低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀方法
【技术领域】
[0001]本发明属于原地浸出采铀技术领域，具体涉及一种低浓度硫酸加氧气的原地浸出采铀方法。
【背景技术】
[0002]原地浸出采铀(简称地浸采铀)是通过从地表钻进至含矿层的注液井将按一定比例配好的溶浸液注入到矿层，注入的溶浸液与矿石中的有用成分接触发生化学反应，生成的可溶性化合物在扩散和对流作用下离开化学反应区进入沿矿层渗透迁移的溶液液流中形成浸出液；浸出液经过矿层从抽液井提升至地表，抽出的浸出液输送至回收车间进行离子交换等工艺处理，最后得到合格产品。原地浸出采铀是一种集采、冶于一体的新型油矿开采方法。原地浸出采铀方法广泛适用于可渗透砂岩型铀矿床。
[0003]原地浸出采铀由地下浸出和浸出液处理两大部分组成。在矿体浸出部分依据选择的溶浸液的不同分两类:酸法地浸和碱法地浸。酸法地浸就是使用酸性溶液作为溶浸剂的地浸过程。可作为酸法地浸溶浸剂的试剂有:硫酸、硝酸、盐酸等。碱法地浸是采用碱性溶液作为溶浸剂的地浸过程。可作为碱法地浸的溶浸剂主要有:碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢铵等。
[0004]由于硫酸浸出铀的强度大，采区生产时间短，浸出率高等优点，在世界地浸采铀矿山得到广泛应用。目前天然铀产量第一大国哈萨克斯坦，几乎所有产品均来自酸法地浸矿山。另外，乌兹别克斯坦、澳大利亚以及我国的地浸矿山绝大多数使用硫酸作为浸出剂。
[0005]在我国新疆伊犁盆地发现的某铀矿床，矿层砂体内碳酸盐含量变化十分复杂，含量范围为0.52%?5.19%。在这种类型的铀矿床中使用常规的酸法浸出，由于部分矿体碳酸盐含量高，酸化周期长，PH值下降缓慢，浸出过程单位酸耗大，浸出液铀浓度低。同时，浸出过程中也容易出现化学堵塞，并造成地下水污染。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于:提供一种低浓度硫酸加氧气进行原地浸出采铀的工艺，能应用于碳酸盐含量分布不均匀的铀矿床，有效控制化学堵塞的发生，提高原地采铀的浸出效率，相对于常规酸法地浸采铀，减轻对采区地下水环境的污染。
[0007]本发明的技术方案如下:一种低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀方法，包括以下步骤:
[0008]步骤一:注氧氧化矿层，该矿床地下水HCO3 —含量在100?400mg/L范围内，pH值在6.0?8.0范围内，浸出初期，注氧浓度为400?500mg/L ;当浸出液中的残余氧浓度达到15mg/L时，注氧浓度降低到300mg/L ;浸出中期，保持注氧浓度为300mg/L ;当浸出率达到65%时，停止注入氧气；
[0009]步骤二:配制溶浸液，向地下水中加AH2SO4,配制成溶浸液，根据地下水中HC03_含量以及pH，加入H2SO4的浓度为0.3?0.5g/L,保持溶浸液的pH值为3.0?4.0 ;
[0010]步骤三:溶浸液浸出铀金属，溶浸液与矿石中的六价铀进行络合反应，形成[UO2(CO3)3]与[UO2(CO3)3F,当浸出液中铀浓度大于10mg/L时，使用潜水泵将浸出液抽出；
[0011]步骤四:树脂吸附，采用D231YT强碱性阴离子交换树脂；
[0012]在所述步骤一之前还包括，抽出地下水进行化学成分分析的步骤:确定地下水矿化度小于5g/L，Cl—浓度小于2g/L。
[0013]所述步骤四中的D231YT强碱性阴离子交换树脂的质量交换容量3.7mmol/g，粒度
0.63?1.40mm,湿视密度0.70g/ml湿R,渗磨圆球率> 90%。
[0014]在所述步骤三之后与步骤四之前还包括:维持浸出进行的步骤，随着浸出的不断进行，浸出液HC03_浓度不断升高；当浸出液HCO3浓度大于450mg/L，将H2SO4加入的浓度降低至0.1?0.2g/L，保持浸出液pH值为7.0?8.0，直到浸出结束。
[0015]本发明的显著效果在于:抽出井平均抽液量为5.0?6.0m3/h，注入井平均注液量为2.0?2.2m3/h，浸出过程未出现明显的化学堵塞，浸出液平均铀浓度为35?40mg/L，达到工业生产的设计指标。
[0016]试剂消耗量低，吨金属铀消耗仏304为9.6?11.2t，吨金属铀消耗O2为13.1?15.0t，相对于酸法地浸采铀，吨金属铀消SH2SO4为45?60t，可以降低生产成本。
[0017]相对于酸法地浸采铀，向地下水中加入的H2SO4浓度及总量明显减少，可以减轻对采区地下水环境的污染。
[0018]采用低浓度硫酸加氧气浸出工艺的效果表明，这是一种有效的地浸采铀工艺。
