低品位铀矿渣微生物间歇喷淋浸出工艺

1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2013.10.011低品位铀矿渣微生物间歇喷淋浸出工艺黄军荣，李江，郭勤，王学刚，孙占学（东华理工大学，江西抚州 344000）摘要：对某铀矿堆浸尾渣进行了不同喷淋间隔的微生物柱浸试验，3个柱每次的喷淋量都为2%，喷淋制度采用喷淋6 h间隔分别为18、42、66 h。结果表明，经过300天的喷淋以及100天的放置后洗堆，铀浸出率分别达到87.83%、77.23%、80.60%，浸出溶液铀浓度大于50 mg/L。关键词：低品位铀矿渣；微生物浸出；间歇喷淋中图分类号：TL212.1+2文献标志码：A文章编号：1007-7545（2013）

2、10-0000-00Interval Spraying Bioleaching Process of Low-Grade Uranium Heap Leaching ResidueHUANG Jun-rong, LI Jiang, GUO Qin, WANG Xue-gang, SUN Zhan-xue（East China Institute of Technology, Fuzhou 344000, Jiangxi, China）Abstract：The low grade uranium heap leaching tailing was column bioleached with d

3、ifferent spraying intervals. The spray amount of three columns is 2% each time. The spraying is 6 h in duration with intervals of 18 h, 42 h, and 66 h respectively. The results show that uranium leaching rate is 87.83%, 77.23%, and 80.60% respectively after 300-day of spraying and 100-day of placeme

4、nt and washing. The uranium concentration in leaching solution is 50 mg/L above.Key words：low-grade uranium slag; bioleaching; interval spraying现在国内有不少铀矿山对0.1%0.3%的低品位铀矿石采用堆浸1-3或者渗滤浸出工艺4-5，在浸出尾期当矿石品位降低至0.02%左右时，浸出溶液铀浓度会低于20 mg/L，不利于吸附，同时尾期浸出时间也过长。因此，很多矿山将低于0.02%的矿渣作为尾渣废弃，从而造成浪费资源。如果能将品位在0.03%0.015%的

5、矿渣用极低的成本进一步回收铀资源，能够有效缓解我国铀金属资源紧张的局面。微生物冶金技术具有投资少、成本低的优点，在处理这类超低品位矿石方面有很大优势6-11，但从0.02%左右的铀矿渣中进一步回收铀尚未见报道。1 试验矿样和微生物菌株试验矿样来自江西某铀矿石吨级微生物柱浸试验尾期水洗出堆后的矿渣，铀品位0.0226%，粒径-5 mm。试验菌株来源于东华理工大学核资源与环境试验室保存的专利菌株05B-1，该菌株是从某铀矿筛选到的混合菌群，主要由Acidithiobacillus ferrooxidans、leptospirrillum sp、Acidithiobacillus thiooxida

6、ns等构成，该菌群经过驯化和诱变，铁氧化速率能达到0.3 g/(Lh)。2 试验工艺流程采用自行设计的100 mm1 000 mm有机玻璃柱，2根柱串联在一起组成一根2.0 m长的试验柱。试验分为3个对比组，编号为ZQ1，ZQ2，ZQ3。每个柱子装矿石20 kg。试验分为4个阶段植菌、浸出、放置、洗堆。植菌阶段：前5天用培养好的菌液以5%的喷淋量喷淋，喷淋12 h间隔12 h。之后ZQ1、ZQ2、ZQ3采用喷淋6 h分别间隔42、66、90 h的喷淋方案继续喷淋，喷淋20天后细菌接种结束，日喷淋量为2%。浸出阶段：采用各柱自身的浸出液经过树脂处理后得到的尾液补加一定量的清水调节pH之后喷淋，Z

7、Q1、ZQ2、ZQ3采用喷淋6 h分别间隔42、66、90 h的喷淋方案，喷淋量为2%，喷淋270天，每天记录出液量并分析铀浓度。放置阶段：浸出阶段结束后室温放置100天，柱子两端用薄膜封口，防止水分过度蒸发。洗堆阶段：放置过程结束后洗堆，前7天用pH 1.31.9的稀硫酸溶液以5%的喷淋量喷淋12 h间隔12 h，后3天用5%的清水喷淋除去矿石中的余酸，取样并结束试验。收稿日期：2013-03-22基金项目：国家科技部国际合作项目（2011DFR60830）；江西省教育厅科技项目（GJJ12392）作者简介：黄军荣（1986-），男，江西抚州人，硕士.3 试验结果与分析3.1 铀浸出率图1为

