铀水冶工艺-铀水冶工艺-1.2铀生产简史
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论述原地爆破浸出采铀和水冶工艺前言作为一种新型的采铀工艺,原地爆破浸出采铀在工业生产中具有十分广泛的应用。
在铀的提取过程中,基于矿体的自然埋藏条件,进行原地爆破落矿筑堆。
布液浸出矿堆,将有价金属从矿石当中浸出。
再将浸出的含金属液利用采液措施进行收集,最后送到金属回收厂对铀金属进行加工和回收。
利用该工艺对低品位矿石进行处理,能够使表外矿石和贫矿回收得以扩大,从而使铀矿的利用率得到提升。
一、钻孔布液技术(一)工艺概述在原地爆破浸出采铀当中,布液技术具有十分重要的作用。
浸出成本、浸出率等,都会受到布液均匀性的影响。
在地表堆浸、农业生产等布液当中,微灌技术应用较为成熟[1]。
而在原地爆破浸出当中,由于不同矿床具有不同的地质特征和地质条件,因此也要采取不同的布液技术。
在实际应用中,应当对爆破矿堆中浸出液的扩散范围进行研究,同时探讨钻孔布液技术在非饱和流当中的应用,从而促使微灌布液技术在钻孔布液技术中的应用,使采场布液均匀度得到提升。
(二)矿体条件某矿体为282°倾向,产出形式为倾斜不规则立壁式,平均厚度为6m、最大厚度为15m、长度为70m、倾角为50°。
厚度50mm到100mm的断层泥和高岭土层明显的界定了矿体的上下盘。
围岩具有良好的隔水性。
在铀矿采场中,选择的试验块段矿体具有18m的垂直高度、10m的平均厚度、12m的走向长度、4847t的保有矿量。
其中,铀金属量为10.324t,平均品味为0.213%。
矿石具有2.48t/m3的体重、6到8的普氏系数和1.8到2.0的松散系数,矿石含泥量为20%,湿度在8%左右。
(三)施工设计在施工设计当中,浸润半径会对布液钻孔的排距产生直接的影响。
其中,如果布液强度为每小时15L/m2到25L/m2,则设定1.26m的布液孔排距。
如果布液强度为每小时120L/m2,则布液孔能够达到2m的间距。
基于矿堆的扩散性、渗透性等方面的因素,设定了每小时60L/m2的布液强度、2m的钻孔排距、1m 的布液管开孔间距,从而得到了2m×1m的布液管网度。
从“挖”铀到“泡”铀说起开矿,很多人会联想到深挖矿井,派人到暗无天日的井下釆挖矿石,再用矿车送到地面。
但供给核电站所用燃料的铀矿怎么开采呢?很多人都知道,铀可是有放射性的,处理不慎会危及采矿工人的健康和环境安全。
我国目前铀矿开釆使用先进的地浸开采工艺,只需要向地下“注水”就能把铀“泡”出来。
公开资料显示,我国铀矿冶工业始创于1956年,经过几十年的发展,已经在十几个省市自治区建起了几十座铀矿山、铀水冶厂、铀矿采冶联合企业,为我国核军工、核电事业的发展与核技术应用提供了可靠的铀原料。
可是,铀是一种极为稀缺的放射性金属元素,在整个地壳中的含量不到百万分之二,且还会释放(、、等射线以及与铀伴生的放射性气体氡。
因此,把这宝贝疙瘩从地下数百米的矿层中安全高效地“请出来”,还真不容易。
传统采铀分地下和露天两种铀矿石开采的方式跟其他矿石相似,主要有地下开采和露天开采两种。
露天开采,就是先剥离矿体上方的表土和覆盖岩石,然后再采挖铀矿。
露天开采的基建设施少很多,因此,工期短、成本低,无需人员下井,安全性好。
不过,这要针对埋藏较浅、剥采比适中的含铀矿床才能使用露天开采。
比如澳大利亚,作为世界上探明铀矿储量第二丰富的国家(仅次于加拿大),由于埋藏较浅、品味高、剥采比适中,绝大部分都可以实现露天开采。
地下开采,通过掘进地下井巷,从矿体中采出矿石。
它的工艺比露天开采复杂,分三个步骤:开拓、采准和回采。
开拓是从地面到矿床开掘巷道,使其间形成完整的运输、通风、排水等必要的系统,以便在矿床内进行采矿准备;采准是在开拓好的矿床范围内,根据矿体和围岩的特点选择采矿方法,对矿体掘进一系列井巷,如运输井巷、通风井巷、人行井巷及放矿井巷等,以便采出矿石;回采是在采准好的采场内通过凿岩爆破、装运矿石、支护壁顶及空场处理等把矿石采下运走的过程。