【具体实施方式】
[0019]实施例1。
[0020]
[0021]低浓度硫酸加氧气的原地浸出采铀工艺，包括以下工艺步骤:
[0022]1、抽出地下水进行化学成分分析
[0023]抽取矿层地下水，进行地下水成分分析，主要确定地下水矿化度以及地下水中Cr浓度。
[0024]分析结果显示:地下水化成分类型为SO4.HCO3 -Ca-Mg型，矿化度为0.76g/L。P (Ca2+)为 130.5mg/L, P (Mg2+)为 57.5mg/L, P (S04” 为 230mg/L, P (CF)为 124.2mg/L, P (HCCV)为 130.5mg/L, pH 值为 7.34，Eh 值为 314mV。
[0025]该矿床地下水矿化度小于5g/L，地下水Cl—浓度小于2g/L，符合运用低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀工艺的条件。
[0026]2、注氧氧化矿层
[0027]该矿床地下水HCO3-含量在100?400mg/L范围内，pH值在6.0?8.0范围内。浸出初期，注氧浓度为400?500mg/L ;当浸出液中的残余氧浓度达到15mg/L时，注氧浓度降低到300mg/L ;浸出中期，保持注氧浓度为300mg/L ;当浸出率达到65%时，停止注入氧气。
[0028]3、配制溶浸液
[0029]向地下水中加入H2SO4,配制成溶浸液。根据地下水中HC03_含量以及pH的情况，加入H2SO4的浓度为0.4?0.5g/L,保持溶浸液的pH值为3.0?4.0。
[0030]4、溶浸液浸出铀金属
[0031]溶浸液与矿石中的六价铀进行络合反应，形成[U02(C03)3]4_与[UO2 (CO3)3]2_，当浸出液中铀浓度大于10mg/L时，使用潜水泵将浸出液抽出。
[0032]5、维持浸出进行
[0033]随着浸出的不断进行，浸出液HC03_浓度不断升高。当浸出液110)3浓度大于450mg/L，除依据不同时期加入适量氧气以外，将H2SO4加入的浓度降低至0.1?0.2g/L，保持浸出液PH值为7.0?8.0，直到浸出结束。
[0034]6、树脂吸附
[0035]采用D231YT强碱性阴离子交换树脂，质量交换容量3.7mmol/g,粒度
0.63-1.40_，湿视密度0.70g/ml湿R，湿真密度1.05g/ml湿R，渗磨圆球率^ 90%。树脂饱和时，吸附容量达到122mgU/ml湿R。
[0036]实施例2。
[0037]低浓度硫酸加氧气的原地浸出采铀工艺，包括以下工艺步骤:
[0038]1、抽出地下水进行化学成分分析
[0039]抽取矿层地下水，进行成分分析，主要确定地下水矿化度以及地下水中Cl—浓度。
[0040]分析结果显示:地下水化成分类型为SO4.Cl-Na型，矿化度为1.48?1.73g/L。P (Ca2+)为 7.13mg/L, P (Mg2+)为 0.73mg/L, P (SO42O 为 464.93mg/L, P (CF)为 324.37mg/L, P (HCCV)为 245.95mg/L, pH 值为 7.25，Eh 值为 282mV。
[0041]该矿床地下水矿化度小于5g/L，地下水Cl—浓度小于2g/L，符合运用低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀工艺的条件。
[0042]2、注氧氧化矿层
[0043]该矿床地下水HCCV含量在100?400mg/L范围内，pH值在6.0?8.0范围内。浸出初期，注氧浓度为400?500mg/L ;浸出液中的残余氧浓度达到15mg/L左右时，注氧浓度降低到300mg/L左右；浸出中期，保持注氧浓度为300mg/L ；;当浸出率达到65%时，停止注入氧气。
[0044]3、配制溶浸液
[0045]向地下水中加入H2SO4,配制成溶浸液。根据地下水中HC03_含量以及pH的情况，加入H2SO4的浓度为0.3?0.4g/L,保持溶浸液的pH为3.0?4.0。
[0046]4、溶浸液浸出铀金属
[0047]溶浸液与矿石中的六价铀进行络合反应，形成[U02(C03)3]4_与[UO2 (CO3)3]2_，当浸出液中铀浓度大于10mg/L时，使用潜水泵将浸出液抽出。
[0048]5、维持浸出进行
[0049]随着浸出的不断进行，浸出液中HC03_浓度不断升高。当浸出液中此03浓度大于450mg/L,除依据不同时期加入氧气以外，将H2SO4加入的浓度降低至0.1?0.2g/L，保持浸出液PH值为7.0?8.0，直到浸出结束。
[0050]6、树脂吸附
[0051]采用0231￥1'强碱性阴离子交换树脂，质量交换容量3.7臟01/^，粒度0.63?
