巴彦乌拉铀矿床酸法浸铀的水岩反应堵塞机理

为探讨酸法浸铀过程中含矿含水层的地球化学堵塞机理,运用PHREEQC模拟软件的化学形态和溶解度模拟,分析酸法浸泡试验中浸出液化学反应的化学组成成分,确定含矿含水层化学堵塞矿物的类型,得到含矿含水层发生化学堵塞的原因以及形成条件。模拟结果表明:巴彦乌拉地下铀矿中碳酸钙和针铁矿的含量相对较高,当高浓度的溶浸液注入地下含矿含水层之后,溶浸液会溶解碳酸钙和针铁矿,使Ca^(2+)、Fe^(3+)的浓度大幅度上升;当Ca^(2+)、Fe^(3+)浓度反应条件指数大于0时,Ca^(2+)会与SO_(4)^(2-)发生反应,生成石膏沉淀,而Fe^(3+)会与阴离子发生反应,生成铁矿物沉淀,导致孔隙率下降,渗透性降低,注液压力增大,注液流量减小,抽液量降低,地浸效益下降。基于以上研究,可为后续实际铀矿床的堵塞和铀的浸出提供参考。

基于PHT3D软件的酸法地浸采铀过程模拟探讨

运用反应运移模拟软件PHT3D建立酸法地浸采铀一维模型,阐明强酸低含氧情况下地浸采铀过程中铀水解与迁移的时空演化规律。模拟结果表明,铀矿溶解后,四价铀最多,六价铀次之;矿层水溶液的pe(电位)和pH在时间上的变化与各个液相主要组分的浓度变化相关,pe和pH变化曲线的交点为液相主要组分浓度显著变化的起点;铀矿不仅会溶解也伴随着铀矿微量生成的现象,且溶解沉淀的量与位置有关。

铁屑去除酸法地浸采铀地下水中硝酸盐的试验研究

在酸法地浸采铀过程中,硝酸及硝酸盐的广泛使用使硝酸盐在地下不断累积并扩散到地下水中,这给矿区地下水造成了一定程度的污染。本试验以铁屑为还原剂,对该地下水中NO3--N的去除进行了批试验和动态试验研究。试验结果表明,铁屑可有效去除地下水中的NO3--N,其去除率随pH值的降低而逐渐升高;溶液中共存的Ca2+、Mg2+对NO3--N的去除影响不大,而SO42-、HCO3-的存在可明显降低NO3--N去除率;铁屑最佳投加量为120 g/L,铁炭最佳体积比为1∶1;二级柱可以明显提高柱子的稳定运行时间,在55 h内NO3--N去除率可保持在93%以上,去除效果较好。

酸法地浸采铀废水离子交换与中和试验研究

对酸法地浸采铀矿山放射性污染的地下水进行了强碱性阴离子交换树脂吸附除铀,和石灰石消除除铀尾液酸性的试验研究,研究结果表明,经过两阶段处理的地下水,其中pH值、V及TFe的指标均达到或基本达到Ⅳ类地下水允许标准,Eh、U、Al的指标达到开采前的本底值范围。

硝酸盐作酸法地浸采铀氧化剂的分解机理探讨

从室内试验、现场有关数据分析、理论计算等多角度进行研究,探讨了硝酸盐作酸法地浸采铀氧化剂时的转换机制,在地浸条件下NH4+-NO2--NO3-体系三氮平衡关系总是向NO3-转化,表现为NO3-的积累.

基于地球化学模拟分析杂质矿物对酸法地浸采铀的影响

为探明酸法地浸采铀过程中杂质矿物对铀浸出的影响,以分批浸出试验为基础,采用反应路径模拟探讨杂质矿物对铀浸出机制的影响,利用反应溶质运移模型探讨杂质矿物对铀浸出化学场时空特征的影响。模拟结果表明:方解石、黄铁矿、赤铁矿会与铀矿竞争酸,竞争由强至弱依次为方解石、赤铁矿、黄铁矿,其中黄铁矿在酸浸条件下溶解较弱,但生成的低价硫和亚铁离子能降低溶浸液的Eh值,导致铀浸出减少,赤铁矿在酸浸条件下因耗酸而降低溶浸液的酸度,但又促进黄铁矿的溶解,进而影响铀的浸出;在时间上,杂质矿物会使铀的溶解迁移存在不同程度的滞后,铀的溶解-沉淀旋回周期延长,整个模拟矿层沥青铀矿完全溶解时间更长,铀浸出速率降低;在空间上,杂质矿物会使模拟矿层中铀矿溶解范围减小,铀矿溶解-沉淀旋回过程中沉淀量增加,U(Ⅵ)迁移浸出所需时间延长,浸出铀的迁移累积峰值变化不同。

