强化堆浸技术在大布铀矿床矿石堆浸中的应用研究

1、强化堆浸技术在大布铀矿床矿石堆浸中的应用研究董春明，邓淑珍，谢望南，高云甲（中核赣州金瑞铀业 ，江西 赣州 341000）摘要：大布铀矿床初步设计中，矿石堆浸采用的是原矿堆浸初期用较高硫酸浓度（50 g/L左右）的浸出剂喷淋浸出，然后根据浸出液余酸逐步降低浸出剂酸度。由于堆浸后期采用低酸淋浸，浸出时间主要消耗在浸出率达到80%以后，致使浸出周期长，渣品位偏高，后处理能耗高。采用强化堆浸技术可达到缩短浸出周期、降低渣品位、减少能耗的目的。介绍强化堆浸技术在大布铀矿的应用，并进行经济技术评价。关键词：铀矿石；强化堆浸；经济技术评价中图分类号：TL 212 文献标志码：A 文章编号：大布铀矿床初步设

2、计矿石堆浸的条件为：堆浸初期采用较高质量浓度的硫酸溶液（50 g/L左右）进行喷淋浸出，然后根据浸出液中余酸多少逐步降低浸出剂的酸度，以使浸出液的pH能满足后续离子交换工序树脂吸附铀的要求。由于堆浸后期（浸出率已达80%）采用低酸度淋浸，为了获得高浸出率，必然依托长时间浸出，从而导致浸出周期长、渣品位高等问题。强化堆浸铀矿石技术是南方硬岩铀矿冶试验中心的研究成果，已获国家专利1，并在大部分铀矿山应用2，在降低渣品位、缩短浸出周期方面成效显著。该技术主要分2部分：一是堆浸初期的高喷淋强度浸出，即将喷淋强度提高到20 L/（m2·h）以上，连续喷淋24 h，日喷淋量达矿石质量的0.1倍以

3、上；二是准尾渣（经过初期高喷淋强度浸出的渣，浸出率已达80%左右）高酸度喷淋熟化，即将停止喷淋的矿堆（准尾渣）晾干数日后，喷淋一定量的熟化剂，熟化数天后再用吸附尾液或生产用水洗渣至余酸小于1 g/L。为此，笔者决定采用上述强化技术，以达到缩短浸出周期、降低渣品位、减少能耗之目的。收稿日期：2013-07-10作者简介：董春明（1986），男，安徽芜湖人，助理工程师，主要从事铀矿冶技术工作。1 大布铀矿床矿石特征大布铀矿床主要矿化类型为花岗岩类黏土蚀变型铀矿化，矿石结构属微脉浸染型，构造有块状、角砺状。与成矿有关的围岩蚀变为“红色”蚀变和“绿色”蚀变，相应的矿石类型为“红化型”矿石和“绿化型”矿

4、石。矿石成分简单，主要为沥青铀矿，其次为铀石。次生铀矿物有钡铀云母、钙铀云母、铜铀云母等，其他的矿物有黄铁矿、方铅矿、石英、长石等。矿石为简单的硅酸盐类矿石，微量元素很少，铀是唯一可利用的元素3。矿石主要成分见表14。表1 大布铀矿床矿石主要化学成分的质量分数 %USiO2Fe2O3FeOAl2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OMnO其他2 常规堆浸技术应用情况2.1 堆浸工艺参数控制大布铀矿床堆浸矿石破碎粒度为-15 mm，矿石堆平均密度为1.7 g/cm2，淋浸剂采用质量浓度为250 g/L H2SO4溶液，喷淋强度20 L/（m2·h），矿石筑堆高度为3.5m4 m，尾渣品

5、位0.003%。2.2 常规堆浸浸出大布铀矿床堆浸设施已经完成筑堆喷淋20余堆次，以D3-2#堆为例介绍地表堆浸矿石浸出情况。D3#堆长80 m、宽20 m、堆高4 m，堆浸池高度4m,每次卸堆堆浸池底部预留约厚度矿渣保护底部防渗PVC板，实际筑堆高度约为，堆浸池底部焊接软PVC板做防渗处理，有效堆浸矿石质量10000t。其中D3-2#堆上堆矿石质量7040 t，矿石铀品位为0.0362%，铀质量为 t，矿堆实际长度为 m，有效喷淋时间约为102 d，淋浸液固体积质量比为2.36 m3/t。D3-2#堆浸出液（U）变化情况见图1。浸出渣品位为0.0016%，浸出率为92.4%，硫酸消耗为123

6、 t。（注：大布铀矿共有堆浸池8个，其编号为D1#至D8#，D1#堆浸池第一次筑堆记为D1-1#堆，即D3-2#为D3#堆浸池第2次筑堆）图1 D3-2#堆浸出液浓度变化曲线图3 强化堆浸技术应用情况3.1 堆浸初期高喷淋强度浸出2009年11月20日，D1-1#堆进行初期高喷淋强度浸出，该堆矿石粒度为-15 mm，堆高为4 m，矿石铀品位为0.062%。初期高喷淋强度浸出日喷淋量约为0.1倍矿石重量，喷淋酸度为2030g/l硫酸溶液。D1-1#堆前期浸出液（U）变化曲线见2，主要工艺参数见表2。图2 D1-1#堆浸出液（U）变化曲线（注：喷淋前2天没有浸出液，故无浸出液浓度数据）表2 D1-

