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【摘要】本文以江西某铀矿采冶厂为研究对象，较详尽地探讨了铀矿采冶中影响浸出剂浓度的相关因素，浸出剂在矿石中的耗损情况、计算方法。阐述了降低产品杂质含量和提高产品品位的工艺技巧，提出了适合铀矿生产的工艺流程，对我国的铀矿生产具有现实指导意义。
【关键词】浸出剂浓度；剩余酸含量；杂质含量；品位；液固比
在我国铀的初级产品一般都是在近矿山地点生产的，其目的主要是减少矿石的运输成本和减少对环境的污染。生产流程为：矿石开采→破碎→浸泡→浸出液静置→净化→富集→沉淀.其中矿石浸泡是一个十分重要的环节。浸出剂选用稀硫酸溶液，浸出剂浓度的高低不仅关系到能否将矿石在的铀尽可能的全部浸泡出来（高的浸出率），还会影响产品中的杂质含量，产品工业品位，同时也会对浸出液的后续生产有较大影响。所以历来为生产厂家重视。影响浸出剂浓度的主要因素有：矿石特征、粒度，矿石的松散系数、剩余酸含量、浸泡时的液固比及浸出液的后续处理方式。
1、矿石特征对浸出剂浓度的影响
矿石特征指的是构成矿物的岩性、结构、构造是什么？其裂隙、节理、片理发育程度如何？还要弄清楚岩石中的主要矿物、次要矿物和副矿物及铀在该矿石中的存在方式。例如：江西某铀矿的铀矿石是呈灰白色、暗红色磁铁化、硅化、绢云母化的千枚状的凝灰岩。主要呈浸染斑杂结构，粒状至块状构造。其中有用组分铀是在淋积状态下在碎裂、蚀变的凝灰岩中形成的。分布于该凝灰岩的节理、片理及裂隙中。组成该铀矿的主要矿物是长石、石英及少量的暗色类造岩矿物，蚀变矿物有绢云母、绿泥石、赤铁矿等，反映在化学成分上则主要是硅酸盐及氧化物 【1】。
矿物中的硫酸盐、钙、镁氧化物将全部被稀硫酸分解；磷、钒也进入溶液中；他们均要消耗一定量的硫酸。存在于矿石在的铜、铌、锑、砷、铬等硫化物比较稳定，溶解量极少。
所以，在制定浸出剂的浓度方案时，必须把所有与硫酸起反应的各矿物成分特征、含量弄清楚。
2、矿石的相关物理参数、浸泡时的液固比对浸出剂浓度的影响
2.1矿石的相关物理参数对浸出剂浓度的影响
影响浸出剂浓度的物理参数有：矿石体重、粒度大小、松散度、湿度等：
矿石的体重是矿石的一个最基本的参数，可由蜡封法求得。由矿石的体重可进一步求得破碎后矿石的松散系数（有时也称松散度），它表示破碎后的矿石的松散程度。松散系数大表示矿石之间的空隙大，溶液与矿石的接触面积就大，溶液在矿石间的流通、循环性好，越容易将矿石中的有用组分浸泡出来，消耗浸出剂的量相对要少一些，反之，就要消耗更多的硫酸才能将矿石中的有用组分浸泡出来。
2.2矿石粒度大小对浸出剂浓度的影响
要浸泡的矿石在破碎时要选择一个合适的粒度范围，适宜于铀矿浸泡的粒度一般以2-5cm为好。当粒度>5cm时，浸出剂难以达到矿石的核心部位（除非提高其浓度），而粒度过小过细，破碎时的粉末容易包裹在矿石表面形成了隔水层反而阻挡了浸出剂与矿石的接触，不利于对矿石的浸泡。
2.3浸泡时的液固比对浸出剂浓度的影响
液固比指的是在矿石浸泡过程中浸出剂的体积与矿石体积的比值。当使用的硫酸的量为一定时，液固比高，则硫酸浓度必然会低一些，反之，就会更高一些。制定怎样的液固比须根据矿石的品位、松散度及浸泡池的容量。还要考虑矿石的湿度因素。根据矿石的品位，有意识的调整浸出剂的浓度和液固比正是保证提高矿石浸出率和减少产品杂质含量的有效手段。例如：当矿石的品位较高时，就意味着需要较高浓度的稀硫酸溶液才能将矿石中有用组分浸泡出来，但是也意味着会带来更多的杂质，此时我们就可以通过提高液固比的措施既保证了将矿石中有用组分浸泡出来的目的，又降低了浸出剂的浓度，从而避免了浸泡时会带来更多的杂质的风险。
2.4矿石的湿度也会影响浸出剂的浓度