基于TOUGHREACT模拟分析黄铁矿对酸法地浸采铀的影响

酸法地浸采铀过程中,铀矿的伴生矿黄铁矿作为非目标矿物会消耗氧化剂和酸。为探明酸法浸铀过程中因黄铁矿溶解产生的变化规律,以巴彦乌拉铀矿采铀过程为例,采用六注二抽的“网格式”井型构建二维酸法地浸采铀模型进行模拟研究,在抽注平衡的条件下,模型中只考虑黄铁矿(FeS_(2))、沥青铀矿(UO_(2))与石英(SiO_(2))。结果表明:1)1000 d后模拟结束,在抽注单元控制的地下水流场作用下,边界处注液井的黄铁矿溶解范围呈两极分化,最远处抵达抽液孔,为30 m,最近仅距注液井8.4 m,而中间处注液井的黄铁矿溶解范围最远达27.8 m,最近达8 m;2)地浸采铀中的关键因素Fe3+在氧化还原次序中排名靠后,黄铁矿未完全溶解之时,在缺少Fe3+的情况下,铀矿的溶解速率极低,直至黄铁矿完全溶解时,铀矿溶解速率才迅速增加,模拟结束后,边界处注液井铀矿完全溶解范围为距注液井7.2~12.8 m,中间处注液井铀矿完全溶解范围为距注液井7~11 m,此时溶浸液中的六价铀(UO_(2)+2)迁移前端距离抽液孔仅8.4 m;3)铀矿的浸出经过溶解(液相)-沉淀(固相)-再溶解(液相)的多次旋回,根据铀矿的溶解-沉淀量将其划分为完全溶解区、有效溶解区和沉淀区。模拟结束后,注液孔1完全溶解区范围为7.2~12.8 m,此时沉淀区已形成一个锥形区域,范围为18.6~21.6 m,同样在抽注作用的影响下,在靠近抽液孔方向上,锥形沉淀区的尖端铀矿沉淀量最多;4)在抽注单元控制的地下水流场作用下,黄铁矿与铀矿的溶解区域,均出现靠近抽液孔方向的溶解范围大于远离抽液孔方向的溶解范围。

酸法地浸采铀中孔隙度及铀浸出迁移的时空演化

在酸法地浸采铀过程中,铀在溶解—沉淀—再溶解的过程中会生成石膏堵塞空隙,导致孔隙度及铀浸出迁移的变化。为探明酸法浸铀过程中因石膏沉淀堵塞产生的变化,以某实际地浸采铀过程为例,通过模型概化构建孔隙度变化下的不同模型进行对比分析。结果表明:1)模拟过程结束后(600d),整个模型孔隙度均发生不同程度的变化,在注液孔2与注液孔5所在截面内,0m处孔隙度增幅最大,增大了3.66%,8m处孔隙度降幅最大,减少了1.66%。2)铀矿的浸出速率与该处孔隙度呈正相关,t=8d时,0m处生产模型孔隙度达到最大,理想模型与生产模型在该处的铀矿剩余量差值也达到最大,理想模型沥青铀矿剩余量为54.84%,生产模型沥青铀矿剩余量为54.74%。t>8d时,0m处生产模型孔隙度开始减小,铀矿浸出速率下降,t=18d时,理想模型与生产模型铀矿剩余量相等。3)孔隙度减少的矿层直接影响到溶浸液在其中的迁移,降低了铀浸出迁移的效果。t=600d时,8m处生产模型孔隙度达到最小值,溶浸液运移阻碍影响达到最大时,理想模型与生产模型中10m处沥青铀矿剩余量差值也达到最大,理想模型为9.65%,生产模型为13.34%。

基于植酸水解液的酸法地浸铀矿污染地下水修复试验

酸法地浸铀矿山铀污染地下水的修复是亟待研究解决的重大问题。采用水热反应法水解植酸制备了植酸水解液,根据酸法地浸铀矿山铀污染地下水的理化特性制备了模拟铀污染地下水,试验研究了植酸水解液添加量及其pH值对模拟铀污染地下水修复效果的影响,同时对修复过程中模拟铀污染地下水的pH值、铀浓度以及磷酸根离子、钙离子、总铁离子、锰离子、锌离子和镁离子的浓度进行了监测,并结合XRD、SEM、TEM和XPS表征分析,探讨了其修复模拟铀污染地下水的机理。试验结果表明,当植酸水解液的添加量为2 mL,磷酸根浓度为24.562 g/L,初始pH值为6,模拟铀污染地下水的水量为100 mL,初始铀浓度为5 mg/L,初始pH值为3,反应12 h后,铀的去除率达到了99%以上,pH值升高到5.9。本项研究验证了采用植酸水解液修复酸法地浸铀矿山铀污染地下水的可行性。植酸价廉易得,可作为一种经济的磷源代替价格昂贵的磷酸盐化合物,在铀污染地下水修复领域展现其潜在的创新应用价值。

