強(qiáng)化堆浸技術(shù)在大布鈾礦床礦石堆浸中的應(yīng)用研究

1、強(qiáng)化堆浸技術(shù)在大布鈾礦床礦石堆浸中的應(yīng)用研究董春明，鄧淑珍，謝望南，高云甲（中核贛州金瑞鈾業(yè) ，江西 贛州 341000）摘要：大布鈾礦床初步設(shè)計(jì)中，礦石堆浸采用的是原礦堆浸初期用較高硫酸濃度（50 g/L左右）的浸出劑噴淋浸出，然后根據(jù)浸出液余酸逐步降低浸出劑酸度。由于堆浸后期采用低酸淋浸，浸出時(shí)間主要消耗在浸出率達(dá)到80%以后，致使浸出周期長(zhǎng)，渣品位偏高，后處理能耗高。采用強(qiáng)化堆浸技術(shù)可達(dá)到縮短浸出周期、降低渣品位、減少能耗的目的。介紹強(qiáng)化堆浸技術(shù)在大布鈾礦的應(yīng)用，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：鈾礦石；強(qiáng)化堆浸；經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)中圖分類號(hào)：TL 212 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：大布鈾礦床初步設(shè)

2、計(jì)礦石堆浸的條件為：堆浸初期采用較高質(zhì)量濃度的硫酸溶液（50 g/L左右）進(jìn)行噴淋浸出，然后根據(jù)浸出液中余酸多少逐步降低浸出劑的酸度，以使浸出液的pH能滿足后續(xù)離子交換工序樹脂吸附鈾的要求。由于堆浸后期（浸出率已達(dá)80%）采用低酸度淋浸，為了獲得高浸出率，必然依托長(zhǎng)時(shí)間浸出，從而導(dǎo)致浸出周期長(zhǎng)、渣品位高等問(wèn)題。強(qiáng)化堆浸鈾礦石技術(shù)是南方硬巖鈾礦冶試驗(yàn)中心的研究成果，已獲國(guó)家專利1，并在大部分鈾礦山應(yīng)用2，在降低渣品位、縮短浸出周期方面成效顯著。該技術(shù)主要分2部分：一是堆浸初期的高噴淋強(qiáng)度浸出，即將噴淋強(qiáng)度提高到20 L/（m2·h）以上，連續(xù)噴淋24 h，日噴淋量達(dá)礦石質(zhì)量的0.1倍以

3、上；二是準(zhǔn)尾渣（經(jīng)過(guò)初期高噴淋強(qiáng)度浸出的渣，浸出率已達(dá)80%左右）高酸度噴淋熟化，即將停止噴淋的礦堆（準(zhǔn)尾渣）晾干數(shù)日后，噴淋一定量的熟化劑，熟化數(shù)天后再用吸附尾液或生產(chǎn)用水洗渣至余酸小于1 g/L。為此，筆者決定采用上述強(qiáng)化技術(shù)，以達(dá)到縮短浸出周期、降低渣品位、減少能耗之目的。收稿日期：2013-07-10作者簡(jiǎn)介：董春明（1986），男，安徽蕪湖人，助理工程師，主要從事鈾礦冶技術(shù)工作。1 大布鈾礦床礦石特征大布鈾礦床主要礦化類型為花崗巖類黏土蝕變型鈾礦化，礦石結(jié)構(gòu)屬微脈浸染型，構(gòu)造有塊狀、角礪狀。與成礦有關(guān)的圍巖蝕變?yōu)椤凹t色”蝕變和“綠色”蝕變，相應(yīng)的礦石類型為“紅化型”礦石和“綠化型”礦

4、石。礦石成分簡(jiǎn)單，主要為瀝青鈾礦，其次為鈾石。次生鈾礦物有鋇鈾云母、鈣鈾云母、銅鈾云母等，其他的礦物有黃鐵礦、方鉛礦、石英、長(zhǎng)石等。礦石為簡(jiǎn)單的硅酸鹽類礦石，微量元素很少，鈾是唯一可利用的元素3。礦石主要成分見表14。表1 大布鈾礦床礦石主要化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) %USiO2Fe2O3FeOAl2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OMnO其他2 常規(guī)堆浸技術(shù)應(yīng)用情況2.1 堆浸工藝參數(shù)控制大布鈾礦床堆浸礦石破碎粒度為-15 mm，礦石堆平均密度為1.7 g/cm2，淋浸劑采用質(zhì)量濃度為250 g/L H2SO4溶液，噴淋強(qiáng)度20 L/（m2·h），礦石筑堆高度為3.5m4 m，尾渣品

