氯离子体系铀溶液中铁、钍、稀土的去除研究

采用复盐沉淀法,用硫酸钠同时去除氯离子体系铀溶液中的铁、钍、稀土杂质离子,并研究了硫酸钠用量、反应温度、反应时间、体系pH等对除杂效果的影响。结果表明,反应的最佳条件为:硫酸钠用量为理论量的160%、反应温度95℃、反应时间2 h、体系pH=0.75~1.25。在此优化条件下,铁、钍和总稀土的平均去除率分别达到99.62%、99.42%和98.27%,铀的平均回收率为99.87%。方法具有除杂效果好、铀损失率低、易分离等优点。

独居石优溶渣浸出过程研究

独居石是典型伴生铀、钍的稀土矿资源,通过现有的碱溶转化、优溶等步骤提取稀土后,所得优溶渣是富含铀、钍、稀土的重要二次资源。为与稀土提取保持一致的盐酸体系,研究优溶渣的盐酸浸出过程对整体回收工艺十分关键。采取单因素试验考察浸出过程条件对铀、钍、稀土浸出率的影响。结果表明,使用下述优化参数:盐酸浓度6 mol/L、浸出时间1.5~2 h、浸出温度60℃、液固体积质量比3 mL/g时,优溶渣中铀、钍、稀土的浸出率分别可达90%~95%、92%~93%、>60%,实现了较高的资源回收率。浸出渣的工艺矿物学分析表明,其主要由锆石、钍化合物和石英等脉石矿物组成。剩余的稀土组分则主要集中在未分解的独居石中,其余为少量磷钇矿和褐钇铌矿。试验结果可为独居石优溶渣的综合回收技术提供基础数据和支撑。

聚丙烯腈/Hummers氧化莲房碳复合材料对铀的吸附性能

天然水体中铀分离回收对非常规铀资源开发具有重要意义。本工作合成了一种新型聚丙烯腈/Hummers氧化莲房碳复合材料,考察其在弱碱性条件下于U(Ⅵ)-CO_(3)体系中对U(Ⅵ)吸附行为。静态吸附实验表明,室温下、pH=8.0、ρ(U(Ⅵ))=50 mg/L、c_(T)(CO_(3))=2 mmol/L时,复合材料在840 min达到最大吸附容量约51.92 mg/g。pH值、钙离子浓度、镁离子浓度、氟离子浓度和碳酸盐浓度增加会抑制U(Ⅵ)吸附。热力学分析表明,吸附过程主要为自发吸热的化学吸附。表征分析结果证实了复合材料对U(Ⅵ)吸附的结构稳定性,其表面—OH和—COOH(C=O)为主要U(Ⅵ)吸附位点。钙/镁离子存在下,U(Ⅵ)在复合材料上的吸附亲和力顺序为:Mg-U(Ⅵ)-CO_(3)体系>Ca-U(Ⅵ)-CO_(3)体系。本工作研究结果有助于对天然含铀水体中铀的分离和提取提供新材料和新方法。

水杨酸螯合树脂对铀的吸附性能

利用低温氮气吸附—脱附法测定水杨酸螯合树脂的比表面积、孔径;考察了水杨酸螯合树脂的热力学稳定性;研究了溶液pH、ρ(Cl^(-))对水杨酸螯合树脂铀吸附性能的影响,以及树脂的吸附等温线、吸附动力学及解吸性能。结果表明:水杨酸螯合树脂的比表面积为32.34 m^(2)/g,孔径为32.08 nm,当温度低于180℃时,水杨酸螯合树脂具有良好的热稳定性;在pH为7~9时,树脂吸附性能较好,铀吸附量达14.1 mg/g(以干树脂计,下同);Cl^(-)的存在会降低树脂对铀的吸附量,当ρ(Cl^(-))为3.0 g/L时,铀吸附量降低约9.9%;当铀溶液的平衡浓度为400 mg/L时,树脂的铀吸附量达到最大,为153 mg/g;吸附20 h,吸附过程达到平衡。酸性解吸剂与碱性解吸剂对树脂均具有良好的解吸性能,解吸率均在94%以上。在ρ(U)=21.2 mg/L、ρ(Cl^(-))=3.36 g/L的真实铀浸出液中吸附24 h,水杨酸螯合树脂的铀吸附量达14.7 mg/g,具有较好的铀吸附性能。

地浸过程中蒙其古尔铀矿床地下水位变化特征及影响因素

矿床的地下水位一般随季节变化而变化,但在采区外围进行铀矿勘探时,发现地下水位与季节变化的联动不明显,这与前人对该矿床地下水天然流场的认识存在较大差异。通过收集矿床勘探阶段的水文地质资料,并结合实际测量结果,分析了地浸开采对蒙其古尔矿床地下水系统产生的影响。结果显示,地浸采区上游未受地浸开采影响,采区内部地下水位出现缓慢下降现象,采区下游地下水位呈持续下降趋势。

