地浸采铀细菌浸出试验研究
中性地浸采铀催化浸出条件研究
第42卷第4期(总第190期)2023年8月湿法冶金H y d r o m e t a l l u r g y ofC h i n a V o l .42N o .4(S u m.190)A u g.2023中性地浸采铀催化浸出条件研究杨少武1,许 影2,张万亮3(1.中核北方铀业有限公司,辽宁葫芦岛 125000;2.核工业北京化工冶金研究院,北京 101149;3.中核通辽铀业有限责任公司,内蒙通辽 028000)摘要:在中性地浸采铀中后期,部分采区浸出液的铀浓度低,难以兼顾铀资源回收率与生产成本㊂为提高铀浸出率㊁降低生产成本,以内蒙古某中性地浸铀矿山A 采区为研究对象,将催化浸出技术引入中性地浸采铀,通过添加催化剂N a N O 2提高O 2的氧化性能,提升浸出过程中的氧化作用,实现对铀的强化浸出㊂结果表明:加入N a N O 2浸出7d ,铀浸出率提高16%以上,达到了预期浸出效果;通过正交试验确定最佳催化浸出条件为300m g /LO 2㊁400m g /LC O 2㊁300m g /L N a N O 2㊂研究成果可为目标矿山剩余铀资源强化浸出提供技术支撑,对其他类似采区的开采也具有一定指导意义㊂关键词:地浸;中性;铀;催化剂;氧气;强化浸出中图分类号:T L 212.12 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2023)04-0367-05D O I :10.13355/j .c n k i .s f y j.2023.04.008收稿日期:2023-03-27第一作者简介:杨少武(1972 ),男,本科,高级工程师,主要研究方向为铀水冶㊂引用格式:杨少武,许影,张万亮.中性地浸采铀催化浸出条件研究[J ].湿法冶金,2023,42(4):367-371.中性地浸工艺已在中国多个铀矿床实现了工业化应用[1-4]㊂但在中性地浸采铀中后期,残余铀资源或处于浸出盲区,或对O 2氧化不敏感,导致浸出液铀浓度降低㊂为提高中性地浸采铀效率㊁缩短浸出周期㊁提高铀资源利用率,在试剂加入量[5-6]及加入方式[7]等方面进行了一些研究,而针对浸出反应本身的强化浸出研究的较少㊂O 2作为廉价易得的清洁氧化剂[8],应用范围较广,如可在石油化工领域中采用催化氧气方法[9-10]有效提高O 2氧化性能㊂目前,可用作提高O 2氧化性能的催化剂有N a N O 2[11-14]㊁铜或钯基催化剂[15-18]及其他有机和无机配合物[19-20]等㊂内蒙古某中性浸出铀矿床各采区浸采效果不尽相同㊂以A ㊁B 采区为例,A 采区于2014年投产,随运行时间延长,浸出液铀质量浓度降低,至2020年10月已降至10m g/L 以下,2022年铀浸出率仅为78%,未达到预期指标;B 采区于2016年投产运行,2022年铀浸出率仍为98%以上㊂金属量较高的A 采区,铀一直以低浓度缓慢浸出,使运行成本增加,亟需采取强化手段加快铀浸出速度,提高铀资源利用率㊂前期已通过改变抽注浸出路径㊁增加抽液井等方式对浸出率相对较低单元进行现场探索试验;但研究的系统性不强,铀浸出率提高幅度有限㊂因此,需进一步探索强化浸出措施,实现铀资源的深度开采㊂试验针对上述中性地浸铀矿山A 采区,研究了通过添加催化剂提高O 2氧化性能及浸出反应速率,进而强化铀的浸出,以期实现中后期矿床的经济开采,提高资源利用率㊂1 试验部分1.1 试验原料将砂岩岩芯样按矿层特征和质量关系进行配比,形成混合矿样;将混合矿样破碎至自然粒级,充分混匀后,用二分器缩分成试验矿样,备用㊂取试验矿样1份,研磨至-200目以下并进行化学分析,结果见表1㊂某铀矿含矿含水层间水(简称地层水)pH=7.4,化学成分见表2㊂试验中,配制浸出剂所用溶液由实验室模拟地层水的化学成分配制而成㊂湿法冶金 2023年8月表1 试验矿样特征组分%UU (Ⅵ)C 总SC aM gF eF e OM n0.050.0150.6700.3300.2740.1350.8610.6990.019表2 地层水的化学成分m g/L C a 2+M g2+C l-S O 2-4H C O -329.09.0363.0535.02320.0由表1看出:矿样中残余铀品位约为0.05%,其中w (U (Ⅳ))/w (U (Ⅵ))约为2.33,w (F e)为0.861%,以F e2+为主㊂1.2 试验方法井场采用C O 2+O 2中性浸出工艺,残余铀资源或处于浸出盲区,或对O 2氧化不敏感㊂针对此矿样需选择适宜的催化剂,提高O 2氧化性能,在不引起矿层渗透性恶化的条件下,促进铀的氧化浸出㊂为满足以上要求,选择4种催化剂(N a N O 2㊁K I ㊁A l C l 3㊁N a V O 3),以含C O 2和O 2的模拟地层水作浸出剂,进行催化强化浸出试验,考察铀的催化浸出效果㊂2 试验结果与讨论2.1 催化浸出铀本底试验为表征所选试剂在浸出过程的作用,分别将4种催化剂加入地层水配制成浸出剂,开展搅拌浸出试验㊂试验条件:液固体积质量比5m L /1g ,室温(20ħ),反应时间48h ,摇床转速150r /m i n ㊂试验结果见表3㊂表3 催化浸出铀本底试验结果催化剂浸出液中ρB/(m g ㊃L -1)UC a 2+M g 2+S O 2-4浸出渣中w (U )/%U 浸出率(渣计)/%无47.230.98.5550.80.031038.0100m g /LK I 48.128.98.8551.30.031137.8200m g/LK I 47.431.79.2559.80.031836.4100m g /LN a N O 248.732.39.7580.80.031537.0200m g /LN a N O 248.830.310.1581.70.031237.6100m g /LA l C l 346.929.99.9579.80.030938.2200m g /LA l C l 347.130.58.7568.10.030638.8100m g /LN a V O 346.229.19.1579.30.031337.4200m g /LN a V O 347.330.79.3573.80.031237.6由表3看出:4种催化剂分别配成100m g/L 和200m g /L 溶液,其浸出效果与未添加催化剂时基本一致㊂可见,所选催化剂均不能单独浸出铀,参与铀的浸出反应㊂2.2 催化中性搅拌浸出效果将C O 2㊁O 2㊁催化剂加入模拟地层水配制浸出剂,进行搅拌浸出试验㊂试验条件:液固体积质量比5m L /1g ,室温(20ħ),反应时间72h ,搅拌速度150r /m i n㊂试验结果见表4㊂可以看出:4种催化剂对C O 2+O 2中性体系中铀的浸出均有一定促进作用;采用N a N O 2作为催化剂,对铀的浸出率提升效果较好,铀浸出率可由未添加催化剂时的45.8%分别提升至54.6%(100m g/L N a N O 2)和56.8%(200m g /LN a N O 2)㊂表4 催化中性搅拌浸出铀试验结果浸出剂组成催化剂浸出液中ρB/(m g ㊃L -1)UC a 2+M g 2+S O 2-4浸出渣中w (U )/%U 浸出率(渣计)/%模拟地层水+400m g /LC O 2+250m g /LO 2无77.930.98.3550.80.027145.8100m g/LK I 78.228.99.8570.30.026746.6200m g/LK I 78.631.710.2590.10.026547.0100m g /LN a N O 285.232.39.9650.80.022754.6200m g /LN a N O 290.430.311.3670.30.021656.8100m g /LA l C l 377.229.98.9570.20.026547.0200m g /LA l C l 378.330.59.3591.80.026347.4100m g /LN a V O 379.129.19.7595.80.026946.2200m g /LN a V O 380.430.710.3600.50.025848.4㊃863㊃第42卷第4期杨少武,等:中性地浸采铀催化浸出条件研究2.3 催化剂对反应速率的影响试验条件:液固体积质量比5m L /1g,室温(20ħ),搅拌速度150r /m i n㊂试验结果见表5和图1㊂表5 催化剂强化浸出效果对比浸出剂组成催化剂ρ(U )/(m g ㊃L -1)浸出1d 浸出3d 浸出5d 浸出7d 