8、3个柱子的铀浸出率曲线。图1 3个柱子的铀浸出率曲线Fig.1 Curve of uranium leaching rate of three columns由图1可见，前50天累计浸出率和喷淋的总液量成正比，50天后由于停喷时间的不同，细菌的生长条件发生改变，铀的浸出随之呈现不同的趋势。ZQ1由于停喷时间最短，喷淋总量最大，矿石铀的浓度梯度差比较大，利于铀的扩散，浸出率一直领先。ZQ2停喷时间小于ZQ3，喷淋总量大于ZQ3，但是由于它停喷的时间小，在矿石表面繁殖的细菌会比较容易地被浸出液带出，细菌作用的时间比较短，最后ZQ3的浸出率渐渐反超ZQ2。3.2 浸出液中铀浓度图2为3个柱子的净出铀

9、浓度曲线。图2 3个柱子的单次喷淋铀净浸出浓度曲线Fig.2 Curve of uranium concentration in solution of three columns由图2可知，试验的前30天，采取间歇喷淋机制铀浓度可以达到200 mg/L，之后迅速降低。在100170天，由于矿石表面细菌的生长，作用于矿石内部，加速难溶矿物的溶解，铀的浓度都有较大提高。ZQ1由于停喷间隔时间比较短，铀浓度一直维持在50 mg/L左右，ZQ2停喷时间中等，铀浓度维持在5090 mg/L，ZQ3停喷时间最长铀浓度能达到70130 mg/L。3.3 浸出酸耗图3为3个柱子的浸出酸耗曲线。图3 3个柱子

10、的耗酸率曲线Fig.3 Curve of acid consumption rate of three columns由图3可见，试验过程酸耗随喷淋总量的增加而增大，在洗堆阶段有较大增幅。但整个浸出过程中酸耗很低，ZQ1、ZQ2、ZQ3的累计酸耗分别为0.417%、0.374%、0.342%。主要原因是尾矿渣在常规浸出时已经进行过酸化，其次是采用细菌浸出工艺，细菌能利用矿石内部的硫化矿物产生一定量的硫酸，达到省酸的目的。3.4 液固比图4为液固比曲线，在洗堆过程有明显增幅。ZQ1、ZQ2、ZQ3的液固比分别为3.61、2.60、2.17。图4 3个柱子的液固比曲线Fig.4 Curve of

11、ratio of liquid to solid of three columns3.5 讨论本次试验的矿石来自堆浸洗堆后堆弃在尾矿场，由于原矿堆浸过程中进行过酸化，本次试验不需要再次酸化，只进行植菌，植菌成功后采用尾液循环喷淋，喷淋过程中补加少量的硫酸，使得出液pH维持在2.0左右。试验过程中出液Eh明显高于进液，出液Eh一直保持在550 mV以上，出液铀浓度大于50 mg/L，酸耗小于0.42%，液固比小于3.7。因此微生物间隔喷淋浸出能够在极低的酸耗和液固比情况下回收可观的铀资源。试验结果表明，如果在常规堆浸或者渗滤浸出尾期，将矿石转移至防腐防渗的尾矿场，构建大型尾矿矿堆，采用微生物间歇

12、式浸出工艺，利用常规堆浸生产过程产生的尾液进行喷淋，不仅能有效的回收铀，将矿渣铀品位降低至0.002%左右，提高资源利用率，减少铀矿堆浸浸出周期，产生高Eh的浸出液还能作为氧化剂喷到常规堆浸前中期堆中，有效地降低生产成本。4 结论1）对品位为0.0226%的矿渣采用不同间歇的喷淋方案用微生物浸出400天后，铀浸出率分别达到87.83%、77.23%和80.60%。浸出液中的铀浓度维持在50150 mg/L，适合采用离子交换树脂吸附，并且具有较高的吸附容量。2）对低品位堆浸尾渣，采用小喷淋量、间歇式喷淋微生物浸出工艺可以有效降低液固比和酸耗，成本低、浸出效果好，能有效降低堆浸尾渣的铀品位，提高铀

13、资源回收率。参考文献1 王德义，谌竟清，赵淑良，等. 铀的提取与精制工艺学M. 北京:原子能出版社，1982：124-1282 武翠莲，卢一民，薛永社，等. 某铀矿石酸法堆浸试验研究J. 铀矿冶，2012，31(1)：27-303 胡凯光，胡银才，李建华，等. 云南临仓某铀矿床矿石圆柱样室内浸出试验J. 铀矿冶，2004，23(2)：89-924 蔡春晖. 抚州矿铀矿石渗滤浸出工业性试验研究J. 铀矿冶，2002，21(2)：85-88.5 樊保团，蔡春晖，刘建，等. 抚州铀矿石细菌渗滤浸出扩大试验J. 铀矿冶，2006，25(3)：127-132.6 李江，刘亚洁，车江华，等. 微生物柱浸法从铀矿石堆浸尾渣中回收铀的研究J. 有色金属(冶炼部分)，2012(11)：37-40.7 李江，郭勤，饶军，等. 充气量和补铁对嗜酸菌群铁氧化速率的影响J. 有色金属(冶炼部分)，2012(7)：30-33.8 李江，饶军，刘亚洁，等.