一種高效池式微生物浸鈾方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于濕法微生物冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種高效池式微生物浸鈾方法，適用于碳酸鈣含量小于2%的硬巖型鈾礦的酸法冶鈾工程。高效池式微生物浸鈾方法采用池式浸鈾方式并將酸化、植菌和浸鈾3個工序階段合并同時進(jìn)行的措施，達(dá)到在防止硫酸鈣和三價鐵沉淀的前提下進(jìn)行了強化浸鈾，明顯提高了浸出液鈾含量和鈾的浸出率，并將浸鈾周期縮短到1個半月以內(nèi)。
【專利說明】一種高效池式微生物浸鈾方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明屬于濕法微生物冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種高效池式微生物浸鈾方法，適用 于碳酸鈣含量小于2%的硬巖型鈾礦的酸法冶鈾工程。 【背景技術(shù)】
[0002] 隨著核電的發(fā)展，對鈾資源量的要求將會超越目前的開發(fā)水平。提高鈾礦水冶能 力需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。近年來我國在鈾礦水冶工作中加強了研究和推廣應(yīng)用微生物技 術(shù)，已初顯效果，但也有許多需要改進(jìn)提高的地方。硬巖浸鈾有堆浸、池浸兩種。它們的主要 不同之處是：堆浸是在包氣條件下的淋濾浸鈾、池浸是在飽水條件下的浸泡浸鈾；然而，微 生物堆浸浸鈾工作中出現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)為不同程度上存在鐵的沉淀堵塞問題。鐵 堵塞造成浸堆的滲透性減弱，產(chǎn)量降低；打亂工程正常操作、影響氧化槽生產(chǎn)菌液和吸附塔 的工作條件；鈾礦物被鐵沉淀物包裹，影響鈾資源的回收率。用強酸處理鐵堵塞會造成耗材 增加、浸鈾周期延長。因此，微生物冶鈾的工作方法需要改進(jìn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的在于提供一種高效池式微生物浸鈾方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種高效池式微生物浸鈾方法，一、采用池式浸鈾方式，即在飽水條件下的浸泡浸鈾； 二、將酸化、植菌和浸鈾3個工序階段合并同時進(jìn)行。
[0005] 采用體外繁殖細(xì)菌的微生物冶鈾，將在充氣、加酸、加硫酸亞鐵、掛膜的氧化槽內(nèi) 繁殖好的菌液，引入浸礦體系中，將目標(biāo)元素浸出；將繁殖細(xì)菌的任務(wù)交給氧化槽，這樣，繁 殖細(xì)菌與浸礦同時進(jìn)行。
[0006] 將浸鈾菌液中加入足夠的硫酸，以保證在每個浸鈾回次期間，酸化、植菌和浸鈾3 個工序階段合并同時進(jìn)行時，工作液的pH在1.8以下。
[0007] 將浸鈾回次縮短為12h。
[0008] 所述高效池式微生物浸鈾方法如下： (1) 開始浸鈾工作前，首先進(jìn)行耗酸試驗，取得礦石耗酸率的參數(shù)，根據(jù)它設(shè)計初始溶 浸液的酸度； (2) 用接觸氧化槽培育氧化亞鐵硫菌液；菌液的三價鐵含量視礦石性質(zhì)而定； (3) 按礦石耗酸率資料，將培育好的菌液與足夠的硫酸配置溶浸液；以保證在每個浸鈾 回次期間，酸化、植菌和浸鈾3個工序階段合并同時進(jìn)行時，工作液的pH在1. 8以下； (4) 保證浸出液的pH彡1. 8 ;當(dāng)工作液的pH達(dá)到1. 8時及時進(jìn)行換液； (5) 保證浸出液的Ca彡600mg/L ;當(dāng)工作液的Ca達(dá)到600mg/L時及時進(jìn)行換液； (6) 浸鈾回次周期設(shè)為12h，當(dāng)本條款與（4)或（5)發(fā)生矛盾時，以（4)、（5)為準(zhǔn)； (7 )浸出液經(jīng)樹脂吸附鈾形成的尾液，經(jīng)過氧化槽復(fù)壯后，重復(fù)使用。