矿石湿度反映了其表面及孔、裂隙的含水情况。湿度大表明矿石本身含水量大，当一定浓度的浸出剂进入此矿石后，其真实的浓度就必然要降低；湿度小的矿石在浸泡过程中对浸出剂浓度的影响相对要小一些。所以，在制定浸出剂浓度方案时要考虑矿石湿度这个参数指标。例如江西某铀矿采冶厂某池矿石的湿度为1.5%，按60吨矿石计算其含水量就是900Kg。所以，在配制浸出剂、制定液固比方案时都必须将矿石含水量这个参数指标考虑进去。
2.5矿石浸出率的高低会影响浸出剂浓度
矿石的浸出率是指矿石中的有用组分浸泡后进入溶液中的含量与原矿石中含量的比，可用两种方法求得。对铀矿石的浸泡而言，其浸出率一般都比较高，可达95%以上【3】。根据有关学者的研究，浸出剂浓度越高，浸出率也相应提高，但不是成正比关系。但是浸出剂浓度越高，也会带来更多的杂质，影响产品的品位。所以，要综合评估浸出剂浓度对浸出率、产品品位的影响。
3、矿石品位及铀的富存形式对浸出剂浓度的影响
4、剩余酸含量对浸出剂浓度的影响
由上述可知，硫酸浸泡铀矿石过程中，硫酸必须过量，浸出液中剩余酸含量需根据后续处理工艺才能确定。浸出液中含有多种杂质，有些必须去除，这就涉及浸出液的后续净化和富集问题。目前在我国铀浸出液的净化主要有树脂交换吸附法和有机溶剂萃取法。但不管是哪种方法对[UO2（SO4）3]4-、HSO4-的浓度都是有要求的。例如当使用P-204树脂吸附来净化、富集铀时，一方面希望[UO2（SO4）3]4-时高一些为好，但另一方面又特别注意不能使HSO4-的含量过高；如果采用萃取、反萃取方法来净化、富集铀时就应当更严格的将浸出液的PH值控制在1.0-1.5为好。研究表明当PH﹤0.8时，铀的分配系数要下降，PH﹥2，由于铁、硅、铀将发生水解，产生乳化现象，即产生“三相”，这是萃取生产过程中所不愿意看到的【4】。这就是说，在保证矿石中铀全部浸出的前提下要适当地控制浸液中“游离”硫酸即剩余酸的含量。 例如，江西某铀矿采冶厂采用萃取、反萃取方法来净化、富集铀工艺。根据此工艺要求，我们拟定将浸出液的PH值控制在1.0左右。根据PH值的计算：PH=-log〔H+〕，换算成〔H+〕=0.1M，相当于稀硫酸的浓度为0.05×98=4.9（克/升）。故我们将浸出液中剩余硫酸控制在5～8g/l，取中值6.5 g/l。
5、浸出剂浓度方案的确定及成果的运用情况
综上所述，在在制定浸出剂的浓度方案时，必须综合考虑以上诸多影响因素，尤其考虑矿石品位、矿石特征、液固比、剩余酸含量的影响，才能审慎制定浸出剂浓度方案。矿石品位可以用化学分析或物探仪器（如FD-42）测得，对每一池矿石都是如此，根据测得的不同结果制定不同的浸出剂浓度方案。只有这样才能保证生产中既满足了浸泡时矿石有高的浸出率，浸出液中杂质不至于超标而影响后续的生产，提高了生产过程的效率，有效的降低生产成本，同时保证了产品的品位要求。
这样的结果我们非常的满意。另外，据实际操作的员工反映，浸出液的整个后续生产顺利有序，没有出现乳化、停机现象。
由此足以证明我们确定浸出剂方案的办法和控制产品杂质的措施是成功可行的。它经受住生产实践的经验。向精炼厂家送货时由于该厂的产品干基铀含量高、含水量少，杂质低，受到厂家一致推崇，以最好的价格收购。
例如2006年我曾受邀去福建某矿山指导工作。该矿山共有员工七人，其余为当地所请民工。2006年4月28日正式配液浸泡。第一池浸泡的相关数据如下：
矿石重量30吨，体积20米3，工业硫酸80.5Kg，浸泡液浓度2.69﹪，液固比为0.4376：1.将8.752米3的浸泡液放入浸泡池，能浸没矿石，并且高出矿石约2公分。过了35分钟，观察矿石的浸泡效果：发现浸泡液呈红黄色，说明矿石中的部分铀已经被浸泡出来了，而且含量还不低，观察六根空心竹筒里面的水位，几乎与浸泡池里的水位相等，这说明我们的铀矿石的渗透性良好。
5月27日开始浸泡第二池矿石，矿石重量54吨，体积37米3，浸泡液浓度C=3.28﹪，液固比0.57；8月2日浸泡第三池矿石，浸泡液浓度为3.39%，液固，0.535.此后，该矿山保持半个月左右浸泡、处理一池，到十月底共浸泡处理了八池矿石，约324吨，生产的湿基“黄饼”2184.6Kg.