放射性铌铁精矿中铀钍的脱除及分离

通过对国内某企业进口放射性铌铁精矿进行工艺矿物学分析,确定该精矿的主要矿相为烧绿石,同时伴生钛铁矿和白云母,矿石中放射性元素U和Th的含量分别为0.27%和1.03%。针对该铌铁精矿,探索H_(2) SO_(4)-Fe(Ⅲ)、H_(2)SO_(4)-HF-H_(2)O_(2)、H_(2)SO_(4)-HF、H_(2)SO_(4)-HF-H_(2)O_(2)-(NH_(4))_(2)CO_(3)体系中U和Th的浸出及分离效果,最终确定H_(2) SO_(4)-HF-H_(2)O_(2)-(NH_(4))_(2)CO_(3)多段浸出工艺能有效实现U和Th的脱除与分离。U、Th的脱除率分别为100%和80%。基于研究提出了铌铁精矿U、Th脱除及分离工艺流程。

联用扫描电子显微镜-能谱法和电感耦合等离子体质谱法核取证表征铀矿石浓缩物

该研究建立了联合扫描电子显微镜-能谱法(SEM-EDS)、全溶/电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和萃淋去铀电感耦合等离子体质谱法(CL-TBP/ICP-MS)鉴别铀矿石浓缩物(UOC)中60余种杂质元素种类和含量的方法。通过SEM-EDS得到5种UOC的表面微观形貌,并结合ICP-MS得到的N、O、S、K和Cl等基体元素的含量信息,可初步判断不同UOC的生产方式及其化学组成。全溶/ICP-MS方法可快速测定Na、Ca、Fe等含量较高的基体元素,特别在测量W、Sn等易吸附或水解元素含量方面具有优势。CL-TBP/ICP-MS方法的优势在于可获得包含极低含量目标元素在内的60种元素的种类和浓度,对重点关注的稀土元素的检出限可达10-9 g/g量级。根据稀土元素含量及其分布模式信息,可有效鉴别不同来源的UOC,并初步推测其成矿类型。该方法操作简便、结果准确、重现性好,可为铀矿石浓缩物和其他铀基体材料的核取证表征、解析溯源、数据库建设等提供参考和技术支持。

含铀钍氯化稀土溶液中离子交换法提铀

提出了一种利用铀酰离子与Cl^(-)的络合,从高稀土低铀的含氯体系浸出液中分离提取铀而将大部分的稀土元素和钍留在浸出液中的离子交换法。研究了离子吸附过程中体系pH和氯离子浓度等对吸附效果的影响。结果表明,在反应pH=0~1、Cl^(-)浓度7 mol/L的优化条件下,饱和树脂对铀的吸附量能够达到43.34 mg/g。后续采用7 mol/L HCl溶液酸洗和去离子水淋洗,回收钍和稀土的同时实现了铀的分离提取。该技术不改变传统稀土提取工艺流程,仅增加铀提取工艺技术单元,可实现铀的分离与浓缩,具有工艺流程短、不影响原有稀土提取工艺和矿产最大化利用的特点。

鄂尔多斯某砂岩铀矿试验开采过程中地下水流场时空特征

砂岩型铀矿原地浸出过程中,需要向含矿含水层注入溶浸液,抽取含铀地下水,创造一个人工局部流场。该流场控制溶浸液迁移和溶浸范围,因此掌握地下水流场特征有利于地浸采铀井场工艺调控。以鄂尔多斯盆地某地浸铀矿山一个试验开采区为例,分析80口生产井工作8年的地下水流场的时空特征,可以得出:1)在研究区中,30个抽注单元抽液流量总体上约等于注液流量,抽注基本平衡。2)C8-1单元抽水能力最大,水位最低。研究区内水位在1186~1344 m,水流方向主要是由注水井流向相邻抽水井。3)C7-10单元抽井与左上角注井井距过大,造成抽注井之间出现溶浸死角。4)如果各抽注单元流量均衡,各抽注井距相差不大,抽注单元易形成流速适中的流场,溶浸死角较小;如果井场中各井抽或注流量差异大,易形成溶浸死角,且不合理的井距会增加溶浸死角的范围。

新疆洪海沟矿床酸法地浸采铀试验

洪海沟矿床是我国新疆千吨铀矿大基地的重要后备资源。为确立该矿床开发的适宜浸出工艺,在前期实验室研究基础上,开展了“四注一抽”规模的酸法地浸采铀试验。结果表明:该矿床微酸和低酸浸出均未达到预期浸出效果,采用3.0~4.0 g/L酸度酸化、7.0~7.5 g/L酸度浸出是适宜工艺;300 mg/L剂量的H_(2)O_(2)能加速铀的浸出,但受限于溶出的Fe含量较低,氧化剂效能受限;尽管矿床碳酸盐含量不高,但浸出液Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)持续增加易形成石膏沉淀导致抽注流量下降,需要在后续生产中予以关注。