5、位0.003%。2.2 常規(guī)堆浸浸出大布鈾礦床堆浸設(shè)施已經(jīng)完成筑堆噴淋20余堆次，以D3-2#堆為例介紹地表堆浸礦石浸出情況。D3#堆長(zhǎng)80 m、寬20 m、堆高4 m，堆浸池高度4m,每次卸堆堆浸池底部預(yù)留約厚度礦渣保護(hù)底部防滲PVC板，實(shí)際筑堆高度約為，堆浸池底部焊接軟PVC板做防滲處理，有效堆浸礦石質(zhì)量10000t。其中D3-2#堆上堆礦石質(zhì)量7040 t，礦石鈾品位為0.0362%，鈾質(zhì)量為 t，礦堆實(shí)際長(zhǎng)度為 m，有效噴淋時(shí)間約為102 d，淋浸液固體積質(zhì)量比為2.36 m3/t。D3-2#堆浸出液（U）變化情況見圖1。浸出渣品位為0.0016%，浸出率為92.4%，硫酸消耗為123

6、 t。（注：大布鈾礦共有堆浸池8個(gè)，其編號(hào)為D1#至D8#，D1#堆浸池第一次筑堆記為D1-1#堆，即D3-2#為D3#堆浸池第2次筑堆）圖1 D3-2#堆浸出液濃度變化曲線圖3 強(qiáng)化堆浸技術(shù)應(yīng)用情況3.1 堆浸初期高噴淋強(qiáng)度浸出2009年11月20日，D1-1#堆進(jìn)行初期高噴淋強(qiáng)度浸出，該堆礦石粒度為-15 mm，堆高為4 m，礦石鈾品位為0.062%。初期高噴淋強(qiáng)度浸出日噴淋量約為0.1倍礦石重量，噴淋酸度為2030g/l硫酸溶液。D1-1#堆前期浸出液（U）變化曲線見2，主要工藝參數(shù)見表2。圖2 D1-1#堆浸出液（U）變化曲線（注：噴淋前2天沒(méi)有浸出液，故無(wú)浸出液濃度數(shù)據(jù)）表2 D1-

7、1#堆初期高噴淋強(qiáng)度浸出主要工藝參數(shù)表礦石量/t金屬量/t噴淋時(shí)間/d溶浸劑體積/m3液固比/(m3·t-1)耗酸/t渣計(jì)浸出率/%4 755 659998 2010年1月30日第一次對(duì)D1-1#堆采集渣樣14個(gè)，平均渣品位為0.00545%。3.2 準(zhǔn)尾渣高酸噴淋熟化2010年2月8日開始對(duì)D1-1#堆進(jìn)行高酸噴淋熟化，熟化的具體步驟如下：1）首先將堆場(chǎng)晾干，挖掘機(jī)翻堆，翻堆深度為3 m左右；2）2月8日10日，進(jìn)行第1次高酸度噴淋，熟化液體積為465 m3，平均酸度為 g/L，連續(xù)將熟化液噴淋完畢，耗酸73.1 t；3）受下雨等因素影響，在3月11日12日進(jìn)行了第2次高酸度強(qiáng)化噴

8、淋，熟化液體積為360 m3，酸度為203 g/L（耗酸73.1 t）；4）3月18日開始用吸附尾液進(jìn)行洗堆，至浸出液余酸在1 g/L左右，取渣樣。強(qiáng)化浸出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3。表3 準(zhǔn)尾渣強(qiáng)化浸出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)間浸出液浸出鈾質(zhì)量/kg余酸質(zhì)量/t體積/m3平均（U）/(mg·L-1)平均余酸/(g·L-1)02-1802-2071503-1804-072 047累計(jì)2 762 通過(guò)2次高酸熟化浸出，D1-1#堆由熟化前準(zhǔn)尾渣的渣品位0.00545降低到熟化后的0.00227，百分點(diǎn)， t（ t+73.1 t t），強(qiáng)化浸出耗酸量為礦石質(zhì)量的1.86。通過(guò)前期的高強(qiáng)度噴淋和兩次的高酸

9、熟化，D1-1#堆的浸出效果較好，浸出率高，主要浸出工藝參數(shù)見表4。表4 D1-1#堆浸出主要工藝參數(shù)礦石質(zhì)量/t鈾質(zhì)量/t浸出時(shí)間/d溶浸劑體積/m3液固比/(m3·t-1)耗酸/t渣計(jì)浸出率/%4 755109127602.796.3 除D1-1#堆，大布鈾礦還分別對(duì)D5-1#堆、D6-1#堆、D8-1#堆進(jìn)行了高酸熟化噴淋，浸出結(jié)果見表5。堆號(hào)礦石質(zhì)量/t原礦品位/%準(zhǔn)尾渣鈾品位/高酸熟化后渣品位/高酸熟化浸出鈾質(zhì)量/t熟化次數(shù)高酸熟化耗酸質(zhì)量/t浸出周期/dD1-1#堆4 755 23109D5-1#堆9 229392166.1 134D6-1#堆9 927337198.7