到2007年1月共生产产品4761.3Kg，产值104.7万元，扣除前期投入、工资、山林赔付等获纯利46.77万多元，可见其经济效益是十分可观的。
6、生产过程应注意的相关事项与建议
①建议矿山采冶，生产“黄饼”，采用以下流程。
②对入池浸泡的矿石品位（含量）要力求准确，因为它直接关乎浸泡液浓度的选取。（浸泡液浓度过高，虽然可以提高浸出率，但也更容易溶解过多的杂质，更不利于萃取，同时也造成硫酸的浪费；过低，则不利于矿石浸泡，造成铀的流失。）
③关于“萃余液”，可不可以利用的问题，单纯的来讲，“萃余液”是可以利用的，因为它含有大量的SO42-离子，利用它可以减少硫酸的用量，有利于环保。但是，“萃余液”中夹带了大量的杂质，在萃取与反萃取中有相当的不利影响，更会影响到“黄饼”的质量（即工业品位的问题），加之工业硫酸极便宜（0.35元/公斤），所以建议，一般不用“萃余液”。
④对尾渣矿石建议用大量的清水或是稀硫酸液淋洗，以免铀流失。
参考文献
[1]高正荣.《赣东北老地层中找矿的认识》华东铀矿地质1991.NO1
[2]《无机化学》石油、冶金工业出版社1970.第二版
[3]《铀矿分析》
[4]黄礼煌《化学选矿》冶金工业出版社1990.06一版
【关键词】浸出剂浓度；剩余酸含量；杂质含量；品位；液固比
在我国铀的初级产品一般都是在近矿山地点生产的，其目的主要是减少矿石的运输成本和减少对环境的污染。生产流程为：矿石开采→破碎→浸泡→浸出液静置→净化→富集→沉淀.其中矿石浸泡是一个十分重要的环节。浸出剂选用稀硫酸溶液，浸出剂浓度的高低不仅关系到能否将矿石在的铀尽可能的全部浸泡出来（高的浸出率），还会影响产品中的杂质含量，产品工业品位，同时也会对浸出液的后续生产有较大影响。所以历来为生产厂家重视。影响浸出剂浓度的主要因素有：矿石特征、粒度，矿石的松散系数、剩余酸含量、浸泡时的液固比及浸出液的后续处理方式。
1、矿石特征对浸出剂浓度的影响
矿石特征指的是构成矿物的岩性、结构、构造是什么？其裂隙、节理、片理发育程度如何？还要弄清楚岩石中的主要矿物、次要矿物和副矿物及铀在该矿石中的存在方式。例如：江西某铀矿的铀矿石是呈灰白色、暗红色磁铁化、硅化、绢云母化的千枚状的凝灰岩。主要呈浸染斑杂结构，粒状至块状构造。其中有用组分铀是在淋积状态下在碎裂、蚀变的凝灰岩中形成的。分布于该凝灰岩的节理、片理及裂隙中。组成该铀矿的主要矿物是长石、石英及少量的暗色类造岩矿物，蚀变矿物有绢云母、绿泥石、赤铁矿等，反映在化学成分上则主要是硅酸盐及氧化物 【1】。
矿物中的硫酸盐、钙、镁氧化物将全部被稀硫酸分解；磷、钒也进入溶液中；他们均要消耗一定量的硫酸。存在于矿石在的铜、铌、锑、砷、铬等硫化物比较稳定，溶解量极少。
所以，在制定浸出剂的浓度方案时，必须把所有与硫酸起反应的各矿物成分特征、含量弄清楚。
2、矿石的相关物理参数、浸泡时的液固比对浸出剂浓度的影响
2.1矿石的相关物理参数对浸出剂浓度的影响
影响浸出剂浓度的物理参数有：矿石体重、粒度大小、松散度、湿度等：
矿石的体重是矿石的一个最基本的参数，可由蜡封法求得。由矿石的体重可进一步求得破碎后矿石的松散系数（有时也称松散度），它表示破碎后的矿石的松散程度。松散系数大表示矿石之间的空隙大，溶液与矿石的接触面积就大，溶液在矿石间的流通、循环性好，越容易将矿石中的有用组分浸泡出来，消耗浸出剂的量相对要少一些，反之，就要消耗更多的硫酸才能将矿石中的有用组分浸泡出来。