浸出渣中w (U )/%U 浸出率(渣计)/%模拟地层水+400m g /LC O 2+250m g /LO 2无69.777.980.482.80.025149.8100m g /LN a N O 278.185.289.795.10.017165.8200m g /LN a N O 283.190.499.9104.00.016966.2由表5看出:浸出液中铀质量浓度均随反应时间延长而提高;与未加催化剂的浸出反应相比,添加催化剂可提高浸出液中铀质量浓度及铀浸出率㊂催化剂加入量为100m g /L N a N O 2时,反应1d ,浸出液中铀质量浓度为78.1m g/L ,大于未添加催化剂反应3d 时铀质量浓度(77.9m g /L );催化剂加入量为200m g /L N a N O 2时,反应1d ,浸出液中铀质量浓度大于未添加催化剂反应7d 的铀质量浓度㊂铀质量浓度随浸出时间变化曲线斜率,可表征铀浸出反应速率㊂图1 浸出液中铀质量浓度随浸出时间的变化曲线由图1看出:添加催化剂N a N O 2可有效提高铀浸出反应速率,实现铀的强化浸出;且催化剂质量浓度越高,化学反应速率越大㊂2.4 催化浸出工艺参数的优化影响催化浸出的因素主要有O 2㊁N a N O 2㊁C O 2㊂以铀浸出率为试验目标,选择O 2㊁N a N O 2㊁C O 2为影响因素,以正交试验法对铀的催化浸出工艺参数进行优化㊂中性地浸采铀所用浸出剂O 2和C O 2质量浓度范围分别为200~300㊁300~500m g/L ,将该区间作为优选试验中O 2和C O 2质量浓度范围㊂由于催化剂在地浸采铀中尚无应用,因此,借鉴其他工业领域中催化剂用量,结合对催化剂的初步筛选结果,将N a N O 2质量浓度范围设定为ρ(N a N O 2)=100~300m g /L ,进行9组正交试验,O 2㊁N a N O 2㊁C O 2对应的因素水平见表6㊂试验条件:液固体积质量比5m L /1g ,反应温度为室温(20ħ),搅拌速度150r /m i n,反应时间7d ㊂正交试验结果见表7㊂表6 正交试验因素水平因素水平A ρ(O 2/(m g ㊃L -1)B ρ(N a N O 2)/(m g ㊃L -1)Cρ(C O 2)/(m g ㊃L -1)120010030022502004003300300500表7 正交试验结果试验编号因素水平浸出液中ABCρ(U )/(m g ㊃L -1)ρ(N O -2)/(m g ㊃L -1)浸出渣中w (U )/%U 浸出率(渣计)/%111298.61060.017066.02133112.03100.016267.63121109.02020.016966.24232107.03080.016068.05223113.02060.016966.26211110.01030.019161.87322113.02030.016167.88313100.01070.016966.29331124.03020.015768.6㊃963㊃湿法冶金2023年8月由表7看出:第9组试验,即300m g/L O2㊁300m g/L C O2㊁300m g/L N a N O2条件下,铀浸出率最高(68.6%)㊂为筛选最优工艺参数,对试验结果进行极差分析㊂A㊁B㊁C不同水平下K i及极差值(R)计算结果见表8,其中:K i(i取1㊁2㊁3)为该因素对应水平i下,不同浸出率的平均值;R为该因子各水平平均值中最大值和最小值的差㊂从R大小来看,对于催化强化浸出反应影响强弱的顺序为B>C>A㊂极差分析结果表明,铀浸出率随氧气浓度及催化剂浓度的升高而升高;极差分析优选的最佳因素水平为:A3B3C2㊂表8铀浸出率的极差分析结果%项目A B CK166.6064.6765.53K265.2765.3367.26K367.5368.0766.67R2.273.401.13影响大小较高显著较弱进一步开展极差最佳工艺参数浸出试验研究,以验证极差分析结果㊂试验条件同上,试验结果见表9㊂表9极差优选工艺参数下的浸出试验结果试验编号因素水平浸出液中A B Cρ(U)/(m g㊃L-1)ρ(N O-2)/(m g㊃L-1)浸出渣中w(U)/%U浸出率(渣计)/%93311243020.015768.6 