不同分维值的铀矿浸出研究

铀尾矿堆中优势细菌的分离鉴定及其对铀矿浸出的影响微生物浸矿作为一种新型的、节约成本的、环境友好的浸矿技术,已经在各种浸矿工艺中得到广泛应用。

但是,影响生物浸矿的因素复杂多样,其中工艺因素的合理调控与菌种的耐受性便是急需解决的难题。

因此,筛选与培育对铀等低放射性核素有较强耐受能力及浸出能力的微生物,对研究生物浸铀的基础理论有很强的指导作用。

本试验从中国广东省韶关市某露天铀尾矿堆中筛选分离出耐铀优势细菌,利用形态观察和16S r DNA基因序列比对方法对该优势细菌进行菌种鉴定,对其进行生长曲线测定并讨论不同的生存因子对其生长的影响,然后探讨了不同影响因素下该优势细菌的耐铀能力及铀浸出能力,并利用SEM和FTIR技术对细菌耐铀性进行机理分析。

菌种鉴定结果显示,该优势细菌为苏云金杆菌,简称Bt。

初步认为,0~5 h为停滞期,5~27 h为对数期,27~43 h为稳定期,然后过渡到衰亡期。

对细菌生长因子的研究试验发现,接种量为4%时该细菌在p H=4.0~10.0、温度为15℃~40℃和Na Cl浓度小于60 g/L的溶液中均能生长。

耐受性试验中发现,接种量、p H值、铀离子的初始浓度等都会影响细菌的耐铀能力,细菌接种量越大铀耐受性越强,最优p H值为6.0~8.0,当接种量为25%、温度为30℃、初始p H=4.0时,该菌最低抑制铀浓度为150 mg/L。

在低浓度铀废水处理中,该细菌表现了较高的去除率,24 h时达到79.49%。

探索试验中与硫酸浸出相比,该细菌对铀的浸出有促进作用,10 h时浸出率达77.93%,同比酸浸高出近40%。

在细菌浸铀试验中,体系p H值越靠近细菌的最佳生长p H值,铀的浸出率越高,初始p H=7.0时,铀浸出率为70.51%;矿浆浓度对细菌浸铀的影响较大,当矿浆浓度小于7.5%时,铀的浸出率达68.05%,大于7.5%时,最高铀浸出率为24.13%。

菌体量对铀浸出有一定的影响,细菌液/培养基的体积比为1:3时效果最佳。

第49卷第8期2021年4月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol. 49 No. 8Apr. 2021微波焙烧应用于某铀矿浸出的实验研究刘勇（广东省矿产应用研究所，国土资源部放射性与稀有稀散矿产重点实验室，广东省放射性与三稀资源利用重点实验室，广东韶关512026）摘 要：本文以某陕西某铀矿重磁精矿为研究对象，针对精矿铀品位低、难分解等特点，首次在铀矿焙烧过程中引入了微波加热技术，并得到了较好的指标。

微波加热时间只需20分钟焙烧时间，而铀渣计浸出率达到97%以上，在得到良好的浸 出指标的基础上又节约了冶金作业的生产成本。

而且微波加热焙烧更易于实现连续性生产，其生产能力比常规加热焙烧增加了 6倍以上。

关键词：微波加热；铀矿；硫酸化焙烧中图分类号：TD983 文献标志码：A 文章编号：1001-9677（2021）08-0055-03Experimental Study on Microwave Roasting in Leaching of Uranium Ore **基金项目：2020年广东省财政地勘事业发展经费项目（201807） o作者简介：刘勇（1987-）,男，工程师，主要从事选矿实验研究、矿产综合利用等技术研究工作。