外源Fe^(2+)浓度和矿物粒径对生物浸铀的影响

为改善以往生物浸铀效率不高的缺陷,通过添加外源Fe^(2+)及改变矿物粒径来提高生物对铀的浸出率。研究结果表明:外源Fe^(2+)浓度分别为0、0.5、1.0和2.0 g/L时,铀浸出率分别为87.34%、88.27%、91.23%、89.13%,当浸出体系中Fe^(2+)浓度为1.0 g/L时,铀矿石会产生部分溶解且表面粗糙孔隙明显,有利于铀的浸出,溶浸液中存在适量的Fe^(2+)对生物浸铀的能力具有提升效果。另外,外源Fe^(2+)对铀矿生物浸出符合固体产物层控制模型,浸出过程主要受扩散控制。当粒径<-2 mm和-5 mm时铀浸出率分别为91.23%和83.70%,矿物粒径适当减小可增大颗粒比表面积,同样利于铀的浸出。

铀钼共生矿加压碱法浸出试验

针对某低品位铀钼伴生矿复杂矿性的特点,开展了加压碱法浸出试验,分析了难处理铀钼伴生矿加压碱法浸出的主要反应原理及反应机理,查明了浸出的主要难点是硫化物包裹体中钼的有效浸出以及胶硫钼矿的有效破解溶解和氧化。试验结果表明,在矿石粒度-0.147 mm、总压0.7 MPa(氧分压0.5 MPa)、碱总用量16%(碳酸氢钠4%、碳酸钠12%)、反应温度110℃、浸出液固比1.5、反应时间3 h的条件下,尾渣中铀和钼的品位分别降至0.009%和0.125%以下,浸出率分别达到89.77%、84.62%以上。解决了包裹型难处理硫化钼的高效分解的难题,实现了铀、钼金属的高效回收,为该类型矿石处理提供了技术路线选择的依据。

基于流固耦合作用的砂岩地浸采铀效果数值模拟分析

为探究低渗砂岩铀矿在不同因素下的产量变化情况,根据储层有效应力与渗流特性的关系,建立有效应力-渗流数值模型。通过日产水量分析流固耦合作用下储层的产量变化规律,并结合变异系数法分析注入压力、初始渗透率和井间距对产量的影响。研究表明:考虑流固耦合作用下的储层产量会更快进入稳定状态,产量更高;应力敏感性系数越大,有效应力减小对地层渗透率影响越明显。注入压力越大,地层有效应力减小区域下降幅度增大,地层渗透率增大区域升高幅度增大,产量逐渐增多;流固耦合作用下,产量随着初始渗透率增大而增多且增长速度较快;流固耦合作用下,随着井间距的增大,注采井间有效应力减小的影响减弱,注采井间渗透率增大趋势也在下降,产量逐渐降低。结合各因素变异系数变化可得,注入压力对产量效果影响更明显。本研究有助于建立完整的砂岩铀矿地浸采铀生产方案。

海水提铀材料研究新进展

随着全球能源需求不断增长,传统矿石燃料面临着储量有限和环境污染等问题.核能因其清洁绿色的特性,在推动绿色发展中扮演着日益重要的角色.铀作为核能的核心要素,其资源需求巨大.虽然海洋中蕴藏着丰富的铀资源,但其浓度极低,因此如何高效地从海水中提取铀成为当前亟需解决的挑战.近几十年来,尽管海水提铀材料的研发已取得可观成效,但仍存在提铀材料吸附容量较低和实际应用难等问题.随着研究的不断深入,众多新兴材料已经展现出突破性的吸附容量,并具备抗生物污损等协同功能,用于改善其实际应用效果.因此,现将近5年来的海水提铀材料新进展进行综述,根据吸附法、电化学法和多种方法结合这三种方法分类阐述其开发策略及提铀性能,最后对未来海水提铀的研究方向进行了展望,旨在为未来海水提铀新材料的开发提供参考价值.