2.2矿石粒度大小对浸出剂浓度的影响
要浸泡的矿石在破碎时要选择一个合适的粒度范围，适宜于铀矿浸泡的粒度一般以2-5cm为好。当粒度>5cm时，浸出剂难以达到矿石的核心部位（除非提高其浓度），而粒度过小过细，破碎时的粉末容易包裹在矿石表面形成了隔水层反而阻挡了浸出剂与矿石的接触，不利于对矿石的浸泡。
2.3浸泡时的液固比对浸出剂浓度的影响
液固比指的是在矿石浸泡过程中浸出剂的体积与矿石体积的比值。当使用的硫酸的量为一定时，液固比高，则硫酸浓度必然会低一些，反之，就会更高一些。制定怎样的液固比须根据矿石的品位、松散度及浸泡池的容量。还要考虑矿石的湿度因素。根据矿石的品位，有意识的调整浸出剂的浓度和液固比正是保证提高矿石浸出率和减少产品杂质含量的有效手段。例如：当矿石的品位较高时，就意味着需要较高浓度的稀硫酸溶液才能将矿石中有用组分浸泡出来，但是也意味着会带来更多的杂质，此时我们就可以通过提高液固比的措施既保证了将矿石中有用组分浸泡出来的目的，又降低了浸出剂的浓度，从而避免了浸泡时会带来更多的杂质的风险。
2.4矿石的湿度也会影响浸出剂的浓度
矿石湿度反映了其表面及孔、裂隙的含水情况。湿度大表明矿石本身含水量大，当一定浓度的浸出剂进入此矿石后，其真实的浓度就必然要降低；湿度小的矿石在浸泡过程中对浸出剂浓度的影响相对要小一些。所以，在制定浸出剂浓度方案时要考虑矿石湿度这个参数指标。例如江西某铀矿采冶厂某池矿石的湿度为1.5%，按60吨矿石计算其含水量就是900Kg。所以，在配制浸出剂、制定液固比方案时都必须将矿石含水量这个参数指标考虑进去。
2.5矿石浸出率的高低会影响浸出剂浓度
矿石的浸出率是指矿石中的有用组分浸泡后进入溶液中的含量与原矿石中含量的比，可用两种方法求得。对铀矿石的浸泡而言，其浸出率一般都比较高，可达95%以上【3】。根据有关学者的研究，浸出剂浓度越高，浸出率也相应提高，但不是成正比关系。但是浸出剂浓度越高，也会带来更多的杂质，影响产品的品位。所以，要综合评估浸出剂浓度对浸出率、产品品位的影响。
3、矿石品位及铀的富存形式对浸出剂浓度的影响
4、剩余酸含量对浸出剂浓度的影响
由上述可知，硫酸浸泡铀矿石过程中，硫酸必须过量，浸出液中剩余酸含量需根据后续处理工艺才能确定。浸出液中含有多种杂质，有些必须去除，这就涉及浸出液的后续净化和富集问题。目前在我国铀浸出液的净化主要有树脂交换吸附法和有机溶剂萃取法。但不管是哪种方法对[UO2（SO4）3]4-、HSO4-的浓度都是有要求的。例如当使用P-204树脂吸附来净化、富集铀时，一方面希望[UO2（SO4）3]4-时高一些为好，但另一方面又特别注意不能使HSO4-的含量过高；如果采用萃取、反萃取方法来净化、富集铀时就应当更严格的将浸出液的PH值控制在1.0-1.5为好。研究表明当PH﹤0.8时，铀的分配系数要下降，PH﹥2，由于铁、硅、铀将发生水解，产生乳化现象，即产生“三相”，这是萃取生产过程中所不愿意看到的【4】。这就是说，在保证矿石中铀全部浸出的前提下要适当地控制浸液中“游离”硫酸即剩余酸的含量。 例如，江西某铀矿采冶厂采用萃取、反萃取方法来净化、富集铀工艺。根据此工艺要求，我们拟定将浸出液的PH值控制在1.0左右。根据PH值的计算：PH=-log〔H+〕，换算成〔H+〕=0.1M，相当于稀硫酸的浓度为0.05×98=4.9（克/升）。故我们将浸出液中剩余硫酸控制在5～8g/l，取中值6.5 g/l。