LIU Yong(Guangdong Mineral Resources Research Institute , Key Laboratory of Radioactive andRare Scattered Minerals Resources of Ministry and Land and Resources , Guangdong Provincial Key Laboratory of Radioactive and Rare Resource Utilization , Guangdong Shaoguan 512026, China)Abstract : The gravity and magnetic concentrate of a uranium mine in Shaanxi province was taken as the object of study , aiming at the characteristics of low grade and difficult decomposition of uranium concentrate , the microwave heating time only took 20 minto roast , and the leaching rate of uranium slag reached over 97 %. On the basis of obtaining good leaching index , the production cost of metallurgical operation was saved. In addition , the continuous production was easier to be achieved by microwave heating roasting , and the production capacity was increased by more than 6 times than that of conventional heating roasting.Key words ： microwave heating ； uranium deposit ； sulphating roasting铀是世界上极为重要的能源矿产和战略矿产，尤其在核电 方面得到大力推广应用，而我国目前核电占有率却不足4%, 为此，国家提出积极发展核电的规划。

绳状青霉生物浸铀实验研究微生物浸矿技术具有投资少、工艺简单、绿色环保等诸多优点,在矿产资源回收和环境保护领域显示出广阔的应用前景。

本文旨在研发一种铀矿石的真菌生物浸出方法。

研究了绳状青霉代谢产物浸出、绳状青霉直接浸出、氧化强化浸出及透析浸出等多种体系下的铀矿石浸出行为,分析了绳状青霉浸铀作用机理。

取得的主要研究成果如下:（1）开展了绳状青霉代谢产物浸铀实验,研究了不同培养基种类、培养时间、孢子接种量、培养温度等条件产生的绳状青霉代谢产物对铀浸出的影响。

结果表明,代谢产物的pH值对铀浸出率有较大影响,随着代谢产物pH值降低,铀浸出率随之增大。

在培养基为PCS培养基、接种量为1‰(OD₆₀₀=1.0)、培养温度为30℃、发酵时间为5天的条件下,代谢产物的pH值为2.74,铀浸出率为43.5%。

（2）开展了绳状青霉直接浸铀实验,研究了浸出时间、矿浆浓度、摇床转速及矿石粒径等对铀浸出的影响。

结果表明,采用PCS培养基,接种量为1‰(OD₆₀₀=1.0)、温度为30℃、浸出时间为7天、矿浆浓度为5%、矿石粒径为-250目、摇床转速为200 r·min^-1时,铀的浸出率最高为53.9%。

（3）开展了FeCl₃氧化强化浸出和透析浸出实验。

相比于直接浸出和代谢产物浸出,绳状青霉菌体的形态均发生了相应的变化。

透析袋中的菌体形态呈现为松散的菌团,而添加氧化剂FeCl₃时,菌体形态表现为粒径较为均匀的菌球。

同时,FeCl₃氧化强化浸出,铀的浸出率增至63.5%。

（4）通过分析比较各浸出体系下铀的浸出率及浸出渣检测结果,表明绳状青霉浸铀是有机酸的酸化络合和菌丝对矿石的机械作用两者协同作用的结果。

酸浸铀矿堆氡析出规律及堆场辐射安全防护研究铀矿山堆场存在着大量由铀矿石堆积而成的矿堆,在进行铀矿浸出工艺时,堆浸矿堆通常伴随着大量的氡析出,这些由矿石表面及矿石颗粒孔隙中析出的氡量对铀矿山堆场的氡浓度水平有着重要的影响,如何做好铀矿山堆场氡防护已经成为铀矿开采以及浸出工艺中的一大难题。

研究指出,铀矿山工人所受辐射剂量主要来自于氡及其子体。

为此,本文通过理论以及室内试验的方法,研究铀矿山堆浸时矿堆的氡析出规律,依据此规律,提出对应的铀矿山堆场辐射安全防护措施。

取得的成果如下:(1)介绍了氡在铀矿浸出时的迁移主要分为两种方式,即氡在矿石颗粒等射气介质中的迁移以及氡在气液两相流中的迁移。

氡在射气介质中迁移的方式主要有扩散、渗流以及扩散-渗流三种方式,而在气液两相流中,氡的迁移是一个复杂的相间传递的过程,氡析出率受堆浸铀矿堆内气液两相的流动情况和氡在气液两相中浓度分布的影响。