[0009] (8)浸出液鈾濃度低于10-20mg/L時，結(jié)束溶浸。
[0010] 所述高效池式微生物浸鈾方法具體操作如下： 初期：酸化、浸鈾和植菌三階段合一，是浸鈾強度最高的階段，為浸鈾高峰期。采用高硫 酸酸度的菌液，5 - 10g/L三價鐵，2h監(jiān)測工作液的pH和Ca，當(dāng)工作液的pH回升到接近1. 8 或鈣含量接近600mg/L時，結(jié)束浸鈾回次，及時換液，浸出液觀測浸出液中U、Eh、pH、M、Fe2+、 Fe3+、Ca等的含量； 前期：工作條件如上不變，當(dāng)浸泡回次結(jié)束時間逐漸延長至12h時，開始降低溶浸液的 硫酸酸度，在浸出液鈾含量歷史曲線上，仍為浸鈾高峰期； 中期：降低溶浸液的硫酸酸度至菌浸正常pH =1. 3-1. 5,在浸出液鈾含量歷史曲線上， 為浸鈾過渡期； 后期：當(dāng)溶浸液的酸度降到3g/L時，進(jìn)入尾液復(fù)壯浸鈾階段，浸出液鈾含量明顯降低， U=150-50mg/L ； 尾期：當(dāng)浸出液鈾含量降低到<50mg/L，浸鈾回次周期可以適當(dāng)延長至24h ; 溶浸液U〈20mg/L時，洗礦到pH>4、Fe〈0. 5g/L后出渣，并采渣樣，測定其化學(xué)組分，及U、 〇)2、？、504、52-等含量。
[0011] 每個工作階段采取1-2個溶浸液水樣，送做水質(zhì)分析：pH、Eh、電導(dǎo)礦化度以及常 規(guī)離子加1?6 2+、？63+、？、？、5丨、八1等含量。
[0012] 本發(fā)明酸度即酸的濃度。
[0013] 本發(fā)明的改進(jìn)部分包括：采用體外繁殖浸鈾的微生物冶鈾工藝；改堆浸方式為池 (槽)浸；將傳統(tǒng)的微生物冶鈾的酸化、殖菌、菌液浸浸鈾、復(fù)壯尾液浸鈾等4階段改為酸性菌 液浸鈾和復(fù)壯尾液浸鈾2階段；將浸鈾1天1回次縮短為1天2回次。
[0014] 本發(fā)明是在防止硫酸鈣和三價鐵沉淀的前提下進(jìn)行。為了強化浸鈾，工作初期采 用暫短的較高硫酸酸度（15-40g/L)，防止三價鐵的沉淀浸出液的pH邊界值控制為1.8 ;根 據(jù)硫酸鈣沉淀條件論證，浸出液的鈣含量控制在600mg/L以內(nèi)，根據(jù)浸鈾的反應(yīng)動力學(xué)的 特征，浸鈾回次周期設(shè)計為12h，即Id換液2次。
[0015] 優(yōu)點在于： 1)采用體外繁殖浸鈾的微生物冶鈾工藝，浸鈾強度大，浸出液的鈾含量高。
[0016] 2)改堆浸方式為池(槽)浸，浸鈾周期短，一般在1個半月內(nèi)，將礦石的鈾品位降低 至2- 3/萬，而常規(guī)浸鈾方法的周期在3個月左右，甚至更長。
[0017] 3)酸化、殖菌、浸鈾同時進(jìn)行，縮短浸鈾回次周期；由于浸鈾周期大大縮短，材料、 電力消耗相應(yīng)減少。
[0018] 4)無沉淀板結(jié)發(fā)生，浸鈾工作順利，回收率提高。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明快速高效池浸工藝第一次可行性試驗浸鈾進(jìn)程圖； 圖2為本發(fā)明第4回次鈾濃度隨時間增長曲線圖； 圖3為本發(fā)明第11回次鈾濃度隨時間增長曲線圖； 圖4為本發(fā)明第43回次鈾濃度隨時間增長曲線圖； 圖5為本發(fā)明鈾濃度增長曲線拐點的平均時間圖； 圖6為本發(fā)明池式快速高效微生物浸鈾的工藝流程圖； 圖7為本發(fā)明試驗二鈾累積液計浸出率曲線圖。 【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明可以通過上述發(fā)明技術(shù)方案具體實施，通過下述技術(shù)實驗報告及實施例作 進(jìn)一步說明，然而，本發(fā)明的范圍并不限于下述實施例。