103321323070.014270.6由表9看出:在极差分析优选工艺参数下,铀浸出率为70.6%,浸出效果最好㊂因此,确定最佳催化浸出工艺条件为O2㊁C O2㊁N a N O2质量浓度分别为300㊁400㊁300m g/L㊂3结论在中性地浸采铀过程中,加入催化剂N a N O2反应7d时的铀浸出率可提升16%以上㊂N a N O2㊁O2㊁C O2对浸出反应影响程度从高到低依次为N a N O2㊁O2㊁C O2,最佳催化浸出工艺参数为300m g/L O2㊁400m g/L C O2㊁300m g/L N a N O2㊂催化浸出可有效提高浸出剂的氧化性能及浸出反应速率,实现对铀的强化浸出㊂参考文献:[1]王西文.地浸采铀概述[J].铀矿开采,1996,20(1):1-12.[2]王永莲.地浸采铀工艺技术[M].长沙:国防科技大学出版社,2007:1-10.[3]吉宏斌,周义朋,孙占学,等.蒙其古尔铀矿床C O2+O2地浸浸出过程分析与探讨[J].有色金属(冶炼部分),2018(3):55-59.[4]杜超超,周义朋.C 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我国地浸采铀新技术的研究与开发
我国地浸采铀新技术的研究与开发王海峰1核工业第六研究所，湖南，衡阳，421001摘要：本文对我国地浸采铀新技术的研究进展进行了评述，着重介绍了成孔工艺、浸出液处理工艺、铀矿床地浸评价、溶浸范围控制与井场自动监控系统。
关键词：地浸采铀；成井工艺；溶浸范围；1 概述我国地浸采铀技术的研究可追溯到60年代末70年代初，自那时起我国一些科研单位的科技人员便投入了该项技术的研究与开发之中。
核工业第六研究所是我国从事地浸采铀研究与开发的最早科研单位，是我国地浸采铀技术的摇篮。
该所的广大科研人员凭着对新技术的执着追求，凭着忘我的努力奋斗，开创了今天我国地浸采铀研究与生产的大好局面。
我国地浸采铀技术的进步，渗透着他们辛勤劳动的汗水，我国地浸采铀生产的跃进，是他们科研成果的结晶。
我国的地浸采铀经历了从无到有，从研究、试验到工业生产的发展。
在科技技术的支撑下，建成了云南381试验矿山和新疆737地浸矿山。
在30年的科研与生产中，我们不断地探索，研究和开发了成井工艺、浸出液处理、井场监控、实验室试验、铀矿床地浸评价等一系列新技术。
正是这些新技术与生产融合在一起，使我国地浸采铀生产蒸蒸日上。
2 浸出液处理工艺2.1 硝酸盐淋洗硝酸盐作为淋洗剂最早用在独联体国家和捷克地浸矿山，硝酸盐不但在淋洗过程中是淋洗剂，但它仅适于酸法地浸[1]。
其优点是硝酸盐既可作为淋洗剂，又可作为饱和树脂氧化剂。
因此，采用硝酸盐作为氧化剂可做到吸附尾液的闭路循环。
使用中硝酸盐首先作为淋洗剂，将树脂上的铀淋洗下来，饱和树脂转变为硝酸根型树脂，然后利用硝酸根型树脂吸附时从树脂中转入吸附尾液的硝酸根作为浸出氧化剂，可不必再另加氧化剂，反应机理如下：2Fe2++NO-3+2H+─→ 2Fe3++NO-2+H2O6Fe2++NO-2+8H+─→ 6Fe3++NH+4+H2O2Fe3++UO2─→ UO22++2Fe2+我国于1996年开发硝酸盐作淋洗剂的工艺流程，并在矿山得到成功地应用，一直至今。
第七章 铀矿石的细菌浸出
搅拌（摇瓶）试验矿需将矿样 破碎至一定粒度（如-200目），取 一定量矿粉，加到1000ml烧杯（或 300～500mL三角瓶）中，并加入细 菌培养基制成含固量为5～10％的矿 浆。在搅拌下，用稀酸中和矿物碱 性并酸化至所需pH值，然后接种入 细菌，进行搅拌浸出（或塞上棉塞， 臵于恒温摇床上振荡浸出）。
3.4 现场试验
扩大试验是用放大的设备和试验规模对小 型试验中得到的工艺参数进行考察和验证。搅 拌浸出，每次用矿量为50～100kg，渗滤浸出 和堆浸，每次用矿量为500—1000kg。试验所 用设备尽量采用工业试验或工厂所用设备形式。 搅拌浸出可用不锈钢或搪瓷反应器及帕丘卡浸 出槽，在设备上装有液气计量仪表及连续测定 酸度、电位和温度等参数的仪器。堆浸和渗滤 浸出应尽量模拟工业生产中用的场地及设备进 行试验。
2、细菌浸出与铀矿石矿物学
细菌浸出的一个重要方面是铀 本身的矿化作用，表7-1列出了各种 铀矿石进行生物浸出的结果。据此 可以认为，氧化物、磷酸盐、硫酸 盐和碳酸盐矿石比较适合生物浸出， 而硅酸盐矿石则难以甚至不可能进 行生物浸出。