(2)设计并制作了铀矿浸出一维(仅考虑单一方向氡析出)实验柱,在室内进行了酸法铀矿浸出试验,试验结果表明:整个浸出反应中,浸出液中铀离子浓度在浸出初期处于较低水平,随着浸出反应的进行呈现出迅速增大后又逐渐减小,最后趋于稳定的趋势;浸出液的p H值在整个浸出反应中呈现出逐渐降低的趋势,且越到浸出后期,浸出液中的p H变化幅度越小;随着浸出天数的增加,矿石浸出率逐步增加的同时,氡析出率的变化呈现出先急速减小,然后缓慢升高的趋势;在每天8小时的喷淋过程中,喷淋强度(20.55 L/(h·m2))一定时,矿石堆表面的氡析出率在喷淋初期逐渐增加,达到最大值后又逐渐减小,减小到一定值后趋于稳定;在每天的喷淋过程中,当上部喷酸量与下部出液量相等时,矿堆在浸出初期(即第1天)的氡析出率最高,而浸出中期(第8天)和浸出后期(第15天)相对于浸出初期(第1天)的氡析出率较低,且浸出中期(第15天)相对于浸出后期(第8天),矿石氡析出率相对来说较高;在上部停止喷淋,只有下部出液的排液阶段,氡的析出率先降低然后逐渐升高,最后趋于稳定。

２０１２年６月Ｊｕｎｅ２０１２岩　矿　测　试ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳＶｏｌ．３１，Ｎｏ．３５０１～５０６收稿日期：２０１１－０８－０９；接受日期：２０１２－０３－０１基金项目：国家自然科学基金项目（４０９７３０７０）作者简介：马强，硕士研究生，采矿工程专业。

Ｅ ｍａｉｌ：ｍｑｙｘ８６＠１６３．ｃｏｍ。

通讯作者：冯志刚，教授，从事铀矿地质和环境地球化学研究。

Ｅ ｍａｉｌ：ｆｅｎｇ＿ｚｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。

文章编号：０２５４５３５７（２０１２）０３０５０１０６新疆某地浸砂岩型铀矿中铀赋存形态的研究马强１，冯志刚１，孙静２，谢二举１，李小军１（１．南华大学核资源与核燃料工程学院，湖南衡阳　４２１００１；２．铀矿冶生物技术国防重点学科实验室，南华大学，湖南衡阳　４２１００１）摘要：以新疆某地浸砂岩型铀矿为研究对象，参考Ｔｅｓｓｉｅｒ逐级化学提取方法，对１０件矿芯试样进行铀赋存形态的研究。

将铀赋存形态分为可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机物结合态和残渣态，其中前４种形态铀为活性铀，残渣态铀为惰性铀。

研究结果显示，无论是试样间还是同一试样内，铀的形态分布特征都存在明显的差异。

各形态铀的含量（平均值）占总量铀的比例为：残渣态（３７．７５％，ＲＳＤ为１．８０％）＞碳酸盐结合态（２０．５６％，ＲＳＤ为２．７２％）＞可交换离子态（１５．５１％，ＲＳＤ为１．８５％）＞硫化物及有机物结合态（１４．２６％，ＲＳＤ为２．０８％）＞铁锰氧化物结合态（１１．９１％，ＲＳＤ为１．７５％），表明残渣态铀是砂岩型铀矿石中铀的重要赋存形式。

针对目前酸法地浸工艺，活性铀是可被浸出的部分，而惰性铀对资源回收是无效的，对于残渣态铀所占比例较高的铀矿石，铀的浸出值较低，在地浸过程中依靠提高溶浸剂的酸度和增加氧化剂对提高浸出率是无益的。

