CN115679134A - 一种处理碳硅泥岩型铀矿石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种处理碳硅泥岩型铀矿石的方法。(1)矿石准备:将碳硅泥岩型铀矿石进行细碎;(2)氧化焙烧:将细碎后的矿石在高温炉中焙烧,并在焙烧的过程中确保通入足量的空气;(3)拌碱造粒:待焙烧物料降温至100℃后,加入碱溶液,并通过搅拌使得多个矿粒粘结在一起组成较大的球状颗粒;(4)装柱熟化:将拌碱造粒后尚有余热的矿石进行熟化;(5)喷淋浸出:采用碱溶液进行喷淋;(6)浸出液分部回收:对于前期高浓度的铀浸出液采用直接沉淀回收铀,对于后期低浓度的铀浸出液采用离子交换法回收铀。通过氧化焙烧、拌碱熟化和柱浸工艺,从复杂的碳硅泥岩型铀矿石中提取铀。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种处理碳硅泥岩型铀矿石的方法。
背景技术
碳硅泥岩型铀矿石是指以海相灰岩、白云岩、碳质硅岩、碳质泥岩等为含矿主岩,铀主要以吸附形式存在的铀矿石。碳硅泥岩型铀矿石在我国分布广泛,是我国四大类重要铀矿床之一。由于碳硅泥岩型铀矿成分复杂,除了硅质岩和粘土矿物外,通常还富含碳(有机质和碳酸盐)和硫化物(黄铁矿等),水冶加工难度大,生产成本高,因此尚未形成成熟的碳硅泥岩铀矿开发技术体系。
国内较早就对碳硅泥岩型铀矿提铀技术进行了研究,吴培生等(铀矿冶,1987年第2期第3卷)针对富含黄铁矿和有机质的某碳硅泥岩型铀矿石进行了浸出性能的研究,其用一般酸法浸出时铀浸出率低,分析认为“酸不溶性腐植酸”是造成该矿石铀浸出率偏低的主要原因,提出适当提高浸出剩余酸度是提高铀浸出率的合理方案。核工业北京化工冶金研究院还先后针对不同性质的碳硅泥岩铀矿石进行了一些研究工作,如江西某碳硅泥岩铀矿,矿石岩性为粘土岩和炭质板岩,含有大量粘土矿物,铀以铀酰离子状态被炭质岩或其他物质吸咐,采用帕丘克槽4段串联浸出,剩余酸度30g/L,浸出温度70~80℃,时间4h,铀的浸出率达88%,但在高温、高酸浸出条件下,矿石中杂质的溶解加剧,浸出液中的Al3+达20~40g/L,矿浆稠度大、固液分离困难,吸咐在微粒表面的铀难以洗净而导致铀的损失增大。采用加盐焙烧和氧化焙烧产物加盐再焙烧、原矿多段逆流浸泡渗滤浸出等方法,使铀浸出率提高到70%以上,但都不同程度上存在工艺较难控制、试剂消耗较大、加盐焙烧工艺复杂以及Cl-、F-的腐蚀等问题。
此外,针对铀与有机质共生的墨西哥某难浸铀矿石,米利根(核原料,1979年)提出“用氧化焙烧法提高难浸矿石的铀浸出率”,其典型的流程中将矿石于180℃干燥后磨矿至-10目,其主要是通过焙烧除碳并改变粘土矿物的性质,降低酸浸试剂消耗,可有效提高铀浸出率。
近年来,国内研究学者针对含有机物、含硫化物的低品位碳硅泥岩型铀资源进行了生物浸出的研究工作,如专利CN105714115B“一种碳硅泥岩型铀矿石细菌浸铀方法”提出采用经过选育驯化的浸矿细菌进行细菌浸出,与常规化学浸出方法相比,可以缩短浸出时间、提高铀浸出率,有利于低品位碳硅泥岩铀资源的有效回收,扩大铀资源利用率。但是细菌浸出工艺不能处理碳酸盐含量高的矿石,并且需要专门的细菌氧化槽来进行细菌培养,不易进行工业化的生产。基于对现有研究的分析,碳硅泥岩型铀资源开发存在的主要难点有:1)矿石中有机质含量高,对铀的浸出具有不利影响;2)矿石中的硫化物与铀共生,需要对硫化物进行高效分解;3)由于含有粘土矿物,搅拌浸出矿浆的固液分离十分困难;4)针对碳酸盐含量较高的碳硅泥岩型铀矿石,采用酸法浸出时酸耗高,而常规碱法浸出对铀的浸出率又较低,目前还没有高效处理此类铀矿石相关的研究报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,通过氧化焙烧、拌碱熟化和柱浸工艺,从复杂的碳硅泥岩型铀矿石中提取铀。
