地浸采
铀的关键技术是浸出工艺的选择、溶浸液配方与使用方法(包括溶浸剂选择及浓度的确定)、氧化剂选择及浓度的确定，以及各不同浸出阶段溶浸液的不同使用方法等。一个矿床原地浸出采铀工业开发的浸出工艺通常是在室内搅拌浸出和柱浸及现场抽注浸出和半工业性试验等一系列试验基础上，通过多方面因素而最终确定的(图1)。 1．1浸出工艺分类 地浸采铀按所使用溶浸剂的化学性质不同，分为酸法和碱法地浸两大工艺体系。酸法地浸用硫酸配制溶浸液，从国内外30多年地浸采铀实践可知，一般来说，酸法地浸中溶浸液与矿石的化学反应强烈、铀的浸出速度快、浸出液铀浓度高、块段浸出周期短、铀的回收率高(比碱法浸出通常高出10～15个百分点)，且硫酸价格低廉、设备材料容易选购，因此硫酸被最早用作溶浸剂。 针对酸法和碱法地浸存在的不足，在溶浸剂方面开展了中性(或弱酸碱性)浸出的研究。浸出条件pH=6．5～8．0，实际上是使用碳酸氢盐浸出。目前所有的地浸矿山均使用碳酸氢盐作为溶浸剂(同时适当加入一定量的碳酸钠)，其最显著的优越性就是地
下水治理比较简单、费用低。 与此同时，以酸法地浸采铀技术而著称的独联体国家针对矿石碳酸盐含量较高(大约2％)的铀矿床开展了微酸浸出研究，即利用低浓度的硫酸溶液(同时采用空气作为氧化剂)与矿石中的碳酸盐反应，再与矿石中的铀矿物反应，生成碳酸铀酰。不难看出，微酸浸出的实质是碳酸氢钠浸出，与采用CO2作为溶浸剂、O2作为氧化剂的碱法地浸工艺是一致的。因此，微酸浸出工艺是酸法与碱法地浸的交汇点。 1．2微酸浸出的原理 微酸法的基本工作原理与碱法类似，首先向地下含矿层中注入空气，把含矿层中的水挤出，使含矿层氧化，4价铀变为6价铀，易于在溶液中运移，然后注入层间水和微量H2SO4(一般几百毫克/L)，与含矿层中的碳酸盐反应生成重碳酸盐，铀以碳酸铀酰络合物形式进入溶液。其反应式： 2 酸法地浸溶浸液酸度和耗酸量计算 2．1 基本单元参数L和N的选择 计算时首先要确定抽液孔的设计(计算的)流量和含水含矿层的非均匀系数。抽液孔和注液孔的间距为： 所得的L和N值可以调整至5的倍数，如： N=28m，可调至30m；L=37m，可调至35m。 这样钻孔网度为35m×30m×30m。 为避免矿床边缘附近的钻孔落在无矿或表外矿上，井场边缘的钻孔L和N，值应向缩小的方向调整。当矿床局部平方米铀量(或米百分数)特别高时，可将计算出的L和N值缩小5m，如计算网度为35m×25m×25m，最富区段的网度应调整为30m×20mI×20m，这是为了使各个单元浸出更加均匀。 2．2矿块酸化时基本参数的计算 矿块酸化时利用吸附尾液按不同浓度加酸，酸液加入到所有的钻孔——抽液孔和注液孔。 2．2．1酸化溶液量 为了更好地进行酸化，须将适当浓度的酸液注入到矿体孔隙中，此时存在着将产生的浸出液挤出流体动力学范围之外的危险，因此酸化分3步： ——注入总量7％～10％，此时钻孔在洗孔，以使过滤管周围非
粘土化，并形成天然过滤层；——注入所需总量(矿体孔隙体积)的85％，第二阶段结束前应在边缘钻孔中取样，如果检验出 pH下降或出现溶液浑浊现象，说明酸化液已临近；——注入所需总量的7％～10％，本阶段快结束时应强化抽孔工作，较差注液孔也应加大流量。 总的酸化流程应根据取样结果进行调整，尤其是当矿块中碳酸盐含量较高时，以避免“碳酸氢盐效应”溶解的
金属被挤出矿块外，此时应逐步将相邻钻孔停止注液，并将溶液量调整到其它钻孔以保证酸化均匀进行。 2．2．2矿块孔隙体积的计算 酸化时含矿层的有效厚度可近似地取m=(1．5～2)l∮，l∮，为矿块中过滤管的平均设计长度。 如果矿石的有效孔隙度没有实测资料时，对于中细粒
砂岩可取η=0．5。 2．2．3 矿岩总量 矿岩总量T=S·m·r，r为矿石比重，g/cm3。当η=25％、r=1．6g/cm3时，换算得V孔=0．15T。对于地浸铀矿床中最常见的
石英长石砂岩，假设T=500000t，则酸化期注入溶液量V溶=V孔=0．15T=75000m3。 2．2．4溶浸液的平均酸度 溶浸液配液酸度取决于矿石中碳酸盐的平均含量，对于不含碳酸盐的矿石(CO2．3％)，溶液酸度不应超过20g/L。当处理不含碳酸盐的难浸翼部矿石时，开始时的溶液酸度可提高至30g/L，然后逐步降低，使总酸度不超过计算值。 2．2．5酸化期用酸量 矿块酸化时溶液酸度的确定方法：1)碳酸盐含量C02=0．7％时，ck=17．5～18g/L；2)碳酸盐含量CO2=0．2％：对于卷头矿体，Ck=20g/L，这一数值用于计算酸化时的酸度，它也是工作溶液的最大酸度；对于翼部矿体，计算酸化时的酸度取 ck=20g/L，工作溶液的最大酸度可达30g/L；3)对于混合型矿石的矿块，酸度应按较多类型矿石计算。 2．3矿块浸出 在矿块浸出中应坚持的主要原则：1)抽注平衡；2)最大量的钻孔处于工作状态；3)矿块停止浸出的时间最短；4)连续加酸(回收率达60％～70％)；5)根据浸出液的质量调整溶浸液的酸度；6)当钻孔浸出液含量低于计划要求时，应及时将该单元调出；7)及时进行维修工作；8)矿块浸出的最终阶段应减少注孔的数量。 2．4浸出时间 2．5溶浸液的酸度 溶浸液的酸度不应超过20g/L，当矿石大部分为难浸的翼部无碳酸盐矿石时例外，此时溶浸液的酸度可提高到30g/L，然后逐步降低，使总酸耗量不增加。 2．5．1 开采时酸量计算方法 3 结语 微酸法采铀的优点有：1)形成产品液的时间短；2)生产成本低，约为酸法的1/3；3)产品液中的铀浓度稳定；4)工艺钻孔工作稳定；5)无需广泛采用抗腐蚀材料和设备；6)极大地减少了人工化学试剂的消耗；7)地下水成分稳定，对环境污染甚微；8)产品液矿化度低，只有3～4g/L，接近天然水平；9)可开采碳酸盐含量高的矿层。 其缺点是：1)浸出强度低；2)生产周期相对长些；3)硫化物、有机质含量高时耗氧有不利因素。 为了缩小与国外碱法地浸采铀工艺技术的差距，充分合理地利用我国可地浸砂岩铀矿资源，减少地浸铀矿山关闭时治理的难度和费用，有必要开展低酸地浸采铀工艺技术的研究。
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