10、172D8-1#堆5 676393161.2 166表5 大布鈾礦各堆高酸熟化浸出效果表3.3 強(qiáng)化浸出經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)假設(shè)堆場(chǎng)準(zhǔn)尾渣的品位為x（%），高酸熟化浸出液鈾價(jià)格按50萬(wàn)元/t，硫酸價(jià)格按700元/t計(jì)。1）若進(jìn)行2次高酸熟化，熟化后的渣品位為 25，熟化耗酸按礦石質(zhì)量的1.8計(jì)算，1.8×700元=(x 5)%×500 000元，可得x 02。故在準(zhǔn)尾渣品位 02時(shí)，再進(jìn)行2次高酸熟化浸出，從耗酸成本核算上看，是虧本的。2）若進(jìn)行1 8%，熟化酸耗按礦石質(zhì)量的1.0%計(jì)算，1.0%×700元=(x 8)%×500 000元，可得x 2%。故在準(zhǔn)尾

11、渣品位 2時(shí)，再進(jìn)行1次高酸熟化浸出，從耗酸成本核算上看，也是虧本的。在熟化液配制過(guò)程中，高質(zhì)量濃度硫酸的熟化液對(duì)配制池及管道的防腐要求更高，且熟化后的浸出液因余酸較高，需要返回配制池進(jìn)行串堆噴淋，在動(dòng)力成本消耗上偏高。3.4 推薦的強(qiáng)化浸出參數(shù)對(duì)于礦石破碎粒度為-15 mm、礦石質(zhì)量約為4 500 t的礦堆，噴淋強(qiáng)度在20 L/（m2h）以上時(shí)，礦石中的鈾在初期浸出較快，在連續(xù)噴淋30 d、浸出液（U）降到100150 mg/L時(shí)，鈾浸出率為75%80%，準(zhǔn)尾渣品位約為0.01%，此時(shí)翻堆并進(jìn)行1次高酸熟化浸出，熟化酸度約為150 g/L，熟化劑用量為礦量的0.15倍，浸出周期安排見表5。表

12、5 大布鈾礦強(qiáng)化堆浸浸出周期礦石質(zhì)量/t常規(guī)浸出時(shí)間/d高酸噴淋時(shí)間/d熟化期/d洗堆時(shí)間/d誤工期/d合計(jì)/d4 50030272020799 00040373025105注：誤工期包括取樣、翻堆、雨天等不可預(yù)見時(shí)間。按照以上計(jì)劃來(lái)實(shí)施，可使堆浸周期較常規(guī)堆浸周期縮短5080 d，并可減少浸出液處理量，在浸出液后處理工序降低能耗。實(shí)施過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：在強(qiáng)化浸出前要保持堆場(chǎng)準(zhǔn)尾渣干透，翻堆徹底；堆場(chǎng)不能有積液；在熟化期間堆場(chǎng)不能淋雨，防止雨水稀釋熟化劑；洗堆要徹底，在卸堆前，尾渣液余酸酸度要小于1 g/L。4 結(jié)束語(yǔ)采用強(qiáng)化浸出技術(shù)可以明顯縮短堆浸浸出周期，提高礦石浸出率，加快堆浸池的周

13、轉(zhuǎn)速度，從而提高礦山堆浸處理能力。由于大布鈾礦原地爆破浸出技術(shù)仍存在較多難點(diǎn)，井下原地爆破筑堆浸出率低，金屬回收困難，因此需要增加地表堆浸的礦石處理量，來(lái)提高產(chǎn)品產(chǎn)量。高酸熟化技術(shù)在堆浸浸出周期短、浸出率高的優(yōu)勢(shì)可以在大布鈾礦提高產(chǎn)能方面發(fā)揮很大的作用，為大布鈾礦冶工程今后達(dá)產(chǎn)驗(yàn)收，提供了更多技術(shù)保障。參考文獻(xiàn)：1中核贛州金瑞鈾業(yè) .鈾礦石強(qiáng)化堆浸方法：中國(guó)，200910143778.7P.2009-10-21.2陳正球，曾瑞虎，嚴(yán)慧芳.南方硬巖鈾礦水冶工藝新進(jìn)展J.江西核科技，2011（2）：42-45.3全愛國(guó)，寇子順，張春輝，等.贛州鈾礦某群脈狀鈾礦床原地爆破浸出試驗(yàn)J.鈾礦冶，2004

14、，23（1）：169-170.4張鴻,劉援朝.江西大布鈾礦床溶浸地質(zhì)條件及溶浸方法研究J.成都理工學(xué)院學(xué)報(bào),2000(2):180.Intensified uranium ore heap leaching technology in Dabu uranium mine application research Dong Chun-ming Deng Shu-zhen Xie wang-nan Gao yun-jia（ Ganzhou Jinrui Uranium Co.Ltd.,CNNC，Ganzhou ,jiangxi 341000，China） Abstract: Preliminary

15、 design of Dabu uranium deposit, ore heap leaching is the high concentration of sulfuric acid ore heap leaching stage (about 50 g/L) leaching agent spraying leaching, and then extract the remaining acid gradually reduce the acidity of leaching agent. The heap leaching of the low acid leaching,leaching time is mainly consumed after leaching rate reached 80%, the leaching cycle is long, high grade of slag, after treatment of high energy consumption. The strengthening of heap leaching technology can shorten the leaching cycle,reduce slag grade, th