然而,与其他大多数如煤炭、铜等矿产资源不同,铀矿石难以靠肉眼鉴别,而且有放射性,不断释出、、射线及衰变的氡,这对采矿人员的身体健康和周边环境都会产生巨大危害。
铀纯度为3%的U-235为核电站发电用低浓缩铀,U-235纯度大于80%的铀为高浓缩铀,其中纯度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。
获得铀是非常复杂的系列工艺,要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等流程,而浓缩分离是其中最后的流程,需要很高的科技水平。
获得1公斤武器级U-235需要200吨铀矿石。
由于涉及核武器问题,铀浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。
目前除了几个核大国之外,日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌金属铀握了铀浓缩技术。
提炼浓缩铀方法主要有气体扩散法和气体离心法。
气体扩散法: 使待分离的气体混合物流入装有扩散膜(分离膜)的装置来得到富集和贫化的两股流的同位素分离方法。
基本原理是:在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下,气体混合物中质量不同的气体分子 (例如235UF6和238UF6)的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。
当气体通过扩散膜时,速率大的轻分子(235UF6)通过的几率比速率小的重分子(238UF6)的大。
这样,通过膜以后,轻分子的含量就会提高,从而达到同位素分离的目的。
第二次世界大战结束后,美国的实践证明,气体扩散法能够用来大规模生产铀 235。
它是目前最成熟的大规模分离铀同位素的方法,是对各种新的浓缩方法的大规模商业应用的挑战,是比较各种方法的基本点。
美国和法国大型气体扩散工厂的分离功率达1万吨/年以上,比能耗均在 2400千瓦·时/千克左右。
气体扩散法的缺点是分离系数小,工厂规模大,耗电量惊人,成本很高。
气体离心法: 气体离心分离机是其中的关键设备。
铀原料放置于离心机中央反应室内,离心机以7-8万转/分钟的速度旋转。
较重的U-238原子逐渐靠近离心机的边缘,而较轻的U-235则保留在离心机中心部位。
结晶U-235被称为“富铀”(浓缩铀),其余的“贫铀”则被丢弃。
仅靠单个离心机一次分离是远远不够的,必须通过更多离心机加工,才可以分离提纯。
第18卷 第2期铀 矿 冶Vo l.18 No.2 1999年 5月U RANIU M M INING AND M ETA LLU RGY M ay 1999伊宁铀矿水冶厂的发展和新工艺的应用陈详标(核工业铀矿开采研究所,湖南,421001)刘志成(核工业伊宁铀矿,新疆,835000)介绍了伊宁铀矿水冶厂的发展和新技术的应用;具体评价了使用3种工艺流程的特点和效果,认为流程Ⅲ有较多的优点和特色,工艺具有完整性和实用性,值得推荐。
关键词 铀水冶厂 工艺流程1 水冶厂的发展和新工艺的应用伊宁矿地浸采铀进入规模性试验(10t规模扩大试验工程),至今整5年了。
回顾这5年,矿水冶厂不仅有了较大发展,而且又不断采用了新工艺流程,即将使用的工艺流程具有先进性、完整性和实用性。
我们深信,通过进一步使用使之逐渐完善,对我国铀水冶工艺会产生某些积极的影响,对其它行业亦有一定参考价值。
5年来矿水冶厂的发展大致可分为3个阶段:半工业性试验;工业性试验和工业性生产。