酸法地浸采铀过程中矿物组成变化对孔隙堵塞的影响

为了研究地浸采铀过程中矿物组成变化对孔隙堵塞的影响,以新疆某铀矿砂岩为例,借助灰色关联度理论分析了酸法浸出采铀过程中矿物组分变化对孔隙度与浸出铀浓度的影响。研究表明:(1)浸出过程中孔隙堵塞的原因主要是由于多种矿物在物理化学作用下的结果,它会影响铀矿砂岩中其他矿物的溶质运移过程,从而对矿物组成与铀浸出产生影响;(2)通过灰色关联分析发现孔隙堵塞对铀浸出的影响较大,硫酸钙与硅酸镁是对孔隙堵塞的主要原因,黏土矿物的物理吸附作用多表现在微孔方面,对大孔隙通道堵塞的影响要小于硅酸镁与硫酸钙。根据浸出过程中矿物组成变化规律与孔隙堵塞之间的关系,对地浸采铀工艺进行改进以解决孔隙堵塞问题,从而实现铀资源的高效开采。

2016040低浓度硫酸加氧气原地浸出采铀方法

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。

某铀矿床矿石恒酸浸出试验

采用定期补酸的方法开展了新疆某新开发铀矿床矿石的摇瓶浸出试验,研究稳定酸度条件下铀浸出特征及酸度、氧化剂对铀浸出的影响。结果表明,经96 h浸出,恒酸无氧化剂铀浸出率为67.75%~96.62%,有氧化剂铀浸出率为84.55%~97.84%;铀浸出率与浸出剂酸度正相关,但当酸度超过6 g/L时该相关关系显著减弱;与不补酸浸出相比,恒酸浸出效果并无提升;过氧化氢有一定助浸效果,6 g/L酸度体系铀浸出率可提高3~4个百分点;总体而言,6 g/L硫酸是相对经济有效的工艺条件。

某砂岩型铀矿床矿石微生物浸出试验

对某砂岩型铀矿床的矿石进行了不同酸度和Fe^(3+)浓度的微生物浸出试验,以及与酸法浸出(H_2SO_4浓度5 g/L)的对比试验。结果表明,微生物浸铀在4 g/L酸度、2 g/L Fe^(3+)条件下铀浸出率最高(96.43%),比酸法浸出率高27%;微生物溶浸时Fe^(3+)浓度超过2 g/L对浸铀没有明显的提升作用。

酸耗控制曲线在抚州某铀矿石渗浸生产中的运用

抚州某铀矿采用酸法渗滤浸出工艺,由于矿石含有较高的钙、铁、铝,故酸耗控制对于矿堆的正常运行尤显重要,否则极易出现矿堆的板结现象。为此,提出了绘制渗滤浸出过程酸耗标准曲线的做法,并成功应用于生产实践。该方法对有效防止矿堆板结、保证浸出率和渗浸过程正常运行起着重要的作用。

反应动力学在地浸采铀数值模拟中的应用研究

地浸采铀数值模拟是研究场地尺度下铀浸出迁移的重要手段。为准确模拟浸出铀的时空演化,以一组四注一抽现场地浸采铀试验单元为例,探讨模型中水岩反应设置为热力学平衡和反应动力学对模拟结果的影响。结果表明:1)抽液井处浸出铀的试验结果与反应动力学模型的模拟结果接近,与热力学平衡模型的模拟结果相差较大,因此反应动力学模型相比热力学平衡模型更能反映浸出铀的开采过程;2)同一时间内,热力学平衡模型相比反应动力学模型模拟得出的溶浸面积更大,溶浸铀矿物量更多,铀矿物完全浸出所需时间更短;3)热力学平衡模型预测的铀矿物开采程度及浸出铀浓度偏高,开采所需时间偏短,导致高估铀矿物浸出率和低估开采时间。因此,在地浸采铀数值模拟中,反应动力学相比热力学平衡优化了水岩反应的反应速率表达,使模拟更贴近实际。