[0021] 本發(fā)明技術(shù)實驗報告 一、采用體外繁殖浸鈾的微生物冶鈾工藝 體外繁殖類型的微生物冶金，是將在充氣、加酸、加硫酸亞鐵、掛膜的氧化槽內(nèi)繁殖好 的菌液，引入浸礦體系中，將目標(biāo)元素浸出的工藝技術(shù)。氧化亞鐵硫桿菌僅能在氧化環(huán)境 中繁殖，而鈾礦一般在還原帶中形成和保存，礦石的還原容量較大(氧化物質(zhì)消耗較多)。因 此，只有當(dāng)?shù)V石體系由還原環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N程度的氧化環(huán)境時，才有利于細(xì)菌在礦石體系 中繁殖與發(fā)揮浸礦作用。由于鈾礦石的黃鐵礦含量多在ο. η - n%，遠(yuǎn)比銅、金礦石中所含的 黃鐵礦少，故體內(nèi)殖菌這個階段占用時間較長，往往需要1-2個月。采用體外繁殖類型的微 生物冶金方法，將繁殖細(xì)菌的任務(wù)交給氧化槽，可以將繁殖細(xì)菌與浸礦同時進(jìn)行，這樣可以 縮短冶鈾工程的周期。這種方法在投入生產(chǎn)以后，材料成本很低，礦石中的黃鐵礦能產(chǎn)生足 夠用的亞鐵和硫酸。
[0022] 二、改堆浸方式為池(槽）浸 將堆浸改為池(槽）浸方式，可以較好解決堆浸過程中難以避免的鐵板結(jié)問題。原因如 下： 堆浸不可避免產(chǎn)生鐵板結(jié)的原因是，浸礦體系內(nèi)酸化很難均勻。在堆的上部，礦石酸 化快，當(dāng)它已基本酸化好后，中、下部及底部的礦石堿性仍然較大。含有上部已溶出鐵的酸 液進(jìn)入下部時，pH回升，鐵水解沉淀于下部。因此，鐵板結(jié)程度在底部較強，這是普遍現(xiàn)象。 由于噴淋液的運動是不均勻的、黃鐵礦的分布也不均勻，故堆內(nèi)鐵板結(jié)呈團(tuán)塊狀、不均勻分 布。
[0023] 由于池浸過程中酸液與礦石接觸較堆浸均勻，因而礦石酸化較均勻，可以基本消 除鐵沉淀板結(jié)的危害。
[0024] 堆浸只能在出口觀測浸出液的pH，堆浸的pH過程曲線是由高到低的，而堆內(nèi)酸化 是不均勻的，所以工作中很難控制鐵不發(fā)生沉淀板結(jié)。由于池浸溶浸液是浸滿礦石的，可以 在池內(nèi)預(yù)埋pH電極，觀測到的pH值是由低到高的，便于控制在工作液的pH值上升到鐵沉 淀的邊界值以前，及時更換新的溶浸液，確保不發(fā)生鐵的沉淀。
[0025] 堆浸噴淋液運動屬于包氣帶流體運動形式，它是不飽和狀態(tài)，難免有不均勻的地 方。池浸是飽水的，水巖作用遠(yuǎn)比堆浸均勻。
[0026] 池浸的液固比較大，可達(dá)0. 12 - 0. 14,因此酸化浸鈾速度較快。
[〇〇27] 三、酸化殖菌浸鈾同時進(jìn)行 由于池浸方式可以較好控制工作體系內(nèi)的pH狀態(tài)，可以將鐵保留在浸礦體系工作液 內(nèi)。可預(yù)先確定礦石的酸化率，然后在浸鈾的第一個回次在菌液內(nèi)加入所需酸量，將帶菌酸 化的思想貫徹到極點。結(jié)果在浸鈾的第1回次就能出現(xiàn)浸鈾峰值，將酸化殖菌浸鈾3個階 段的工作合并同時進(jìn)行，大大縮短了浸鈾周期。