1.1 半工业性试验地浸半工业性扩大试验工程是1991年设计的。
以如何尽快将地浸采铀新技术用于生产中,填补国内地浸采铀空白为主要目的。
工程以井场浸出试验为重点,水冶厂只作为必不可少的配套设施。
由于资金不足,仅投资171.45万元,这对10t规模的地浸矿山试验工程建设是十分困难的,因为投资首先要保证井场的费用100万元,剩下资金可用到水冶厂就很有限,所以水冶厂的工艺流程的选择既受资金的限制,又缺少工艺参数。
仅有的能为设计提供依据的数据是抽注试验所得浸出液平均 (U)为30mg/L。
在此情况下,选择水冶厂工艺流程作了多方案比较。
根据上述情况及浸出液的特点和产品方案,确定处理厂的流程是:清液悬浮床离子交换-单塔NaCl淋洗-槽式氢氧化钠沉淀-板框压滤得“黄饼”产品(下称工艺流程“Ⅰ”)该流程采用悬浮三塔串联吸附,空塔线速度20m/h(处理能力较固定床约大1倍),一次性投入树脂充填量小。
广东某铀矿床水冶方法试验研究作者:彭诚田云来源:《西部资源》2017年第01期摘要:根据矿石的物质成份及化学成份,对矿石样品作了碱法和酸法搅拌浸出试验研究,探讨了碱、酸、氧化剂用量、浸出温度、时间等条件对铀的浸出率影响,并选用较好的工艺参数作验证试验。
通过试验证明:用碱、酸法在一般搅拌条件下,均能获得较高的浸出率,属于易处理类型矿石。
关键词:铀矿;水冶方法;试验研究广东西南部某铀矿床就目前勘查成果来讲属于小型铀矿,由二条矿带组成,矿体深部走向、倾向延伸情况暂还未查明,有较大的找矿前景,其开采水工环地质条件较为简单,属于易开采类型,故对其进行矿石加工技术性能试验研究很有必要性。
本次试验研究目的为查明提取铀的可能性,初步了解矿石加工技术性能,提供矿石初步评价资料,探索其工业利用价值,同时为下步勘查工作提供依据,对如何寻求最经济合理的浸出条件和指标,没有做更多的研究。
本次试验与某地质实验室共同完成。
1. 样品的制备及成份分析1.1 样品的制备样品取自该矿床3号矿带500m标高中段三个穿脉坑道一壁矿体,采用刻槽法,规格为10cm*5cm,其技术加工性能具有代表性,样品制备及缩分严格按照相关规范执行,共取样重56.72kg。
1.2 矿石物质成份组成矿石的矿物成份比较简单,主要由长石、赤铁矿、方解石、石英、绢云母及少量的黄铁矿组成。
铀矿物主要以铀的氧化物(沥青铀矿)的出现,其次是含铀矿物(方解石、赤铁矿)及少量的次生铀矿。
1.3 化学成份从化学分析(表1和表2)可以看出,CaO、 MgO等耗酸杂质含量较高,属于碳酸盐类型矿石,应宜用碱法处理,但考虑到矿体规模,可能不单独建厂,故同时用酸法也作了试验。
1.4 物理分析物理分析铀品位为0.184%,镭品位为6.27×10-10g/g矿石。
为确定试验粒级,进行了筛析试验(见表3),从筛析结果可以看出,铀在各级别中分布不均匀,细级别中铀含量高,这与矿石局部细脉状沥青铀矿沿裂隙充填有关,铀矿物较脉石矿物易破碎,所以细级别中铀较富集。
2019年河北省初中毕业生升学文化课考试文科综合试卷卷Ⅰ共23题,1~19题每题2分,20~23题每题3分,共50分。
在每题列出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。
1.今天的中国,正以开放包容的胸襟、互利共赢的追求,开启不断扩大开放的新征程,下列时事能够印证这一观点的是①设立海南自由贸易试验区②设立中国农民丰收节③举行中非合作论坛北京峰会④举行首届中国国际进口博览会A.①④B.②③C.①③④D.②③④2.从心底生发的每一点善意都有温度,这样的温度可以化成暖流,让社会少些冷漠,让心灵感受阳光。
能对此进行诠释的是①暴雨中,年轻人主动请环卫工人上车避雨②退休老人用三轮挣来的钱资助贫困学生③一些网店为吸引买家雇人刷好评④雨雪天,700多名杭州消费者在点外卖的同时为外卖小哥下单暖心食品A.①②B.③④C.①②④D.②③④年3月5日至15日・十三届全国人大二次会议在北京举行。