7、1#堆初期高喷淋强度浸出主要工艺参数表矿石量/t金属量/t喷淋时间/d溶浸剂体积/m3液固比/(m3·t-1)耗酸/t渣计浸出率/%4 755 659998 2010年1月30日第一次对D1-1#堆采集渣样14个，平均渣品位为0.00545%。3.2 准尾渣高酸喷淋熟化2010年2月8日开始对D1-1#堆进行高酸喷淋熟化，熟化的具体步骤如下：1）首先将堆场晾干，挖掘机翻堆，翻堆深度为3 m左右；2）2月8日10日，进行第1次高酸度喷淋，熟化液体积为465 m3，平均酸度为 g/L，连续将熟化液喷淋完毕，耗酸73.1 t；3）受下雨等因素影响，在3月11日12日进行了第2次高酸度强化喷

8、淋，熟化液体积为360 m3，酸度为203 g/L（耗酸73.1 t）；4）3月18日开始用吸附尾液进行洗堆，至浸出液余酸在1 g/L左右，取渣样。强化浸出统计数据见表3。表3 准尾渣强化浸出统计数据时间浸出液浸出铀质量/kg余酸质量/t体积/m3平均（U）/(mg·L-1)平均余酸/(g·L-1)02-1802-2071503-1804-072 047累计2 762 通过2次高酸熟化浸出，D1-1#堆由熟化前准尾渣的渣品位0.00545降低到熟化后的0.00227，百分点， t（ t+73.1 t t），强化浸出耗酸量为矿石质量的1.86。通过前期的高强度喷淋和两次的高酸

9、熟化，D1-1#堆的浸出效果较好，浸出率高，主要浸出工艺参数见表4。表4 D1-1#堆浸出主要工艺参数矿石质量/t铀质量/t浸出时间/d溶浸剂体积/m3液固比/(m3·t-1)耗酸/t渣计浸出率/%4 755109127602.796.3 除D1-1#堆，大布铀矿还分别对D5-1#堆、D6-1#堆、D8-1#堆进行了高酸熟化喷淋，浸出结果见表5。堆号矿石质量/t原矿品位/%准尾渣铀品位/高酸熟化后渣品位/高酸熟化浸出铀质量/t熟化次数高酸熟化耗酸质量/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 大布铀矿各堆高酸熟化浸出效果表3.3 强化浸出经济技术评价假设堆场准尾渣的品位为x（%），高酸熟化浸出液铀价格按50万元/t，硫酸价格按700元/t计。1）若进行2次高酸熟化，熟化后的渣品位为 25，熟化耗酸按矿石质量的1.8计算，1.8×700元=(x 5)%×500 000元，可得x 02。故在准尾渣品位 02时，再进行2次高酸熟化浸出，从耗酸成本核算上看，是亏本的。2）若进行1 8%，熟化酸耗按矿石质量的1.0%计算，1.0%×700元=(x 8)%×500 000元，可得x 2%。故在准尾

11、渣品位 2时，再进行1次高酸熟化浸出，从耗酸成本核算上看，也是亏本的。在熟化液配制过程中，高质量浓度硫酸的熟化液对配制池及管道的防腐要求更高，且熟化后的浸出液因余酸较高，需要返回配制池进行串堆喷淋，在动力成本消耗上偏高。3.4 推荐的强化浸出参数对于矿石破碎粒度为-15 mm、矿石质量约为4 500 t的矿堆，喷淋强度在20 L/（m2h）以上时，矿石中的铀在初期浸出较快，在连续喷淋30 d、浸出液（U）降到100150 mg/L时，铀浸出率为75%80%，准尾渣品位约为0.01%，此时翻堆并进行1次高酸熟化浸出，熟化酸度约为150 g/L，熟化剂用量为矿量的0.15倍，浸出周期安排见表5。表

12、5 大布铀矿强化堆浸浸出周期矿石质量/t常规浸出时间/d高酸喷淋时间/d熟化期/d洗堆时间/d误工期/d合计/d4 50030272020799 00040373025105注：误工期包括取样、翻堆、雨天等不可预见时间。按照以上计划来实施，可使堆浸周期较常规堆浸周期缩短5080 d，并可减少浸出液处理量，在浸出液后处理工序降低能耗。实施过程中要注意以下几点：在强化浸出前要保持堆场准尾渣干透，翻堆彻底；堆场不能有积液；在熟化期间堆场不能淋雨，防止雨水稀释熟化剂；洗堆要彻底，在卸堆前，尾渣液余酸酸度要小于1 g/L。4 结束语采用强化浸出技术可以明显缩短堆浸浸出周期，提高矿石浸出率，加快堆浸池的周

13、转速度，从而提高矿山堆浸处理能力。由于大布铀矿原地爆破浸出技术仍存在较多难点，井下原地爆破筑堆浸出率低，金属回收困难，因此需要增加地表堆浸的矿石处理量，来提高产品产量。高酸熟化技术在堆浸浸出周期短、浸出率高的优势可以在大布铀矿提高产能方面发挥很大的作用，为大布铀矿冶工程今后达产验收，提供了更多技术保障。参考文献：1中核赣州金瑞铀业 .铀矿石强化堆浸方法：中国，200910143778.7P.2009-10-21.2陈正球，曾瑞虎，严慧芳.南方硬岩铀矿水冶工艺新进展J.江西核科技，2011（2）：42-45.3全爱国，寇子顺，张春辉，等.赣州铀矿某群脉状铀矿床原地爆破浸出试验J.铀矿冶，2004

14、，23（1）：169-170.4张鸿,刘援朝.江西大布铀矿床溶浸地质条件及溶浸方法研究J.成都理工学院学报,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