某铀矿石不同氧化剂浸出对比试验
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【摘 要】针对我国南方某铀矿该矿石进行室内以氯酸钾或菌液作为氧化剂的柱浸对比试验。结果表明，该矿石浸出周期较长，耗酸高，属难浸铀矿石。微生物浸出比化学氧化剂浸出耗酸仅高出0.14%情况下提高浸出率2.24%，缩短浸铀周期30天以上。综合浸出周期、浸出率、平均铀浓度等指标及工业化实际条件，认为微生物浸出方式可以作为该矿石的浸出方式。
【关键词】铀矿石；柱浸；化学浸出；微生物浸出
我国南方某矿采用传统化学氧化剂法对铀矿石进行浸出，浸出效率低，成本较高，为进一步提高铀浸出效率，缩短浸铀周期，提高经济效益，决定引入微生物浸铀工艺。本试验针对该铀矿矿石进行以氯酸钾或菌液作为氧化剂的柱浸对比试验，为开展现场工业性试验提供参考依据。
1、试验条件
1.1矿石性质
试验矿样为某矿矿石，装柱矿石粒级为-8mm，重量均为20kg，铀品位0.281%
表 1 矿石主要成分及含量
分析项目及分析结果W(B)%
项目 SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO 烧失量 U（T） U6+ S6+
含量 72.44 13.99 4.56 2.860 4.17 0.2808 0.038 0.215
注 ：分析数据由东华理工大学分析测试中心提供。
1.2试验装置
浸出柱：Φ100mm×2000mm的有机玻璃柱；
离子交换柱：Φ50mm×1000毫米的有机玻璃柱 ；
离子交换树脂：D201；
蠕动泵：BT100-2J ；
2、试验过程与控制
各试验柱除氧化剂之外条件的其他条件严格控制一致。在试验过程中,用蠕动泵控制溶浸液的流量,采用单点滴灌的方式喷液。矿石装柱量为20Kg，柱高155±2cm。试验分为酸化阶段和氧化剂浸出阶段。采用10%喷淋量40g/L硫酸溶液进行喷停比为1:1的酸化，当出液pH值维持在1.90左右时酸化阶段结束。氧化剂浸出阶段淋浸液分别为菌液和KClO3溶液。试验所用细菌是从铀矿石中经富集、分离、纯化、驯化诱变等得到的浸矿菌种。根据浸出液pH值对淋浸液pH值进行调节，保证浸出液pH值小于2.0。此阶段1#柱微生物淋浸液控制总铁浓度在5-10g/L，2#柱淋浸液氯酸钾氧化剂浓度为4g/L。严格控制喷淋量10%、喷停比1∶1进行喷淋。当浸出液净出铀浓度连续5天小于 15mg/L时结束试验。
3、试验结果
试验历时120天,1#柱、2#柱渣计浸出率分别为91.39%、89.15%；耗酸率为10.64%、10.5%；液固比均为12m3/t。1#柱总浸出率比2#柱总浸出率高2.24%。若按渣计浸出率推算，1#柱达90%浸出率所用时间将比2#柱所用时间少30天以上。对比分析，1#柱菌浸阶段微生物作用较为明显且持久，微生物在1#柱内适应性良好，对铀的浸出有促进作用，优于化学氧化剂。
3.1pH Eh值变化规律
两柱pH值变化具有相似性。酸化过程中,随着溶浸液从柱顶渗流到柱底,因为矿样含有耗酸物质，浸出液的pH随之升高,其值可以从0.5上升到5，随后较长时间维持在3左右。因为柱浸的耗酸具有阶段性,硫酸首先被上部矿物所消耗，再逐步酸化到柱子底部。氧化剂浸出阶段出液的pH一般维持在2左右。
Eh值是判断矿石内部氧化还原条件及微生物生长状况的重要参数。酸化阶段两柱出液氧化还原电位均处于300mv以下。主要是由于矿石内含有较多的还原性物质造成的，进液Eh值的变化对出液Eh值也有一定的影响。随着还原物质的消耗，出液Eh值不断上升。经过翻柱处理后，出液Eh值不断上升。1#柱出液Eh值处于600mv左右，而2#柱出液Eh值后期均处于500mv以下，其主要原因是微生物氧化能力强于化学氧化剂，且作用时间较为持久，因此1#柱后期铀浸出效果明显优于2#柱。
3.2耗酸率和浸出率对比
两柱的耗酸率主要集中在酸化阶段，酸化阶段耗酸率约占总耗酸率的70%左右，因此降低酸化阶段的酸耗是降低酸耗的重要途径。
由图可知，1#柱和2#柱在酸化结束时铀浸出率基本相同，均达到45%左右。氧化剂浸出后期两柱浸出率差距逐渐拉大，主要是因为微生物在柱内生长，产生大量三价铁，三价铁持续氧化矿石中难被氧化的四价铀，同时微生物加大了对铀矿石的破坏作用，加快了矿石中四价铀的氧化速度，使铀矿石浸出更完全。因此1#柱最终铀浸出率高于2#柱铀浸出率。
综上所述，微生物渣计浸出效率可达90%以上，比化学氧化剂（KClO3）高出2.14%。假设1#柱在渣计浸出率达到90%时结束试验，微生物浸出耗酸率为10.53%，浸出周期不超过100天。由于试验所用矿石含难浸矿物较多，造成耗酸率较高。微生物浸出工艺在浸出率、浸出周期、平均铀浓度等方面均比化学氧化剂浸出有明显优势。
4、结论
（1）试验结果表明，该矿石四价铀及耗酸矿物含量均较高，属难浸矿石。耗酸高，浸出周期长。
（2）采用微生物浸出工艺耗酸率高出0.14%情况下，可提高铀浸出率2.14%，缩短试验时间30天以上。
（3）综合浸出周期，浸出率，平均铀浓度等指标，微生物浸出效果优于化学氧化剂。
基金项目：东华理工大学研究生科技创新基金项目DYCA11010
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