基于数值模拟分析赤铁矿对地浸采铀的影响

在地浸采铀过程中,赤铁矿作为铀矿中常见的伴生矿物,在溶解过程中会生成三价铁离子,为探明酸法浸铀过程中因赤铁矿的水岩作用产生的变化及其对铀浸出的影响,以巴彦乌拉地浸采铀过程为例,通过模型概化构建赤铁矿存在下不同的模型进行对比分析。结果表明,1)模拟过程结束后(500d),赤铁矿的溶解速率相对较慢,注液孔1、2处区域矿层内的赤铁矿溶解量仅12.86%,而发生溶解的区域也因抽注作用形成的人工流场影响下,呈现出两极分化的趋势,并且相邻的两个注液孔之间的水力场也出现相互影响的现象,其中注液孔1溶解区域最远处距离注液孔14.1m,最近处8m;注液孔2溶解区域最远处距离注液孔12m,最近处7m。2)矿层中赤铁矿的存在对铀浸出有着巨大的影响,赤铁矿溶解时产生的三价铁离子加速了铀矿的溶解,矿层中仅含有1.08%的赤铁矿时,生产模型注液孔1处区域内的沥青铀矿仅需要11d便完全溶解,而理想模型同样区域的沥青铀矿需要75d才完全溶解;整个模拟过程结束后(500d),生产模型中,铀矿完全溶解的区域最远处仅离抽液孔12.2m,而理想模型内,铀矿完全溶解的区域离抽液孔24.4m。3)抽注作用形成的水力场将会对整个地浸采铀产生非常重要的影响,无论是溶浸液运移的路径与时间,还是矿层溶解的趋势和走向,都被人工流场影响着,因此需要对抽注系统进行合理布置,使得在实际生产中,矿区内不存在水力场死角,所有区域都能够被溶浸液覆盖。

地浸终采残留液对某砂岩型铀矿的浸出性能研究

为推动终场采场残留液在地浸采铀中的利用,通过室内静态试验,研究了酸法地浸终采残留液对砂岩铀矿含矿岩芯的浸出条件和浸出动力学。试验结果表明:1)该砂岩岩芯适合酸法浸出;2)残留液对该矿在自然粒径下的最佳浸出条件:固液质量体积比为1∶8 g/mL,浸出时间为48 h,双氧水加入质量浓度为1 g/L,铀浸出率为77.36%。残留液的铀浸出动力学研究(反应活化能Ea=27.519 kJ/mol)结果表明,残留液对该铀矿的浸出过程主要受混合控制。该研究可为终场残留液在地浸采铀中的应用提供参考。

共存离子对硫酸盐还原菌(SRB)还原U(VI)的影响

采用硫酸盐还原菌(SRB)生物(还原)沉淀法消除地浸含铀废水中的放射性U污染,研究了pH值、SO42-和NO3-对混合SRB菌群对地浸废水中U生物沉淀过程的影响.厌氧序批式实验结果表明,溶液pH值对U生物沉淀存在显著影响,在pH=6.0时U的沉淀率最高达99.4%,随pH值的降低其U的沉淀率也不断降低.SO42-质量浓度低于4 000 mg/L时对U生物沉淀没有影响,但超过5 000 mg/L时会产生明显的抑制作用,且抑制作用随着初始SO42-浓度的上升而加强.NO3-的存在会严重抑制SRB还原沉淀U,只有先彻底去除NO3-才能利用SRB还原沉淀U.因此,寻找分离或驯化培养出嗜酸性SRB菌群以及应用SRB和反硝化细菌(DNB)的混合菌群协同作用对酸法地浸采铀地下水进行原位生物修复具有重要意义.

硅酸盐-磷酸盐对酸法地浸采铀退役采区模拟地下水的修复

为探索酸法地浸采铀退役采区地下水的原位修复技术,本研究先从西北某酸法地浸采铀退役采区采取地下岩心样,同时制备了酸法地浸采铀退役采区地下水模拟水样,构建模拟修复反应的微模型;再向微模型中分别加入硅酸钠溶液、磷酸二氢钾溶液、硅酸钠-磷酸二氢钾混合溶液以考察其对地下水的修复效果。结果表明:加入的硅酸钠-磷酸二氢钾与铀反应形成了胶磷钙铁矿(Ca_(6)Fe_(9)(PO_(4))_(9)O_(6)(H_(2)O)_(6).3H_(2)O)、偏钠铀矿物(Na(UO_(2))(PO_(4)).3H_(2)O)和(NaPUO_(6).3H_(2)O)三种矿物;沉淀物中铁锰氧化物交换态铀的含量增加到了41%;铀的去除率达到了99.72%。