关键词：砂岩型铀矿；铀赋存形态；逐级化学提取；活性铀中图分类号：Ｐ６１９．１４；Ｏ６５５．６；Ｏ６１４．６２文献标识码：ＡＳｔｕｄｙｏｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｐｅｃｉａｔｉｏｎｏｆＵｒａｎｉｕｍｉｎＳａｍｐｌｅｓｆｒｏｍｉｎ ｓｉｔｕＬｅａｃｈｉｎｇＳａｎｄｓｔｏｎｅ ｔｙｐｅＵｒａｎｉｕｍＤｅｐｏｓｉｔｉｎＸｉｎｊｉａｎｇＭＡＱｉａｎｇ１，ＦＥＮＧＺｈｉ ｇａｎｇ１ ，ＳＵＮＪｉｎｇ２，ＸＩＥＥｒ ｊｕ１，ＬＩＸｉａｏ ｊｕｎ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＮｕｃｌｅａｒＦｕｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ　４２１００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＤｉｓｃｉｐｌｉｎｅＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｓｅｆｏｒＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＵｒａｎｉｕｍＭｉｎｉｎｇａｎｄＨｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ　４２１００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔｕｄｙｉｎｇｕｒａｎｉｕｍｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｆｒｏｍｉｎ ｓｉｔｕｌｅａｃｈｉｎｇｓａｎｄｓｔｏｎｅ ｔｙｐｅｕｒａｎｉｕｍｄｅｐｏｓｉｔｓｂｙａｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｓａｎｄｓｔｏｎｅｕｒａｎｉｕｍｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．ＴｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｗａｓｍｏｄｉｆｉｅｄｆｒｏｍＴｅｓｓｉｅｒ．Ｕｒａｎｉｕｍｉｎｓａｍｐｌｅｓｗａｓｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｆｉｖｅｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｓ：ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅｉｏｎｓ，ｂｏｕｎｄｔｏｃａｒｂｏｎａｔｅｓ，ｂｏｕｎｄｔｏＦｅ Ｍｎｏｘｉｄｅｓ，ｂｏｕｎｄｔｏｓｕｌｆｉｄｅ ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆｉｒｓｔｆｏｕｒｐｈａｓｅｓｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆａｃｔｉｖｅｕｒａｎｉｕｍｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｕｒａｎｉｕｍｂｅｉｎｇｓｔａｂｌｅｕｒａｎｉｕｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｕｒａｎｉｕｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｙｗｅｒｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｅｓｏｒｉｎｔｈｅｓａｍｅｓａｍｐｌｅ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ，ｃａｒｂｏｎａｔｅｓｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ，ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ，ｓｕｌｆｉｄｅ ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｓｐｅｃｉａｔｉｏｎａｎｄＦｅ Ｍｎｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｉｎｏｒｄｅｒａｓ３７．７５％（ＲＳＤ＝１．８０％），２０．５６％（ＲＳＤ＝２．７２％），１５．５１％（ＲＳＤ＝１．８５％），１４．２６％（ＲＳＤ＝２．０８％）ａｎｄ１１．９１％（ＲＳＤ＝１．７５％），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｃｉｄｄｉｐｐｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｅａｃｔｉｖｅｕｒａｎｉｕｍｗａｓｌｅａｃｈａｂｌｅａｎｄｔｈｅｉｎｅｒｔｕｒａｎｉｕｍｗａｓｕｎｌｅａｃｈａｂｌｅ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｒｅｓｉｄｕａｌｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｔｈｅｕｒａｎｉｕｍｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｆｏｒｕｒａｎｉｕｍｏｒｅｗｉｔｈａｈｉｇｈｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｕｒａｎｉｕｍ（ｓｕｃｈａｓｔｈｅＮｏ．４ｓａｍｐｌｅｗｉｔｈ５７．１７％ｒｅｓｉｄｕａｌｕｒａｎｉｕｍｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ）ｉｓｌｏｗｅｒａｎｄｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｄｏｅｓｎｏｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｅａｃｉｄｉｔｙａｎｄｏｘｉｄａｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｎｄｓｔｏｎｅｔｙｐｅｕｒａｎｉｕｍｄｅｐｏｓｉｔ；ｃｈｅｍｉｃａｌｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｏｆｕｒａｎｉｕｍ；ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｃｈｅｍｉｃａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ａｃｔｉｖｅｕｒａｎｉｕｍ地浸采铀是集采、选、冶于一体的新型铀矿开采工艺。