为达到上述目的,本发明所采取的技术方案为:
一种处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,
(1)矿石准备:将碳硅泥岩型铀矿石进行细碎;
(2)氧化焙烧:将细碎后的矿石在高温炉中焙烧,并在焙烧的过程中确保通入足量的空气;
(3)拌碱造粒:待焙烧物料降温至100℃后,加入碱溶液,并通过搅拌使得多个矿粒粘结在一起组成较大的球状颗粒;
(4)装柱熟化:将拌碱造粒后尚有余热的矿石进行熟化;
(5)喷淋浸出:采用碱溶液进行喷淋;
(6)浸出液分部回收:对于前期高浓度的铀浸出液采用直接沉淀回收铀,对于后期低浓度的铀浸出液采用离子交换法回收铀;
碱均为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,二者质量比2:1~5:1。
所述的步骤(1)中矿石细碎的粒度为-1mm~-5mm。
所述的步骤(2)中焙烧温度为400~500℃。
所述的步骤(2)中焙烧时间为1~4h。
所述的步骤(3)中碱溶液的质量浓度为50~400g/L。
所述的步骤(3)中碱溶液的液固比为0.1~0.2L/kg。
所述的步骤(3)中球状颗粒的粒度为-3mm~-10mm。
所述的步骤(4)中,将拌碱造粒后尚有余热的矿石装入柱浸装置中进行熟化,熟化时间为3~7d。
所述的步骤(5)中碱溶液的质量浓度为0~10g/L,喷淋时间为5~30d。
所述的步骤(5)中,采用清水或者循环溶液配制碱溶液进行喷淋。
本发明所取得的有益效果为:
本发明提供了一种从含碳含硫的碳硅泥岩型铀矿石中提取铀的方法。该方法首先对矿石进行细碎处理,然后采用空气氧化焙烧去除有机物、分解硫化物和改变粘土矿物的晶格组成,再通过拌碱熟化强化碱浸过程,最后采用柱浸工艺直接得到清夜,并采用直接沉淀和离子交换法对浸出液进行分部回收。本发明方法彻底解决了有机物和硫化物对铀浸出的影响,降低了碱浸过程中的试剂消耗,不受矿石中碳酸盐含量的限制,可高效处理复杂的碳硅泥岩型铀矿石,且容易自动化操作,易于工业化生产。
(1)通过氧化焙烧工艺脱除了矿石中的有机物和硫化物,破坏了粘土矿物的晶格组成,有效解决了有机物、硫化物和粘土矿物对铀浸出的不利影响。
(2)与搅拌浸出工艺相比,该工艺可以在较粗矿石粒度条件下进行而不需要磨矿,并且通过柱浸可以直接得到清夜,避免了该类型铀矿石浸出矿浆固液分离困难的问题。
(3)与常规柱浸相比,采用拌碱熟化工艺,强化了浸出过程,缩短了浸出周期,并且浸出液初期铀浓度高,可直接进行沉淀,提高了后续铀回收的效率。
(4)拌碱过程中对细泥实现了造粒,从而极大提高了矿堆的渗透性,避免了粘土和泥质矿物对矿堆渗透性的影响。
(5)浸出工艺不需要加热,并且余碱能够返回利用。
(6)该工艺处理高效,不受矿石中碳酸盐含量的限制,容易自动化操作,易于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明所述一种处理碳硅泥岩型铀矿石的方法的步骤是:
(1)矿石准备:将碳硅泥岩型铀矿石进行细碎。
(2)氧化焙烧:将细碎后的矿石在高温炉中于一定温度条件下焙烧一定时间,并在焙烧的过程中确保通入足量的空气。
(3)拌碱造粒:待焙烧物料降温至100℃左右后,加入一定液固比的碱溶液,并通过搅拌使得多个矿粒粘结在一起组成较大的球状颗粒。
(4)装柱熟化:将拌碱造粒后尚有余热的矿石装入柱浸装置中进行熟化。
(5)喷淋浸出:采用清水或者循环溶液配制一定浓度的碱溶液进行喷淋。
(6)浸出液分部回收:对于前期高浓度的铀浸出液采用直接沉淀回收铀,对于后期低浓度的铀浸出液采用离子交换法回收铀。
步骤(6)中回收铀的具体方法采用本领域成熟的技术即可,在此不再赘述。
本发明中除有特别说明外,涉及到的比例、百分比均为质量比,涉及到的碱均为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,二者比例2:1~5:1。