表7-1 各种铀矿石的生物浸出
铀 矿 石 沥青铀矿 UO2 化 学 组 成 细菌浸出的 程度 +
浸出液定时取样，分析其中的金属 浓度、酸度、电位、 及 其他成分的含量，根据分析情况，决定 循环浸出时间和更换浸出剂的次数，直 至达到所要求的浸出率为止，浸出结束 时，用一定体积酸化水洗涤矿石柱，洗 出矿层中存留的部分浸出液，然后卸下 矿石，烘干并磨细后取样分析，测定浸 出渣中金属及其他组分含量，根据浸出 渣分析结果。
在试验中控制浸出介质酸度，用稀硫 酸调节，使之恒定，记下所用酸量。在浸 出期间，每隔一定时间(1～7d)用吸取上清 液的办法取一次样，记下每次取样体积。 样品送分析，测定其中的金属含量、总铁 及亚铁、电位、pH和 浓度等。用加入 酸化水或培养基的办法补充每次取样的体 积，用加入蒸馏水的办法补充蒸发所损失 的水分。浸出结束时，过滤出浸出渣，将 浸出渣洗涤后臵于110℃下烘干至恒重，然 后分析其中金属和其他组分含量。
江西某铀矿床细菌槽浸实验研究
部直径 ４ｃ ５ｍ，高 ８ ｃ ０ｍ，底 部设 通 气孔 ，提 供 细菌
存 活所 需 氧气 ，为使 曝气 均 匀 ，通气 孔成放 射 性分 布 。充气 管既 可 以充气 又可 以放 液 ，每加 入放 出菌
液 一次 称 为浸 出一 次或 一个 回次 。实 验 温度用 恒 温
实验 采用 充 气 式槽 浸 ，桶 顶 部 直径 ６ｃ ０ｍ，底
高 峰 高 柏 郑志宏 吴为荣
（ 东华理 工学 院 ・ 州 ３ ４ ０ ） 抚 ４ ０ ０
摘 要 ：在实验条件下进行 了 ４次细菌槽 浸浸 铀实验 ，对 菌 液等 速浸 出 ，菌液 、属液 不等速 浸 出，
循环属液等速浸 出作 了对 比。实验结果表 明不等速浸 出可 以更快进入 细菌浸 出后期 ；属液循 环使用确实
灰石 、萤石 、石 英 、水 云 母 、钠 长 石 、绿 泥 石 等 ，
矿石 中常 见 的金 属矿 物有 黄铁 矿 。矿石化 学组 成见
表 １ 。
泡时 间和浸 出效率 之 间的关 系 ， 旨在 为后 续 的大规
裹 １ 矿 石 组 分 质 量 分数 （ ）
１ ２ 实验 装置 和条 件 ．
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｒｕ ｌａ ｈ ｎ Ｖａ ｅ ｃ ｉｇ Ｎｏ － ｎ ｆ ｒ ｖ ｌ ｃ ｔ ｅ ｃ ｉ ｇ Ｕ ｎ ｆ ｒ ｖ ｌ ｃｔ ｅ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｂ ｃ ｅ ｉ ｍ ｅ ｃ ｉ ｇ ｔｌａ ｈ ｎ ｎ ｕ ｉ ｍ ｅ ｏ ｉｙ ｌ ａ ｈ ｎ ｏ ｉ ｍ ｅｏ ｉ ｌａ — ｏ ｙ
收 稿 日期 ； ０ ６ ０ — ２ ２０— ５ ９
作者简介 ： 高峰 男 东华理工学院土木与环境工程学院研究生
装 置 控制在 ２ ℃～２ ℃。 ｏ ５
微生物技术在铀矿堆浸中的应用研究
微生物技术在铀矿堆浸中的应用研究铀矿堆浸是一种利用微生物技术进行铀浸取的工艺过程。
微生物技术在铀矿堆浸中的应用研究主要包括利用微生物促进铀矿石氧化和浸出、微生物降低堆浸条件要求、微生物对堆浸影响研究等方面。
首先，微生物可以通过氧化作用促进铀矿石中的铀氧化成U(VI)离子，然后铀可以通过浸出作用从矿石中被溶解出来。
微生物氧化铀矿石的研究主要包括利用自然降解微生物种群和经过改造的铀氧化细菌，通过分离和培养等方法进行。
通过研究微生物对铀矿石氧化的作用机理和影响因素，可以优化铀氧化的工艺条件，提高铀的溶解率。
其次，微生物可以降低铀堆浸过程中的条件要求，提高矿石的可浸性。
传统的铀堆浸过程需要高温、高浓度酸和长时间的反应，这些条件对设备的耐腐蚀性和能耗要求很高。
而微生物堆浸则可以在较低的温度和酸度条件下进行，大大降低了工艺的成本和环境污染。
此外，微生物在堆浸过程中还能促进铀溶解物的搬运和迁移，进一步提高了铀的浸出率。
最后，微生物对堆浸系统中的复杂微环境有很大的影响。
研究微生物在堆浸过程中的生态学行为、代谢产物和生长规律，有助于进一步优化堆浸过程。
此外，微生物对堆浸性能的影响也需要进行深入的研究，包括微生物种群结构、代谢产物与堆浸效果的关系等方面。
