情况来看，分别控制溶浸液液酸度为20 g/L、10 g/L、3.65 g/L时，酸度为10 g/L的Z2柱子耗酸率较低，铀浸出率最高。
3.3 各柱Fe和U浸出情况分析
Fe和U的含量都是下一步浸铀工作的重要参数。因此，在去碳酸钙的过程中，应避免Fe和U的损失。三柱总Fe液计累计浸出率为2.29%、2.05%、2.12%，铀累计浸出率为0.64%、0.48%、0.50%。从数据可以看出，各柱总Fe累计浸出率均较小，且卸柱后未出现铁沉淀；从各柱U的累计浸出率看，铀基本未被浸出。说明盐酸在去钙过程中不会浸出矿石中的铀，同时去除了铀矿中大部分的钙，在浸铀酸化阶段时就可以避免石膏沉淀的形成，大大提高后期浸铀效率。
4 结论
（1）本次试验以控制不同溶浸液酸度为20、10、3.65的3个柱子做对比试验，结果显示，达到合格时，各柱的耗酸分别为5.11%，4.66%，4.60%；液计浸出率分别为75.36%，78.43%和70.58%；渣计浸出率分别为86.91%，87.65%，81.99%。综合以上因素，在酸度为10g/l的工作条件下，效率最高，更省酸。（2）试验结果表明HCl酸液去碳酸钙工艺可行，U、P离子去除率较小，U累积最高浓度仅11 mg/L；铁有少量浸出，大部分仍留在矿石内，累积最高浓度仅0.62 g/L，而且以二价铁为主。（3）盐酸在去钙过程中不会浸出矿石中的铀，同时去除了铀矿中大部分的钙，在浸铀酸化阶段时就可以避免石膏沉淀的形成，大大提高后期浸铀效率。
参考文献
[1] 阙为民，王海峰，牛玉清，等.中国铀矿采冶技术发展与展望[J].中国工程科学，2008，10（3）：44-53.
[2] 祝永进，史维浚，孙占学，等.弱酸-中-弱碱性介质中的水-碳酸钙作用——砂岩铀矿地浸过程中碳酸钙堵塞机理及其预防[J].东华理工大学学报，2010，12（4）：369-373.
[3] 翟东亮，孙占学，李学礼，等.某铀矿石微生物浸铀酸度试验[J].金属矿山，2010（2）：66-68.