在一些实施方案中,步骤(1)中矿石细碎的粒度为-1mm~-5mm。
在一些实施方案中,步骤(2)中焙烧温度为400~500℃,以450℃为宜。
在一些实施方案中,步骤(2)中焙烧时间为1~4h。
在一些实施方案中,步骤(3)中碱溶液的质量浓度为50~400g/L。
在一些实施方案中,步骤(3)中碱溶液的液固比为0.1~0.2L/kg。
在一些实施方案中,步骤(3)中球状颗粒的粒度为-3mm~-10mm。
在一些实施方案中,步骤(4)中的熟化时间为3~7d。
在一些实施方案中,步骤(5)中碱溶液的质量浓度为0~10g/L。
在一些实施方案中,步骤(5)中喷淋时间为5~30d。
实施例1
桂北某碳硅泥岩型铀矿石,由砂岩、泥岩、白云岩三种岩性组成,富含有机质(C有含量4.8%)和黄铁矿(FeS2含量5.4%),碳酸盐含量高(CO2含量16.5%),粘土含量7.8%,铀品位0.120%。
采用本发明所述的方法处理该铀矿石包括以下工艺步骤:
(1)矿石细碎:将大块铀矿石先破碎,再细碎至-3mm。
(2)氧化焙烧:取步骤(1)细碎后的矿石5kg,在定制的管式炉中于480℃焙烧3h(其中升温时间0.5h),并在焙烧的过程中确保通入足量的空气。
(3)拌碱造粒:取出步骤(2)中的焙烧物料,待其降温至100℃左右后,按液固比0.2L/kg加入300g/L的碱溶液进行拌合,使溶液与矿石均匀浸润并造粒。
(4)装柱熟化:将拌碱造粒后尚有余热的矿石装入柱浸装置中进行熟化,柱子内径5cm,柱高2m,柱上下部封口,常温下熟化5d。
(5)喷淋浸出:熟化结束后,首先采用清水喷淋5天,然后采用尾液配制的浸出剂(碱浓度约5g/L)喷淋20d,每天喷淋500mL,淋停比2﹕1。
(6)铀回收:喷淋前4d的浸出液铀浓度平均值为6.87g/L,经过除杂后采用直接沉淀回收铀,从第5d起浸出液铀浓度逐渐降低,采用离子交换法回收铀,吸附尾液返回配制浸出剂。
最终效果:相比常规碱浸搅拌工艺,采用本发明工艺后,碱耗从8.5%降低至4.2%,高锰酸钾用量从1%降低至0,尾渣铀品位从0.025%降低至0.012%,铀浸出率从79.2%增加至90.0%。
实施例2
西北某碳硅泥岩型铀矿石,含铀矿石主要分为灰岩型、硅岩型、板岩型,富含有机质(C有含量5.7%)和黄铁矿(FeS2含量3.4%),碳酸盐含量较高(CO2含量7.5%),但属于低品位铀矿(铀品位0.078%)。
采用本发明所述的方法处理该铀矿石包括以下工艺步骤:
(1)矿石细碎:将铀矿石细碎至-5mm。
(2)氧化焙烧:取步骤(1)细碎后的矿石4kg,在定制的管式炉中于450℃焙烧2h(其中升温时间0.5h),并在焙烧的过程中确保通入足量的空气。
(3)拌碱造粒:取出步骤(2)中的焙烧物料,待其降温至100℃左右后,按液固比0.15L/kg加入200g/L的碱溶液进行拌合,使溶液与矿石均匀浸润并造粒。
(4)装柱熟化:将拌碱造粒后尚有余热的矿石装入柱浸装置中进行熟化,柱子内径5cm,柱高2m,柱上下部封口,常温下熟化3d。
(5)喷淋浸出:熟化结束后,首先采用清水喷淋5天,然后采用尾液配制的浸出剂(碱浓度约5g/L)喷淋25d,每天喷淋400mL,淋停比2﹕1。
(6)铀回收:喷淋前3d的浸出液铀浓度平均值为5.75g/L,经过除杂后采用直接沉淀回收铀,从第4d起浸出液铀浓度逐渐降低,采用离子交换法回收铀,吸附尾液返回配制浸出剂。
最终效果:相比常规碱浸搅拌工艺,采用本发明工艺后,碱耗从6.5%降低至3.2%,高锰酸钾用量从0.8%降低至0,尾渣铀品位从0.022%降低至0.010%,铀浸出率从71.8%增加至87.2%。
实施例3
湘西某碳硅泥岩型铀矿石,含矿围岩主要为硅质岩,矿石中碳酸盐含量低(CO2含量0.5%),富含有机质(C有含量4.9%)和黄铁矿(含量4.8%),大部分的铀呈吸附状态存在于矿石的炭质泥质物中或者与黄铁矿紧密共生,铀品位为0.107%,该铀矿石采用酸法浸出时,需要高余酸浸出(余酸大于50g/L),并且导致浸出液杂质离子浓度高。