综上所述，微生物技术在铀矿堆浸中的应用研究具有重要的意义。
通过深入研究微生物在铀矿堆浸中的作用机理和影响因素，可以优化堆浸工艺条件，提高铀的溶解率和浸出率，从而为铀矿资源的高效利用提供了新途径。
微生物技术的应用还可以降低堆浸过程的条件要求和环境污染，具有良好的经济效益和环境效益。
未来的研究可以进一步深入微生物对堆浸系统的影响，提高堆浸工艺的稳定性和高效性。
铀矿石微生物堆浸技术浅议
铀矿石微生物堆浸技术浅议
铀矿石微生物堆浸技术是一种将微生物应用于铀矿石浸出中的
新技术，其主要原理是通过微生物代谢作用使铀矿石元素得到溶解，从而提高铀的浸出率。
该技术具有操作简单、环保节能等优点，在铀矿采选过程中具有广阔的应用前景。
铀矿石微生物堆浸技术中，微生物主要包括硫酸化细菌、酸性杆菌和放线菌等，这些微生物可以在铀矿石表面形成生物膜，并通过代谢作用将铀矿石中的铀元素溶解出来。
同时，堆浸技术中还需要控制pH值、氧气含量、温度等因素，以保证微生物的作用效果。
铀矿石微生物堆浸技术相比传统铀矿石浸出技术，具有以下优点： 1. 环境友好。
传统铀矿石浸出技术中，常用氰化物、硫酸等有
毒化学品，容易造成环境污染。
而铀矿石微生物堆浸技术中，微生物代替了有毒化学品，不会对环境造成危害。
2. 能耗低。
传统铀矿石浸出技术中，需要高温、高压等条件，
能耗较高。
而铀矿石微生物堆浸技术中，微生物在常温下工作，能耗大大降低。
3. 操作简单。
铀矿石微生物堆浸技术中，主要是培育适宜微生
物和控制堆浸条件，操作较为简单，不需要高端的设备和技术。
4. 适用范围广。
铀矿石微生物堆浸技术适用于各种类型的铀矿石，可以在自然界中广泛存在的微生物资源上开展研究和应用。
综上所述，铀矿石微生物堆浸技术具有诸多优点，在铀矿采选领域具有广阔的应用前景。
未来需要进一步研究和开发相关技术，以推
动该技术的应用和发展。
铀尾矿堆中优势细菌的分离鉴定及其对铀矿浸出的影响
铀尾矿堆中优势细菌的分离鉴定及其对铀矿浸出的影响微生物浸矿作为一种新型的、节约成本的、环境友好的浸矿技术,已经在各种浸矿工艺中得到广泛应用。
但是,影响生物浸矿的因素复杂多样,其中工艺因素的合理调控与菌种的耐受性便是急需解决的难题。
因此,筛选与培育对铀等低放射性核素有较强耐受能力及浸出能力的微生物,对研究生物浸铀的基础理论有很强的指导作用。
本试验从中国广东省韶关市某露天铀尾矿堆中筛选分离出耐铀优势细菌,利用形态观察和16S r DNA基因序列比对方法对该优势细菌进行菌种鉴定,对其进行生长曲线测定并讨论不同的生存因子对其生长的影响,然后探讨了不同影响因素下该优势细菌的耐铀能力及铀浸出能力,并利用SEM和FTIR技术对细菌耐铀性进行机理分析。
菌种鉴定结果显示,该优势细菌为苏云金杆菌,简称Bt。
初步认为,0~5 h为停滞期,5~27 h为对数期,27~43 h为稳定期,然后过渡到衰亡期。
对细菌生长因子的研究试验发现,接种量为4%时该细菌在p H=4.0~10.0、温度为15℃~40℃和Na Cl浓度小于60 g/L的溶液中均能生长。
耐受性试验中发现,接种量、p H值、铀离子的初始浓度等都会影响细菌的耐铀能力,细菌接种量越大铀耐受性越强,最优p H值为6.0~8.0,当接种量为25%、温度为30℃、初始p H=4.0时,该菌最低抑制铀浓度为150 mg/L。
在低浓度铀废水处理中,该细菌表现了较高的去除率,24 h时达到79.49%。
探索试验中与硫酸浸出相比,该细菌对铀的浸出有促进作用,10 h时浸出率达77.93%,同比酸浸高出近40%。
在细菌浸铀试验中,体系p H值越靠近细菌的最佳生长p H值,铀的浸出率越高,初始p H=7.0时,铀浸出率为70.51%;矿浆浓度对细菌浸铀的影响较大,当矿浆浓度小于7.5%时,铀的浸出率达68.05%,大于7.5%时,最高铀浸出率为24.13%。
菌体量对铀浸出有一定的影响,细菌液/培养基的体积比为1:3时效果最佳。
铀矿石成分对铀的细菌浸出影响研究
通过驯化培养后 ， 可适应环境变化． 细菌堆浸铀工艺中 ， 细菌的活性是影响堆浸
效果最关键的因素之一． 铀矿石经过浸出后 ， 出 浸
液的复杂成分将影响细菌的活性． 本文进行 了氧 化亚铁硫杆菌柱浸和耐性实验 ， 过柱浸实验探 通
