酸法铀矿堆浸浸出液的组分及来源

适用于酸法堆浸的铀矿石，主要是硅酸岩型的矿石，其中混有少量碳酸岩型矿石。按照单纯的矿物来分，主要是石英，长石、绿土、云母和水白云母、琥珀云母、磷灰石、萤石、菱铁矿、菱镁矿以及铀矿物；如果按矿物组成划分，多数是硅铝酸盐和硅酸盐、铝硅酸盐和碳酸盐、碳酸盐。下表列出了酸法堆浸某铀矿石时，该矿石中的主要矿物种类，以及浸出过程中各种矿物供给浸出液的元素。

表  酸法铀矿堆浸中主要结垢组分及其来源

注：毛矾石Al₂SO₄·18H₂O；水绿矾FeSO₄·7H₂O；水溶性硫酸镁MgSO₄·7H₂O；石膏CaSO₄·2H₂O；水铝英石SiO₂·Al₂O₃·nH₂O；三水铝矿Al（OH）₃·3H₂O；方解石CaCO₃。

由上表可知，进入浸出液中的元素和生成垢的组分与矿石中矿物的种类关系密切。一般的情况是：绿土－层状硅酸盐，包括云母，水云母，绿泥石，蒙脱石，是浸出液中铝。硅的主要来源；碳酸盐类的菱铁矿、菱镁矿和铝硅酸盐类的锂铁云母、琥珀云母则是浸出液中铁、镁离子的主要来源；而萤石和磷灰石以及方解石则是钙离子的主要提供者。

铝、铁、钙是酸法堆浸中主要结垢成因元素，硅的浸出与沉淀有点特殊，下面接单个元素进行讨论。

一、铝

来自铝硅酸盐的浸出，在所有的结垢中都存在，在矿堆表面因蒸发而沉淀的垢中，铝的含水硫酸盐占优势。在浸出液接近中性的沉淀物中，铝除以水铝英石（SiO₂·Al₂O₃·nH₂O），还以氢氧化物的形态出现，而且数量还较多。但很少发现铝以单纯的铝化合物存在于垢中。总之，铝往往与硅和铁等元素生成水铝英石或铁水铝英石与水铝矿等混合在一起。

二、铁

是从矿石的铝硅酸盐（如锂铁云母），也从碳酸盐（如菱铁矿）进入浸出液的。在矿堆表面因蒸发，即使pH为1，铁也可以含水的绿矾（硫酸亚铁）形式与石膏一起结晶出来；在矿堆内部，沉淀中的铁最初是以铁水铝英石形态出现，其余的铁以针铁矿、四方纤铁矿、纤铁矿的形式沉淀于水铝英石上面。当浸出液的酸逐渐消耗，pH值升高到3～5时，溶液中的三价铁以氢氧化物的形式沉淀，这种情况多出现于矿堆的底部。许多实验以及一些堆浸场出现过矿堆下部铀的渣品位比原矿品位都高，铁的渣品位也比原矿品位高。矿石的外表积聚着一层厚厚的黄色沉淀物，就是铁和铀酰离子水解的结果。

三、硅

主要是从水云母，绿泥石，蒙脱石和其他粘土矿物进入浸出液，而很少从石英、长石溶解出来。随着溶液酸度降低，硅和铝生成水铝英石，或与铝、铁一起生成铁水铝英石。水铝英石的形成是在铁沉淀之前。水铝英石的形成，使浸出液中本来就含量低的硅所剩无几，所以浸出液蒸发的结晶产物中也极少发现硅的矿物。

四、钙

是从萤石和磷灰石中进入浸出液的。在酸性条件下钙和浸出液中硫酸根离子生成石膏，只有当pH值达到8.4以上时，才生成一部分方解石－碳酸钙。当矿石中含萤石量较高时，硫酸钙结垢是酸法铀矿堆浸中一个较为麻烦的问题。因蒸发作用，矿堆表面往往是一片白色的石膏沉淀，各种贮液池及管道中也随处可见白色的石膏沉淀。

五、铀

从铀矿物溶解进入浸出液，它在酸性溶液中的溶解量很大，只有当溶液酸度降低到pH值为6时，铀酰离子水解生成铀酰离子的水合物沉淀。因此从它本身来说，除非被石膏等包裹外，在矿堆表面不可能生成或存在铀垢。但在矿堆内部，特别在矿堆低部却往往发现铀酰离子的沉淀物。

此外，从矿石中浸出的铀，在矿堆内部往往被水云母、有机质以及其他粘土和上述结垢的沉淀所吸附。