采用本发明所述的方法处理该铀矿石包括以下工艺步骤:
(1)矿石细碎:将铀矿石细碎至-3mm。
(2)氧化焙烧:取步骤(1)细碎后的矿石5kg,在定制的管式炉中于500℃焙烧2.5h(其中升温时间0.5h),并在焙烧的过程中确保通入足量的空气。
(3)拌碱造粒:取出步骤(2)中的焙烧物料,待其降温至100℃左右后,按液固比0.12L/kg加入200g/L的碱溶液进行拌合,使溶液与矿石均匀浸润并造粒。
(4)装柱熟化:将拌碱造粒后尚有余热的矿石装入柱浸装置中进行熟化,柱子内径5cm,柱高2m,柱上下部封口,常温下熟化7d。
(5)喷淋浸出:熟化结束后,首先采用清水喷淋5天,然后采用尾液配制的浸出剂(碱浓度约5g/L)喷淋25d,每天喷淋500mL,淋停比2﹕1。
(6)铀回收:喷淋前3d的浸出液铀浓度平均值为7.75g/L,经过除杂后采用直接沉淀回收铀,从第4d起浸出液铀浓度逐渐降低,采用离子交换法回收铀,吸附尾液返回配制浸出剂。
最终效果:相比常规酸浸搅拌工艺,采用本发明工艺后,可避免浸出高余酸,尾渣铀品位0.013%,铀浸出率87.9%。
Claims (10)
1.一种处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:
(1)矿石准备:将碳硅泥岩型铀矿石进行细碎;
(2)氧化焙烧:将细碎后的矿石在高温炉中焙烧,并在焙烧的过程中确保通入足量的空气;
(3)拌碱造粒:待焙烧物料降温至100℃后,加入碱溶液,并通过搅拌使得多个矿粒粘结在一起组成较大的球状颗粒;
(4)装柱熟化:将拌碱造粒后尚有余热的矿石进行熟化;
(5)喷淋浸出:采用碱溶液进行喷淋;
(6)浸出液分部回收:对于前期高浓度的铀浸出液采用直接沉淀回收铀,对于后期低浓度的铀浸出液采用离子交换法回收铀;
碱均为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,二者质量比2:1~5:1。
2.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(1)中矿石细碎的粒度为-1mm~-5mm。
3.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(2)中焙烧温度为400~500℃。
4.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(2)中焙烧时间为1~4h。
5.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(3)中碱溶液的质量浓度为50~400g/L。
6.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(3)中碱溶液的液固比为0.1~0.2L/kg。
7.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(3)中球状颗粒的粒度为-3mm~-10mm。
8.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(4)中,将拌碱造粒后尚有余热的矿石装入柱浸装置中进行熟化,熟化时间为3~7d。
9.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(5)中碱溶液的质量浓度为0~10g/L,喷淋时间为5~30d。
10.根据权利要求1所述的处理碳硅泥岩型铀矿石的方法,其特征在于:所述的步骤(5)中,采用清水或者循环溶液配制碱溶液进行喷淋。
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