近3000名全国人大代表肩负人民重托出席盛会,认真履行宪法和法律赋予的神圣职责。
适宜帮助我们理解这一政治生活的是①我国的根本政治制度②民族区域自治制度③公民人身自由不受侵犯④国家权力属于人民A.①②B.①④C.②③D.③④4.“法治社会,无法外之地,无法外之人,无法外之权,任何人都不能为所欲为,无论是维护权益,还是表达诉求,都必须在法治轨道上进行,任何逾越法律底线的行为,必将受到法律制裁。
”其表达的理念是①崇尚自由②崇尚法治③权利重于义务④法律面前人人平等A.①③B.①④C.②③D.②④铁路是国民经济的大动脉,在经济让会发展中的作用越未越重要。
回答5一7题年,我国铁路运营里程仅52万公里,到2018年底已经发展到万公里,形成了世界上最现代化的铁路网和最发达的高铁网,了解这一事实,有助于①认识改革开放是强国之路②认同我国的世界强国地位③增强实现社会主义现代化的信心④分享实现全面小康的喜说A.①③B.②③C.②④D.③④6.在京张高铁、京雄域际等智能高铁建设中,云计算、大数据、北斗定位、下一代移动通信、人工智能等高科技正发挥更大的作用,实现高铁智能建设、智能装备、智能运营技术水平的全面提升,这表明①科技发展日新月异②科技创新改变生活③互联网应用日益广泛④我国实现了区域协调发展A.①②B.③④C.①②③D.②③④7.在杭州至黄山铁路修建过程中,曾投巨资有效防止泥浆渗漏污染水体,也曾频频给古树“让路”,尽最大可能不影响古树林的生长。
铀的提取和纯化铀的提取和纯化是指从铀矿石中提取铀直到制成核纯(见放射性核素纯度)铀化合物的工艺过程,是天然铀生产的重要步骤。
1正文主要产品有重铀酸铵(俗称黄饼)和三碳酸铀酰铵等。
纯化(又称精制)后的铀化合物产品,必须达到核纯的要求。
精制的产品进一步干燥、煅烧,加工成二氧化铀或八氧化三铀,供制作反应堆元件或六氟化铀(用于铀235的同位素分离)用。
整个过程须经下述单元操作:铀矿石的破碎和磨细、铀矿石的浸取、矿浆的固液分离、离子交换和溶剂萃取法提取铀浓缩物、溶剂萃取法纯化铀浓缩物。
可根据矿石种类、产品要求等不同情况,选择由上述单元操作所组成的适当流程。
破碎和磨细破碎是将矿石经颚式破碎机、圆维破碎机或锤式破碎机粗碎、中碎和细碎以达到所要求的粒度。
然后进行细磨,以达到浸取工序所要求的粒度。
浸取用溶剂将矿石中的铀选择性地溶解。
铀矿石经浸取后,铀与大部分脉石分离,浸取液中铀与杂质的比例比原矿石中约提高10~30倍,因此,浸取过程也是铀与杂质初步分离的过程。
铀矿石浸取方法一般有酸法和碱法两种。
多数铀水冶厂采用酸浸取法,少数厂用碱浸取法,只有个别厂同时采用酸、碱两种浸取流程。
酸浸取法一般用硫酸作浸取剂,矿石中的铀和硫酸反应,生成可溶的铀酰离子(UO卂)和硫酸铀酰离子【UO(SO)】;浸取时常加入氧化剂(常用二氧化锰、氯酸钠),以保持适宜的氧化还原电势(约450毫伏),使四价铀氧化成六价,以提高铀的浸出率。
含碳酸盐的铀矿石主要用碱法浸取,常用的浸取剂为碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液,在鼓入空气的条件下,矿石中的铀与碳酸钠生成碳酸铀酰钠Na【UO(CO)】,溶于浸取液。
矿浆的固液分离矿石浸取后所得到的酸性或碱性矿浆(包括含铀溶液、部分杂质及固体矿渣)中的溶液和矿渣须经分离。
根据需要也可进行粗矿分级,以除去+200~40目的粗砂,得到细泥矿浆。
常用的固液分离设备有过滤机、沉降槽(浓密机);分级设备有螺旋分级机、水力旋流器。
中国还采用流态化塔进行分级和洗涤。
铀矿加工工艺学杨伯和前言几十年来,美国原子能委员会和国际原子能机构(IAEA)几乎每隔十年就出版一本关于铀的提取工艺学方面的书,总结在此期间铀矿加工工艺的研究成果和生产经验。