讨铀矿石 中的黄铁矿对氧化 亚铁硫杆 菌浸 出影
细菌浸出难浸铀矿石或低品位铀矿石中的铀 在工艺上可行 ， 能缩短铀浸出周期 ， 提高浸出率．
Ｏ 引言
国内外微生物浸出在铜 、 、 铀 金等金属的提取 方面已广泛应用¨ ２ 加拿大细菌浸铀产量 占其 Ｉ． 】
铀生产总量的 １％ ～ ０ ； ０ ２％ 法国的埃卡勃耶尔铀 矿改为细菌浸出后 ， 铀年产量 由原来 的 ２ 增至 ５ｔ
３ ． ５ｔ
当铀矿石中含有黄铁矿时 ， 还可降低 酸耗． 此外 ，
中图分类号 ： ｌ． ２ １２ 文献标识码： Ｂ
Ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ａ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｕ ｎ ｎ Ｂａ ｔｒａ Ｌ ａ ｈ ｎ ｎ ｅ ｃ ｆＵｒ ｎ ｕ Ｏｒ ｓ Ｃｏ ｓｉ ｅ ｔｏ ｃ ｅ ｉ ｅ ｃ ｉ ｇ ｌ ｔ
Ｌ Ｕ Ｙ ｎ －ｕ Ｚ Ｕ Ｑｕ ｎ Ｚ Ａ Ｇ ｈ ｎ － Ｉ ｉｇｊ ， ＨＯ ａ ， Ｈ Ｎ Ｓ ｅｇｌ ｉ ｉ
维普资讯
第２誊第４… Ｑ ０ ！ 期 生
学报（ ｃｎ ａ Ｊ ｒｌ ｆ 南华大学 ｅｉ（然科学版） ｏｎ ａ ｕ ｎ ｒｔ自 ｉｃ ｄＴ ｕ ａｏＮｎ ａＵｉ ｓｙＳ ｅ ｅ ｎ ｈ ｖ
Ｖ１０Ｎ． ０２ ｏ４ ．
Ｄｅ ． Ｏ ６ ｃ２ ０
２ ２Ｏ ＨＳ ４ （） １
氧化亚铁硫杆菌柱浸实验 ： 内径 １０１１ 柱 ５ １ ， １１ １ 装柱矿石重量 ｌ ｇ 矿石粒度为 一１ ｍ， Ｏｋ ， ０ｍ 溶浸 剂为氧化亚铁硫杆菌和硫酸． 定期测定浸出液 的
铀矿湿法浸出试验研究
细菌浸矿因成本低、投资少又无环境污染而引起了国内外研究者的广泛关注，已成为当今非常活跃的研究领域，特别是在回收低品位、难处理金属矿方面，细菌浸出具有其独特优势。
在铀矿石浸出工艺中通常采用硫酸浸出，双氧水常被用作氧化剂以达到强化浸出的目的，但由于其费用昂贵、具有腐蚀性等缺点而逐步被别的氧化剂代替。
细菌由于能够氧化黄铁矿产生硫酸，不仅能作氧化剂，还能节省部分硫酸而被广泛研究。
本文针对某硬岩铀矿品位低、浸出率不高、浸出时间长的特点，在我国首次进行了铀矿原地破碎细菌浸出现场试验研究，用细菌代替双氧水作氧化剂进行了强化浸出，取得了良好的试验结果。
一、材料（一）菌种试验所用菌种从铀矿山酸性矿坑水中取得，经过不断筛选、驯化得到。
（二）矿石试验所用矿石的类型为隐爆角砾岩型、花岗岩型和安山岩型，其中隐爆角砾岩型为矿床的主要矿石类型，占矿床总储量的95%以上。
矿石共生组合有铀-黄铁矿、铀-赤铁矿、铀-萤石、铀-方解石、铀-绿泥石等，矿石化学成分见表1。
表1中数据表明，试验所用矿石含有黄铁矿，有利于细菌的生长、繁殖，对浸出有利；但矿石中F－含量较高，对细菌浸出造成不利影响，应考虑细菌的驯化培养。
二、细菌浸出机理现场扩大试验是用放大的设备和试验规模对小型试验中得到的工艺参数进行考察和验证。
在室内硫酸、双氧水、细菌对比浸出试验所得到的试验结果基础上开展现场试，室内浸出试验结果见表2。
现场试验一方面利用细菌在地表将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；另一方面，利用经过驯化培养的细菌注入矿体，使细菌粘附于矿石微粒上，并氧化矿石中的黄铁矿，产生硫酸高铁和硫酸。
两方面共同作用，从而提高金属铀的浸出率、缩短浸出时间，节省部分硫酸。
现场试验方法是将驯化培养好的菌种与溶浸液一同注入矿体，参与矿石的浸出过程。
主要化学反应方程式为：浸出率/%浸出条件液计渣计10g/LH2SO476.9 77.3 10g/LH2SO4＋0.4g/LH2O298.7 99.5 10g/LH2SO4＋细菌98.2 99.4三、试验方法原地破碎浸出采铀工业试验中，通过计算机模拟，装入适量炸药，采用原地爆破将铀矿石破碎至一定粒度（－150mm粒级约占75%），形成自然矿堆，将含有微生物的溶液喷淋到矿堆顶部，溶液渗入矿堆中，浸出矿石中的金属铀。
大流量、低浓度地浸采铀浸出工艺试验
大流量、低浓度地浸采铀浸出工艺试验王海峰（核工业北京化工冶金研究院，北京 101149）摘要：讨论了影响地浸采铀浸出液铀浓度和钻孔抽液量的因素，结合现场试验在我国首次探索大流量、低浓度浸出工艺，并对其可行性提出看法。