1.40mm，湿视密度0.70g/ml湿R，湿真密度1.05g/ml湿R，渗磨圆球率彡90%。树脂饱和时，吸附容量达到110mgU/ml湿R。
【主权项】
1.一种低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一:注氧氧化矿层，该矿床地下水HCO3-含量在100?400mg/L范围内，pH值在.6.0?8.0范围内，浸出初期，注氧浓度为400?500mg/L ;当浸出液中的残余氧浓度达到.15mg/L时，注氧浓度降低到300mg/L ;浸出中期，保持注氧浓度为300mg/L ;当浸出率达到.65%时，停止注入氧气； 步骤二:配制溶浸液，向地下水中加入H2SO4,配制成溶浸液，根据地下水中HCO3-含量以及pH,加入H2SO4的浓度为0.3?0.5g/L,保持溶浸液的pH值为3.0?4.0 ; 步骤三:溶浸液浸出铀金属，溶浸液与矿石中的六价铀进行络合反应，形成[UO2(CO3)3]与[UO2(CO3)3F,当浸出液中铀浓度大于10mg/L时，使用潜水泵将浸出液抽出； 步骤四:树脂吸附，采用D231YT强碱性阴离子交换树脂。
2.根据权利要求1所述的一种低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀方法，其特征在于:在所述步骤一之前还包括，抽出地下水进行化学成分分析的步骤:确定地下水矿化度小于.5g/L，Cl_ 浓度小于 2g/L。
3.根据权利要求1所述的一种低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀方法，其特征在于:所述步骤四中的D231YT强碱性阴离子交换树脂的质量交换容量3.7mmol/g,粒度0.63?.1.40mm,湿视密度0.70g/ml湿R,渗磨圆球率> 90%。
4.根据权利要求1所述的一种低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀方法，其特征在于:在所述步骤三之后与步骤四之前还包括:维持浸出进行的步骤，随着浸出的不断进行，浸出液HCO3-浓度不断升高；当浸出液HCO3浓度大于450mg/L JfH2SO4加入的浓度降低至0.1?.0.2g/L，保持浸出液pH值为7.0?8.0，直到浸出结束。
【专利摘要】本发明涉及一种低浓度硫酸加氧气的原地浸出采铀方法。从矿层中原地浸出金属铀，涉及从碳酸盐含量分布不均匀铀矿床回收铀的工艺。该方法包括地下水化学成分分析、注氧氧化矿层、配制溶浸液、溶浸液浸出铀金属、维持浸出进行、树脂吸附等步骤。能应用于碳酸盐含量分布不均匀的铀矿床，有效控制化学堵塞的发生，提高原地采铀的浸出效率，相对于常规酸法地浸采铀，减轻对采区地下水环境的污染。采用低浓度硫酸加氧气浸出工艺的效果表明，这是一种有效的地浸采铀工艺。
【IPC分类】C22B3-08, C22B3-24, C22B60-02
【公开号】CN104726725
【申请号】CN201310701546
【发明人】原渊, 王海峰, 李建华, 王立民, 廖文胜, 程威, 周磊
【申请人】核工业北京化工冶金研究院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月18日