低濃度硫酸加氧氣原地浸出采鈾方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于原地浸出采鈾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低濃度硫酸加氧氣的原地浸出采鈾方法。
【背景技術(shù)】
[0002]原地浸出采鈾(簡稱地浸采鈾)是通過從地表鉆進(jìn)至含礦層的注液井將按一定比例配好的溶浸液注入到礦層，注入的溶浸液與礦石中的有用成分接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的可溶性化合物在擴(kuò)散和對流作用下離開化學(xué)反應(yīng)區(qū)進(jìn)入沿礦層滲透遷移的溶液液流中形成浸出液；浸出液經(jīng)過礦層從抽液井提升至地表，抽出的浸出液輸送至回收車間進(jìn)行離子交換等工藝處理，最后得到合格產(chǎn)品。原地浸出采鈾是一種集采、冶于一體的新型油礦開采方法。原地浸出采鈾方法廣泛適用于可滲透砂巖型鈾礦床。
[0003]原地浸出采鈾由地下浸出和浸出液處理兩大部分組成。在礦體浸出部分依據(jù)選擇的溶浸液的不同分兩類:酸法地浸和堿法地浸。酸法地浸就是使用酸性溶液作為溶浸劑的地浸過程?？勺鳛樗岱ǖ亟芙┑脑噭┯?硫酸、硝酸、鹽酸等。堿法地浸是采用堿性溶液作為溶浸劑的地浸過程。可作為堿法地浸的溶浸劑主要有:碳酸鈉、碳酸銨、碳酸氫鈉、碳酸氫銨等。
[0004]由于硫酸浸出鈾的強(qiáng)度大，采區(qū)生產(chǎn)時(shí)間短，浸出率高等優(yōu)點(diǎn)，在世界地浸采鈾礦山得到廣泛應(yīng)用。目前天然鈾產(chǎn)量第一大國哈薩克斯坦，幾乎所有產(chǎn)品均來自酸法地浸礦山。另外，烏茲別克斯坦、澳大利亞以及我國的地浸礦山絕大多數(shù)使用硫酸作為浸出劑。
[0005]在我國新疆伊犁盆地發(fā)現(xiàn)的某鈾礦床，礦層砂體內(nèi)碳酸鹽含量變化十分復(fù)雜，含量范圍為0.52%?5.19%。在這種類型的鈾礦床中使用常規(guī)的酸法浸出，由于部分礦體碳酸鹽含量高，酸化周期長，PH值下降緩慢，浸出過程單位酸耗大，浸出液鈾濃度低。同時(shí)，浸出過程中也容易出現(xiàn)化學(xué)堵塞，并造成地下水污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:提供一種低濃度硫酸加氧氣進(jìn)行原地浸出采鈾的工藝，能應(yīng)用于碳酸鹽含量分布不均勻的鈾礦床，有效控制化學(xué)堵塞的發(fā)生，提高原地采鈾的浸出效率，相對于常規(guī)酸法地浸采鈾，減輕對采區(qū)地下水環(huán)境的污染。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種低濃度硫酸加氧氣原地浸出采鈾方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一:注氧氧化礦層，該礦床地下水HCO3 —含量在100?400mg/L范圍內(nèi)，pH值在6.0?8.0范圍內(nèi)，浸出初期，注氧濃度為400?500mg/L ;當(dāng)浸出液中的殘余氧濃度達(dá)到15mg/L時(shí)，注氧濃度降低到300mg/L ;浸出中期，保持注氧濃度為300mg/L ;當(dāng)浸出率達(dá)到65%時(shí)，停止注入氧氣；
[0009]步驟二:配制溶浸液，向地下水中加AH2SO4,配制成溶浸液，根據(jù)地下水中HC03_含量以及pH，加入H2SO4的濃度為0.3?0.5g/L,保持溶浸液的pH值為3.0?4.0 ;
[0010]步驟三:溶浸液浸出鈾金屬，溶浸液與礦石中的六價(jià)鈾進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，形成[UO2(CO3)3]與[UO2(CO3)3F,當(dāng)浸出液中鈾濃度大于10mg/L時(shí)，使用潛水泵將浸出液抽出；
[0011]步驟四:樹脂吸附，采用D231YT強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂；
[0012]在所述步驟一之前還包括，抽出地下水進(jìn)行化學(xué)成分分析的步驟:確定地下水礦化度小于5g/L，Cl—濃度小于2g/L。
[0013]所述步驟四中的D231YT強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的質(zhì)量交換容量3.7mmol/g，粒度
0.63?1.40mm,濕視密度0.70g/ml濕R,滲磨圓球率> 90%。
[0014]在所述步驟三之后與步驟四之前還包括:維持浸出進(jìn)行的步驟，隨著浸出的不斷進(jìn)行，浸出液HC03_濃度不斷升高；當(dāng)浸出液HCO3濃度大于450mg/L，將H2SO4加入的濃度降低至0.1?0.2g/L，保持浸出液pH值為7.0?8.0，直到浸出結(jié)束。
[0015]本發(fā)明的顯著效果在于:抽出井平均抽液量為5.0?6.0m3/h，注入井平均注液量為2.0?2.2m3/h，浸出過程未出現(xiàn)明顯的化學(xué)堵塞，浸出液平均鈾濃度為35?40mg/L，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。
[0016]試劑消耗量低，噸金屬鈾消耗仏304為9.6?11.2t，噸金屬鈾消耗O2為13.1?15.0t，相對于酸法地浸采鈾，噸金屬鈾消SH2SO4為45?60t，可以降低生產(chǎn)成本。