但是这些书的内容大多数只涉及国外的情况,很少或几乎没有我国的相关内容。
因此,既不全面也无法从中了解我国在铀矿加工工艺方面的研究成果和生产经验。
中国的铀工业经历了从无到有、不断完善的过程,积累了大量科研和生产的经验。
近年来,随着铀工业的调整,一大批铀矿加工厂关闭或退役,从事铀矿加工工艺研究的技术人员大批退休或转业。
但是,核电的迅速发展必然对铀矿加工工业提出更高的要求,从核燃料立足本国的要求出发,为了向核电站稳定供应高质量、低成本的核燃料,必然要求我国铀矿加工工艺的研究和生产不断发展。
为了适应新形势的要求,以编著《铀矿加工工艺学》的形式,把我国铀矿冶研究院、所和生产厂、矿多年积累的科研成果和生产经验,比较系统、完整、准确地记录下来,具有总结经验和培训年轻人才的双重作用。
铀矿加工工艺采用湿法冶金的方法从矿石中提取铀,通过纯化,制备符合应用要求的铀产品。
因此,铀矿加工工艺是一门综合性的技术,它涉及地质(资源)、采矿、水冶(湿法冶金)、安全、环保等领域,需要分析、材料、设备等各方面的配合。
《铀矿加工工艺学》共十四章,除了第一章“绪论”以外,分为“铀矿资源和浸矿技术”、“从溶液中纯化和回收铀”和“安全防护和环境保护”三部分。
第一部分“铀矿资源和浸矿技术”,共五章。
介绍了世界各国铀资源的概况和主要铀矿物,阐述了铀矿的开采方法和矿石的预处理。
从矿石中提取铀是铀矿加工的主要目的,因此对浸矿技术进行了比较详细的介绍。
浸出矿浆通过固-液分离得到含铀的水溶液,为铀的纯化和铀产品的制备奠定基础。
第二部分“从溶液中纯化和回收铀”,共五章。
以铀的水溶液化学为基础,介绍了铀溶液的纯化方法,分别阐述了离子交换法、溶剂萃取法和沉淀法制备铀产品的化学、化工基本原理和工业应用的设备。
铀的提取和纯化铀的提取和纯化是指从铀矿石中提取铀直到制成核纯(见放射性核素纯度)铀化合物的工艺过程,是天然铀生产的重要步骤。
1正文主要产品有重铀酸铵(俗称黄饼)和三碳酸铀酰铵等。
纯化(又称精制)后的铀化合物产品,必须达到核纯的要求。
精制的产品进一步干燥、煅烧,加工成二氧化铀或八氧化三铀,供制作反应堆元件或六氟化铀(用于铀235的同位素分离)用。
整个过程须经下述单元操作:铀矿石的破碎和磨细、铀矿石的浸取、矿浆的固液分离、离子交换和溶剂萃取法提取铀浓缩物、溶剂萃取法纯化铀浓缩物。
可根据矿石种类、产品要求等不同情况,选择由上述单元操作所组成的适当流程。
破碎和磨细破碎是将矿石经颚式破碎机、圆维破碎机或锤式破碎机粗碎、中碎和细碎以达到所要求的粒度。
然后进行细磨,以达到浸取工序所要求的粒度。
浸取用溶剂将矿石中的铀选择性地溶解。
铀矿石经浸取后,铀与大部分脉石分离,浸取液中铀与杂质的比例比原矿石中约提高10~30倍,因此,浸取过程也是铀与杂质初步分离的过程。
铀矿石浸取方法一般有酸法和碱法两种。
多数铀水冶厂采用酸浸取法,少数厂用碱浸取法,只有个别厂同时采用酸、碱两种浸取流程。
酸浸取法一般用硫酸作浸取剂,矿石中的铀和硫酸反应,生成可溶的铀酰离子(UO卂)和硫酸铀酰离子【UO(SO)】;浸取时常加入氧化剂(常用二氧化锰、氯酸钠),以保持适宜的氧化还原电势(约450毫伏),使四价铀氧化成六价,以提高铀的浸出率。
含碳酸盐的铀矿石主要用碱法浸取,常用的浸取剂为碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液,在鼓入空气的条件下,矿石中的铀与碳酸钠生成碳酸铀酰钠Na【UO(CO)】,溶于浸取液。
矿浆的固液分离矿石浸取后所得到的酸性或碱性矿浆(包括含铀溶液、部分杂质及固体矿渣)中的溶液和矿渣须经分离。
根据需要也可进行粗矿分级,以除去+200~40目的粗砂,得到细泥矿浆。
常用的固液分离设备有过滤机、沉降槽(浓密机);分级设备有螺旋分级机、水力旋流器。
中国还采用流态化塔进行分级和洗涤。