5、浸出剂浓度方案的确定及成果的运用情况
综上所述，在在制定浸出剂的浓度方案时，必须综合考虑以上诸多影响因素，尤其考虑矿石品位、矿石特征、液固比、剩余酸含量的影响，才能审慎制定浸出剂浓度方案。矿石品位可以用化学分析或物探仪器（如FD-42）测得，对每一池矿石都是如此，根据测得的不同结果制定不同的浸出剂浓度方案。只有这样才能保证生产中既满足了浸泡时矿石有高的浸出率，浸出液中杂质不至于超标而影响后续的生产，提高了生产过程的效率，有效的降低生产成本，同时保证了产品的品位要求。
这样的结果我们非常的满意。另外，据实际操作的员工反映，浸出液的整个后续生产顺利有序，没有出现乳化、停机现象。
由此足以证明我们确定浸出剂方案的办法和控制产品杂质的措施是成功可行的。它经受住生产实践的经验。向精炼厂家送货时由于该厂的产品干基铀含量高、含水量少，杂质低，受到厂家一致推崇，以最好的价格收购。
例如2006年我曾受邀去福建某矿山指导工作。该矿山共有员工七人，其余为当地所请民工。2006年4月28日正式配液浸泡。第一池浸泡的相关数据如下：
矿石重量30吨，体积20米3，工业硫酸80.5Kg，浸泡液浓度2.69﹪，液固比为0.4376：1.将8.752米3的浸泡液放入浸泡池，能浸没矿石，并且高出矿石约2公分。过了35分钟，观察矿石的浸泡效果：发现浸泡液呈红黄色，说明矿石中的部分铀已经被浸泡出来了，而且含量还不低，观察六根空心竹筒里面的水位，几乎与浸泡池里的水位相等，这说明我们的铀矿石的渗透性良好。
5月27日开始浸泡第二池矿石，矿石重量54吨，体积37米3，浸泡液浓度C=3.28﹪，液固比0.57；8月2日浸泡第三池矿石，浸泡液浓度为3.39%，液固，0.535.此后，该矿山保持半个月左右浸泡、处理一池，到十月底共浸泡处理了八池矿石，约324吨，生产的湿基“黄饼”2184.6Kg.
到2007年1月共生产产品4761.3Kg，产值104.7万元，扣除前期投入、工资、山林赔付等获纯利46.77万多元，可见其经济效益是十分可观的。
6、生产过程应注意的相关事项与建议
①建议矿山采冶，生产“黄饼”，采用以下流程。
②对入池浸泡的矿石品位（含量）要力求准确，因为它直接关乎浸泡液浓度的选取。（浸泡液浓度过高，虽然可以提高浸出率，但也更容易溶解过多的杂质，更不利于萃取，同时也造成硫酸的浪费；过低，则不利于矿石浸泡，造成铀的流失。）
③关于“萃余液”，可不可以利用的问题，单纯的来讲，“萃余液”是可以利用的，因为它含有大量的SO42-离子，利用它可以减少硫酸的用量，有利于环保。但是，“萃余液”中夹带了大量的杂质，在萃取与反萃取中有相当的不利影响，更会影响到“黄饼”的质量（即工业品位的问题），加之工业硫酸极便宜（0.35元/公斤），所以建议，一般不用“萃余液”。
④对尾渣矿石建议用大量的清水或是稀硫酸液淋洗，以免铀流失。
参考文献
[1]高正荣.《赣东北老地层中找矿的认识》华东铀矿地质1991.NO1
[2]《无机化学》石油、冶金工业出版社1970.第二版
[3]《铀矿分析》
[4]黄礼煌《化学选矿》冶金工业出版社1990.06一版