[0017]相對于酸法地浸采鈾，向地下水中加入的H2SO4濃度及總量明顯減少，可以減輕對采區(qū)地下水環(huán)境的污染。
[0018]采用低濃度硫酸加氧氣浸出工藝的效果表明，這是一種有效的地浸采鈾工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1。
[0020]
[0021]低濃度硫酸加氧氣的原地浸出采鈾工藝，包括以下工藝步驟:
[0022]1、抽出地下水進(jìn)行化學(xué)成分分析
[0023]抽取礦層地下水，進(jìn)行地下水成分分析，主要確定地下水礦化度以及地下水中Cr濃度。
[0024]分析結(jié)果顯示:地下水化成分類型為SO4.HCO3 -Ca-Mg型，礦化度為0.76g/L。P (Ca2+)為 130.5mg/L, P (Mg2+)為 57.5mg/L, P (S04” 為 230mg/L, P (CF)為 124.2mg/L, P (HCCV)為 130.5mg/L, pH 值為 7.34，Eh 值為 314mV。
[0025]該礦床地下水礦化度小于5g/L，地下水Cl—濃度小于2g/L，符合運(yùn)用低濃度硫酸加氧氣原地浸出采鈾工藝的條件。
[0026]2、注氧氧化礦層
[0027]該礦床地下水HCO3-含量在100?400mg/L范圍內(nèi)，pH值在6.0?8.0范圍內(nèi)。浸出初期，注氧濃度為400?500mg/L ;當(dāng)浸出液中的殘余氧濃度達(dá)到15mg/L時(shí)，注氧濃度降低到300mg/L ;浸出中期，保持注氧濃度為300mg/L ;當(dāng)浸出率達(dá)到65%時(shí)，停止注入氧氣。
[0028]3、配制溶浸液
[0029]向地下水中加入H2SO4,配制成溶浸液。根據(jù)地下水中HC03_含量以及pH的情況，加入H2SO4的濃度為0.4?0.5g/L,保持溶浸液的pH值為3.0?4.0。
[0030]4、溶浸液浸出鈾金屬
[0031]溶浸液與礦石中的六價(jià)鈾進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，形成[U02(C03)3]4_與[UO2 (CO3)3]2_，當(dāng)浸出液中鈾濃度大于10mg/L時(shí)，使用潛水泵將浸出液抽出。
[0032]5、維持浸出進(jìn)行
[0033]隨著浸出的不斷進(jìn)行，浸出液HC03_濃度不斷升高。當(dāng)浸出液110)3濃度大于450mg/L，除依據(jù)不同時(shí)期加入適量氧氣以外，將H2SO4加入的濃度降低至0.1?0.2g/L，保持浸出液PH值為7.0?8.0，直到浸出結(jié)束。
[0034]6、樹脂吸附
[0035]采用D231YT強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，質(zhì)量交換容量3.7mmol/g,粒度
0.63-1.40_，濕視密度0.70g/ml濕R，濕真密度1.05g/ml濕R，滲磨圓球率^ 90%。樹脂飽和時(shí)，吸附容量達(dá)到122mgU/ml濕R。
[0036]實(shí)施例2。
[0037]低濃度硫酸加氧氣的原地浸出采鈾工藝，包括以下工藝步驟:
[0038]1、抽出地下水進(jìn)行化學(xué)成分分析
[0039]抽取礦層地下水，進(jìn)行成分分析，主要確定地下水礦化度以及地下水中Cl—濃度。
[0040]分析結(jié)果顯示:地下水化成分類型為SO4.Cl-Na型，礦化度為1.48?1.73g/L。P (Ca2+)為 7.13mg/L, P (Mg2+)為 0.73mg/L, P (SO42O 為 464.93mg/L, P (CF)為 324.37mg/L, P (HCCV)為 245.95mg/L, pH 值為 7.25，Eh 值為 282mV。
[0041]該礦床地下水礦化度小于5g/L，地下水Cl—濃度小于2g/L，符合運(yùn)用低濃度硫酸加氧氣原地浸出采鈾工藝的條件。
[0042]2、注氧氧化礦層
[0043]該礦床地下水HCCV含量在100?400mg/L范圍內(nèi)，pH值在6.0?8.0范圍內(nèi)。浸出初期，注氧濃度為400?500mg/L ;浸出液中的殘余氧濃度達(dá)到15mg/L左右時(shí)，注氧濃度降低到300mg/L左右；浸出中期，保持注氧濃度為300mg/L ；;當(dāng)浸出率達(dá)到65%時(shí)，停止注入氧氣。
[0044]3、配制溶浸液
[0045]向地下水中加入H2SO4,配制成溶浸液。根據(jù)地下水中HC03_含量以及pH的情況，加入H2SO4的濃度為0.3?0.4g/L,保持溶浸液的pH為3.0?4.0。
[0046]4、溶浸液浸出鈾金屬
[0047]溶浸液與礦石中的六價(jià)鈾進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，形成[U02(C03)3]4_與[UO2 (CO3)3]2_，當(dāng)浸出液中鈾濃度大于10mg/L時(shí)，使用潛水泵將浸出液抽出。
[0048]5、維持浸出進(jìn)行
[0049]隨著浸出的不斷進(jìn)行，浸出液中HC03_濃度不斷升高。當(dāng)浸出液中此03濃度大于450mg/L,除依據(jù)不同時(shí)期加入氧氣以外，將H2SO4加入的濃度降低至0.1?0.2g/L，保持浸出液PH值為7.0?8.0，直到浸出結(jié)束。
[0050]6、樹脂吸附
[0051]采用0231￥1'強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，質(zhì)量交換容量3.7臟01/^，粒度0.63?