[0028] 將酸化、殖菌、浸鈾3個階段的工作合并同時進(jìn)行，意味著在冶鈾的初期就采用了 最強的冶金條件，這符合浸鈾初期最容易浸鈾的規(guī)律和在這一階段應(yīng)將能浸出的鈾盡可能 提取的思想。
[0029] 堆浸的浸鈾過程曲線是一條不對稱的曲線，池浸的浸鈾過程曲線是一條符合衰變 規(guī)律的對數(shù)曲線（見圖1)，這說明了可以用對數(shù)曲線來描述浸鈾過程，這為運用數(shù)學(xué)方法 理論指導(dǎo)池浸冶鈾工作奠定了基礎(chǔ)。
[0030] 四、縮短浸鈾回次周期 在快速高效池浸工藝第一次可行性試驗過程中，對鈾浸出反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行了觀測。結(jié) 果表明，鈾被三價鐵氧化，然后被硫酸溶解的速度較快,一般在8小時內(nèi)就可以達(dá)到浸出濃 度曲線的拐點，見圖2- 5和表1。
[0031] 表1溶浸作用鈾濃度達(dá)到穩(wěn)定時間
【權(quán)利要求】
1. 一種高效池式微生物浸鈾方法，其特征在于，一、米用池式浸鈾方式，即在飽水條件 下的浸泡浸鈾；二、將酸化、植菌和浸鈾3個工序階段合并同時進(jìn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效池式微生物浸鈾方法，其特征在于，采用體外繁殖 細(xì)菌的微生物冶鈾，將在充氣、加酸、加硫酸亞鐵、掛膜的氧化槽內(nèi)繁殖好的菌液，引入浸礦 體系中，將目標(biāo)元素浸出；將繁殖細(xì)菌的任務(wù)交給氧化槽，這樣，繁殖細(xì)菌與浸礦同時進(jìn)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效池式微生物浸鈾方法，其特征在于，將浸鈾菌液中 加入足夠的硫酸，以保證在每個浸鈾回次期間，酸化、植菌和浸鈾3個工序階段合并同時進(jìn) 行時，工作液的pH在1.8以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效池式微生物浸鈾方法，其特征在于，將浸鈾回次縮 短為12h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種高效池式微生物浸鈾方法，其特征在于，所述高效池 式微生物浸鈾方法如下： (1) 開始浸鈾工作前，首先進(jìn)行耗酸試驗，取得礦石耗酸率的參數(shù)，根據(jù)它設(shè)計初始溶 浸液的酸度； (2) 用接觸氧化槽培育氧化亞鐵硫菌液；菌液的三價鐵含量視礦石性質(zhì)而定； (3) 按礦石耗酸率資料，將培育好的菌液與足夠的硫酸配置溶浸液；以保證在每個浸鈾 回次期間，酸化、植菌和浸鈾3個工序階段合并同時進(jìn)行時，工作液的pH在1. 8以下； (4) 保證浸出液的pH彡1. 8 ;當(dāng)工作液的pH達(dá)到1. 8時及時進(jìn)行換液； (5) 保證浸出液的Ca < 600mg/L ;當(dāng)工作液的Ca達(dá)到600mg/L時及時進(jìn)行換液； (6) 浸鈾回次周期設(shè)為12h，當(dāng)本條款與（4)或（5)發(fā)生矛盾時，以（4)、（5)為準(zhǔn)； (7 )浸出液經(jīng)樹脂吸附鈾形成的尾液，經(jīng)過氧化槽復(fù)壯后，重復(fù)使用； (8)浸出液鈾濃度低于10 - 20mg/L時，結(jié)束溶浸。
【文檔編號】C22B3/18GK104046807SQ201410290677
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】孫占學(xué), 史維俊, 周義朋, 劉金輝 申請人:東華理工大學(xué)