地浸采铀过程中含矿层渗透性演化的示踪试验

铀资源既是核军工基石又是核电发展的粮仓,在当前复杂国际形势与大力发展核电的时代,更是一种不可或缺的重要资源。随着内蒙古巴彦乌拉铀矿地浸采铀的运行,矿层堵塞、铀浸出量下降等问题逐渐浮现。为探明地浸采铀过程中含矿层渗透性的演化特征,在巴彦乌拉铀矿床C10采区某试验单元开展了井间示踪试验。试验结果表明,地浸一年后含矿层砂岩孔隙度与渗透性降低,其原因与含矿层砂岩孔隙发生堵塞有关。地浸二年后各方向渗流通道溶浸液流速较地浸一年均有不同程度降低,且下降幅度相较于前一年更大。但在试验单元三个渗流方向即KZ13238-KC13036、KZ13238-KC13038和KZ13238-KC13438方向均产生了优势渗流通道。表明随着采区的运行,含矿层孔隙堵塞情况日益严重,含矿层渗透性不断降低。研究结果可以为地浸中含矿层渗透性演化特征提供示踪证据。

基于机器学习方法预测地浸过程中铀浸出金属量的变化

在地浸采铀过程中,准确预测铀浸出金属量具有重要意义。使用多元线性回归、多层感知机(MLP)和随机森林(RF)多种机器学习方法分别建立预测模型。结果表明:1)相比于传统的多元线性回归算法,MLP和RF两种方法能够得到预测性能更好的模型。2)多层感知机(MLP)模型在预测铀浸出金属量变化的上性能表现最佳(R 2=0.91)。3)在相同的预测精度下,RF模型比MLP模型耗时更短,超参数设置更加简单。4)在以总流量和每平米铀量为铀浸出金属量的关键因素进行分析时,总流量对铀浸出金属量的权重占比为81.6%。

不同结构地浸钻孔在新疆铀矿山的应用及运行效果评价

基于地浸采铀钻孔浸采效率问题,研发了新型开窗切割式钻孔;通过填砾式钻孔与开窗切割式钻孔的现场施工和溶浸效果对比,分析了两种钻孔结构的优缺点。研究表明,开窗切割式钻孔施工质量可控,钻孔运行稳定时间长,溶浸效果好,浸出液铀浓度上升快,回采率高。两种结构钻孔的对比使用,为地浸采铀矿山的开采提供了重要的理论依据与实践经验,开窗切割式钻孔有助于提高铀资源开发利用率。

KemEcal 4968凝聚剂对铀溶液中硅的脱除

铀矿酸法水冶采用浓硫酸浸铀,矿石中的硅酸盐随同浸出后在浸出液中形成硅的累积,对离子交换和溶剂萃取工艺造成不利影响。采用一种新型聚羧酸凝聚剂KemEcal 4968,分别以30、70、140 mg/L的用量,对中广核纳米比亚湖山铀矿浸出澄清液(PLS)和浸出矿浆(LDS)的硅进行脱除试验。结果表明,30~140 mg/L用量KemEcal 4968凝聚剂对PLS溶液除硅率可达42%~62%,而对LDS除硅率只有11%;KemEcal 4968絮凝除硅过程中不会造成体系铀、铁组分的损失;PLS除硅残留KemEcal 4968对逆流倾析浓密机组(CCD)固体沉降速率和上清液浊度影响较小。KemEcal 4968凝聚剂是该矿山较好的除硅备选试剂。综合考虑除硅效果,兼顾避免KemEcal 4968凝聚剂过量残留,以及过多硅被沉淀会造成CCD底流密度增加而影响泵送性能,建议KemEcal 4968凝聚剂用量采用30 mg/L为宜。

基于数值模拟的加压酸法浸铀井网合理间距研究

为探讨酸法地浸中井距对铀浸出效率的影响,以内蒙巴彦乌拉铀矿区为例,通过酸法地浸采铀数值模型,探讨溶浸液覆盖范围及流速的时空变化特征。从井场成本、浸铀周期、溶浸死角三个方面探讨不同井距对浸铀的影响,26种方案比选结果表明:1)采区井场随井距增加而减小,井距对井场成本影响较大;2)采区内特征流速随井距增大而减小,由于流速会影响浸铀周期,因此相对浸铀周期随井距增大而增大;3)随井距增大,溶浸死角空间范围呈近似指数增大。综合考虑,在本文模拟条件下,认为26~30 m为最佳浸铀井距,该结果可为该矿区后续地浸工艺孔的合理布设提供参考。

某铀矿井场抽注液控制的数字化技术应用

在地浸采铀生产过程中,控制抽注液平衡和高效识别抽注液异常状态是保障浸出效能和井场的安全重要措施。以内蒙古某铀矿为例,介绍了该铀矿抽注液平衡联动控制与抽注液异常监测方面数字化技术的应用情况,探讨了应用数字化技术前后该铀矿山抽注液管控效能的变化。结果表明,应用数字化技术进行抽注液平衡控制能有效解决抽注液调控过程中人工控制所存在的劳动强度大、调控不及时和精度不足的问题;合理的模型设计能够高效识别抽注液异常状态。建立抽注液数字化管控体系有助于实现精益化管控、提升井场生产效能、降低安全风险。