1.40mm，濕視密度0.70g/ml濕R，濕真密度1.05g/ml濕R，滲磨圓球率彡90%。樹脂飽和時(shí)，吸附容量達(dá)到110mgU/ml濕R。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低濃度硫酸加氧氣原地浸出采鈾方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:注氧氧化礦層，該礦床地下水HCO3-含量在100?400mg/L范圍內(nèi)，pH值在.6.0?8.0范圍內(nèi)，浸出初期，注氧濃度為400?500mg/L ;當(dāng)浸出液中的殘余氧濃度達(dá)到.15mg/L時(shí)，注氧濃度降低到300mg/L ;浸出中期，保持注氧濃度為300mg/L ;當(dāng)浸出率達(dá)到.65%時(shí)，停止注入氧氣； 步驟二:配制溶浸液，向地下水中加入H2SO4,配制成溶浸液，根據(jù)地下水中HCO3-含量以及pH,加入H2SO4的濃度為0.3?0.5g/L,保持溶浸液的pH值為3.0?4.0 ; 步驟三:溶浸液浸出鈾金屬，溶浸液與礦石中的六價(jià)鈾進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，形成[UO2(CO3)3]與[UO2(CO3)3F,當(dāng)浸出液中鈾濃度大于10mg/L時(shí)，使用潛水泵將浸出液抽出； 步驟四:樹脂吸附，采用D231YT強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度硫酸加氧氣原地浸出采鈾方法，其特征在于:在所述步驟一之前還包括，抽出地下水進(jìn)行化學(xué)成分分析的步驟:確定地下水礦化度小于.5g/L，Cl_ 濃度小于 2g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度硫酸加氧氣原地浸出采鈾方法，其特征在于:所述步驟四中的D231YT強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的質(zhì)量交換容量3.7mmol/g,粒度0.63?.1.40mm,濕視密度0.70g/ml濕R,滲磨圓球率> 90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度硫酸加氧氣原地浸出采鈾方法，其特征在于:在所述步驟三之后與步驟四之前還包括:維持浸出進(jìn)行的步驟，隨著浸出的不斷進(jìn)行，浸出液HCO3-濃度不斷升高；當(dāng)浸出液HCO3濃度大于450mg/L JfH2SO4加入的濃度降低至0.1?.0.2g/L，保持浸出液pH值為7.0?8.0，直到浸出結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低濃度硫酸加氧氣的原地浸出采鈾方法。從礦層中原地浸出金屬鈾，涉及從碳酸鹽含量分布不均勻鈾礦床回收鈾的工藝。該方法包括地下水化學(xué)成分分析、注氧氧化礦層、配制溶浸液、溶浸液浸出鈾金屬、維持浸出進(jìn)行、樹脂吸附等步驟。能應(yīng)用于碳酸鹽含量分布不均勻的鈾礦床，有效控制化學(xué)堵塞的發(fā)生，提高原地采鈾的浸出效率，相對于常規(guī)酸法地浸采鈾，減輕對采區(qū)地下水環(huán)境的污染。采用低濃度硫酸加氧氣浸出工藝的效果表明，這是一種有效的地浸采鈾工藝。
【IPC分類】C22B3-08, C22B3-24, C22B60-02
【公開號】CN104726725
【申請?zhí)枴緾N201310701546
【發(fā)明人】原淵, 王海峰, 李建華, 王立民, 廖文勝, 程威, 周磊
【申請人】核工業(yè)北京化工冶金研究院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月18日