1、文献综述课题名称内蒙某CO2 + O2原地浸出采铀现场试验方案设计指导教师学 院专业班级学生姓名学号开题日期地浸采铀摘要：砂岩型铀矿床地浸采铀工艺包括酸法浸出工艺、碱法浸出工艺、中性浸出工艺、微生物浸出工艺。合理选择地浸采铀工艺对矿床开采具有重要意义。关键词：酸法浸出、碱法浸出、中性浸出、微生物浸出原地浸出采矿是一种在天然埋藏条件下，通过溶浸液与矿物的化学反应选择性地溶解矿物中的有用组分，而不使矿石产生位移的集采、选、冶于一体的新型开采方法。利用原地浸出的方法来开采铀矿资源则称为“原地浸出采铀”，简称“地浸采铀”。地浸采铀是融地质学、水文学、化学、湿法冶金、环境工程等于一体的综合性采铀技术，是
2、各学科交叉和渗透发展的结晶。1.原地浸出国内外现状1.1国内现状原地浸出技术经过多年实践，不断改革，已日趋完善。80年代初，云南某铀矿地浸采铀试验取得成功；90年代初，我国第一个地浸采铀矿山在新疆建成，这是地浸采铀从试验研究到工业规模生产的转折点。现阶段，地浸矿山水冶厂生产运作方式正由半自动向全自动化转变，新疆某地浸铀矿公司的水冶厂已经实现完全自动化，一个大型水冶厂的正常运作只需要23个技术工人。目前，,地浸采铀的铀矿产量约占我国铀总产量的30，原地浸出已成为我国铀矿资源开发的重要方法7，8。1.2国外现状原地溶浸采铀工艺处于世界领先水平的国家有美国、加拿大、澳大利亚、南非等。世界原地浸出采铀
3、量大约占总采铀量的16，美国原地浸出采铀量大约占总采铀量85。目前，美国的怀俄明州、阿拉斯加州以及德克萨斯州有多个铀原地浸出矿山。澳大利亚Lake Frome地区有多个大型铀原地浸出矿区12。2. 地浸采铀的方法2.1酸法浸出酸性浸出剂浸出地下铀矿的方法称为酸法浸出。硫酸是通用的工业生产酸性浸出剂。在一定的PH值条件下，硫酸浸出剂使地下铀矿由固态变为溶解态的硫酸铀酰，然后将浸出液进行富集处理。由于六价铀在稀硫酸溶液中的溶解速度远高于四价铀，因此，四价铀只有用氧化剂才能被氧化为六价铀 9。硫酸与六价铀的化学反应如下：UO3+2H+UO22+H2OUO22+SO42- UO2SO4UO2SO4+S
4、O42-UO2（SO4）22-UO2（SO4）22-+SO42-UO2（SO4）34-酸法浸出的优点：(1)铀矿回收率高；(2)浸出速度快；(3)浸出液中铀质量分数大；(4)资金投入少，能源消耗低，劳动效率高；酸法浸出的缺点：(1)矿层中碳酸盐含量过高，则易堵塞矿层；(2)环境治理困难；(3) 地下水中各种盐分含量过高，则其与酸反应产物易腐蚀设备，此时应采用大量防腐蚀设备。2.2碱法浸出弱碱性浸出剂浸出地下铀矿的方法称为碱法浸出。碳酸盐是通用的工业生产弱碱性浸出剂。在一定的PH值条件下，弱碱性浸出剂使地下铀矿由固态变为溶解态的碳酸铀酰。碱法浸出是利用铀与弱碱发生化学反应的原理，将铀溶解在弱碱性
5、溶浸液中形成浸出液，然后将浸出液进行富集处理。由于碳酸盐几乎不能溶解四价铀，因此，四价铀只有用氧化剂才能被氧化为六价铀 10,11。碳酸盐与六价铀的化学反应如下：UO2+O2UO3UO3+2CO32-+H2OUO2（CO3）22-+2OH-UO3+3CO32-+H2OUO2（CO3）34-+2OH-碱法浸出的优点：(1)选择性好，浸出液中杂质少，便于浸出液后续处理；(2)对设备几乎没有腐蚀作用；(3)对地下水环境影响较小；碱法浸出的缺点：(1)铀矿回收率低；(2)浸出速度慢；(3)耗氧物质（FeS2）比例过高，不宜采用此法；2.3中性浸出2.3.1中性弱碱性浸出CO2 + O2浸出地下铀矿的方
6、法称为中性弱碱性浸出。在PH为78的条件下，HCO3-使地下铀矿由固态变为溶解态的UO2（CO3）22-。中性弱碱性浸出是利用铀与HCO3-发生化学反应的原理，将铀溶解在CO2 + O2溶浸液中形成浸出液，然后将浸出液进行富集处理。由于碳酸氢盐几乎不能溶解四价铀，因此，在中性弱碱性浸出过程中必须加O2作为氧化剂，将四价铀氧化为六价铀11。中性弱碱性浸出过程的化学反应如下：UO2+O2UO3CO2+ H2OHCO3-+H+CO2+CaCO3+ H2OCa2+ +2HCO3-UO3+2HCO3-UO2（CO3）22-+H2O中性弱碱性浸出的优点：(1) 选择性好，浸出液中杂质少，便于浸出液后续处理
7、；(2) 对设备几乎没有腐蚀作用；(3) 不存在地下水环境污染的问题；(4) 生产成本低，经济效益好；(5) 不易堵塞矿层孔隙；中性弱碱性浸出的缺点：(1) 浸出液中铀浓度低；(2) 浸出时间久；(3) 浸出速度慢；2.3.2中性弱酸性浸出低浓度硫酸浸出含有一定量碳酸钙的地下铀矿的方法称为中性弱酸性浸出。碳酸钙与低浓度硫酸反应生成HCO3-和CO32-，其与铀作用产生碳酸铀酰络合物。矿石中碳酸钙对碳酸氢盐浓度的影响显著，当2W(CaCO3)3时，适用于中性弱酸性浸出；当W(CaCO3)3时，由于酸耗量大、浸出时间久，不宜采用中性弱酸性浸出2。中性弱酸性浸出过程的化学反应如下：H+CaCO3Ca
8、2+ +HCO3-UO3+2HCO3-UO2（CO3）22-+H2OUO3+2CO32-+H2OUO2（CO3）22-+2OH-UO3+3CO32-+H2OUO2（CO3）34-+2OH-中性弱酸性浸出的优点：(1) 选择性好，浸出液中杂质少，便于浸出液后续处理；(2) 对设备几乎没有腐蚀作用；(3) 不存在地下水环境污染的问题；(4) 生产成本低，经济效益好；中性弱酸性浸出的缺点：(1)浸出液中铀浓度低；(2)浸出时间久；(3)当2W(CaCO3)3时，才能采用此法；2.4微生物浸出嗜酸性微生物在有氧条件下浸出地下铀矿的方法称为微生物浸出。氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌是通用的嗜酸性微生物。在
9、矿层含氧量充足的条件下，铀矿石中的FeS2被嗜酸性微生物氧化为Fe3+和H2 SO4，而其作用于铀矿石，使金属铀溶解到浸出液中；这类微生物也可直接将四价铀氧化成六价可溶性铀3。嗜酸性微生物溶浸铀矿石中的金属，其作用通常可分有3种：直接作用、间接作用和联合作用 4，5。(1)直接作用附着在矿石表面的嗜酸性微生物直接氧化矿石中的不溶性金属为可溶性物质。(2)间接作用矿石中的硫、硫化物被嗜酸性微生物氧化为硫酸和硫酸铁，而其可以浸出矿石中的有用金属。嗜酸性微生物间接作用浸出过程的化学反应如下：UO2+Fe2(SO4)3UO2S04+2FeSO4(3)混合作用嗜酸性微生物既采用直接作用又同时采用间接作用
10、的方式来溶浸矿物。微生物浸出的优点：(1)浸出率高；(2)无环境污染；(3)酸耗低；微生物浸出的缺点：(1)嗜酸性微生物驯化与培养困难；(2)浸出时间久；(3)当矿石中FeS2含量比较高时，才能采用此法；3.结语目前砂岩型铀矿床地浸主要采用酸法浸出工艺，该工艺具有工艺流程最完善、运行成本最低、生产效率最高的优点。在矿床的碳酸盐含量大于2（矿段埋深大于400 m）的条件下，如果采用酸法浸出，那么矿层易堵塞，耗酸量大，材料成本高，经济效益差，此时，应该选用碱法浸出工艺；酸法和碱法浸出都存在地下水环境难治理的问题，而中性法浸出对地下水环境几乎没有影响；铀矿石难以浸出或者品位过低，应该选用微生物浸出工
11、艺1，8。参考文献1 朱鹏等砂岩型铀矿床地浸采铀工艺方法概述J 采矿技术2011，11(7) 2 李旭低酸浸出技术应用研究J矿业研究与开发，2005，25(4)：15l73 胡凯光细菌快速氧化Fe2+工艺研究J铀矿开采，1996，2O(2)：13154 裘荣庆微生物在铀、金工业中的应用J铀矿开采，1989，(1)：14185 巫銮东紫金山铜矿微生物浸出工艺研究J采矿技术，2005，5(4)：28306 王鉴微生物湿法冶金M北京：铀与金编辑部，19987 吴爱祥溶浸采矿技术的进展与展望J采矿技术，2006，3(6)：39488 王昌汉溶浸采铀(矿)M北京：原子能出版社，19989 马飞酸法地浸采铀工艺手册M北京：原子能出版社，200310 王海峰原地浸出采铀井场工艺M1北京：冶金工业出版社200211 张建国等美国碱法地浸采铀工艺技术概况J 铀矿冶2005，112 In Situ Leach(ISL)Mining of UraniumMNuclear Issues，Briefing Paper40，June 2003，(6)