关键词：大流量；低浓度；地浸采铀；浸出工艺1 大流量、低浓度浸出工艺的提出1957年美国学者提出地浸法开采铀矿床的想法，但是,较为系统地开展地浸采铀试验研究始于20世纪60年代初[1]。
1961年，美国犹他州建筑和采矿公司首先在怀俄明州Shirly Basin的一个铀矿床采用酸法进行了半工业试验，并于1963年至1968年间组织了小规模的生产，从而拉开了地浸采铀工业生产的序幕。
在此时期，乌克兰也同时开展了地浸采铀试验。
地浸采铀技术试验得到成功后，它的应用便迅速在世界范围内扩展，美国、捷克、保加利亚、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦等都不同程度地应用地浸采铀技术开发铀矿床。
我国也在上世纪70年代初开展地浸采铀试验。
在这些国家的地浸矿山生产中，钻孔抽液量一般在4m3/h左右，浸出液铀浓度在40mg/L 以上，这些指标或多或少成为设计依据。
本世纪初，乌兹别克斯坦专家来中国工作时，针对浓度低的某矿床，建议增大抽液量来弥补，以保证单孔月产金属量，即所谓大流量、低浓度的浸出工艺，这也是我国地浸工作者首次引入大流量、低浓度浸出工艺的概念。
大流量、低浓度的浸出工艺虽然尚无确切的定义，但它毕竟是针对目前绝大多数地浸矿山生产时的抽液量和浓度指标提出的。
因此，可以理解为抽液量在8m3/h以上，浸出液铀浓度在40mg/L以下。
2 流量与浓度概念的内涵这里提及的流量是指钻孔抽液量，浓度指浸出液铀浓度。
在地浸采铀工程中，诸如浸出液铀浓度、钻孔抽液量、矿层渗透系数、井距、矿体埋藏深度、矿石品位与平米铀量、矿石矿物成分和岩石化学成分及液固比等，都是影响地浸矿山经济效益的因素。
钻孔抽液量在自然条件上直接决定于矿层渗透系数，在工艺上与钻孔结构、施工技术、过滤器性能有关。
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第３ ０卷第 ４期
２１ ００年 Ｏ ８月
矿 冶 工 程
ＭＩ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ ＥＴＡＬＬＵＲＧＩ Ｍ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖ０ ． Ｏ Ｎ ４ １３ ｏ Ａｕ ｕ ｔ ０１ ｇ ｓ ２ ０
地 浸 采铀 细 菌浸 出试 验研 究①
王清良 ， 胡鄂 明 ， 李锦 鹏 阳奕汉。 蒋小辉 徐益群 邱冠周 ， ， ， ，
需另外补充 ； 用细 菌作 氧化剂不但 能达到氧化 Ｆ 的 目的 ， ｅ 还能提 高浸 出液 中金 属铀浓度 和金 属铀的浸 出率 ， 且对 环境 无副作用 ，
具 有 较 好 的应 用 前 景 。 关 键 词 ： 浸 采铀 ； 岩 铀 矿 ； 菌 浸 出 地 砂 细
中图分类号 ： Ｄ ２ Ｔ ９５
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ： ２ ３— ０ ９ ２ １ ）４— ０ ５一 ４ ０５ ６９ （０００ ００ ｏ
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菌（ ） Ｔｆ 进行 试验 。室 内外 ２年多 的试验证 明 ： 生物反应器细 菌固定效 果好 、 氧化效率 高 、 构简单 、 结 操作 方便 、 成本低 ； 细菌经过 驯
化后 ， 能适应新疆低温条件 和地浸采铀溶液环境条件 ， 在正常连续 细菌氧化工 艺 中， 地浸 采铀溶 液成分 可作 为细菌 的营养 物质 ， 不
ＷＡ Ｇ Ｑ ｎ ．ａ ｇ，， － ｎ Ｉ ｉ—ｅ ｇ ，Ｙ Ｎ ｉ ａ ＪＡ Ｇ Ｘ ａ—ｕ ， Ｕ Ｙ —ｕ 。 Ｉ ｕ ｎｚｏ Ｎ ｉｇ１ ｎ ＨＵ Ｅ ｍｉｇ ，Ｌ ｎｐ ｎ Ａ Ｇ Ｙ ． ｎ ， Ｉ Ｎ ｉ ｈ ｉ Ｘ ｉ ｎ ，Ｑ Ｕ Ｇ ａ — ｕ ｉ Ｊ ｈ ｏ ｑ ｈ （ ．Ｓｈ ｏ ｏ ｎｒｌ Ｐｏｅ ｉ ｎ ｉ ｎ ｉ ｅｉ ，Ｃ ｎｒｌＳ ｕｈ Ｕ ｉ ｒ ｔ ，Ｃ ａ ｇｈ ０ ３ ｕ ａ ，Ｃ ｉａ １ ｃｏｌｆ Ｍｉ ａ ｒｃｓ ｎ ａ ｄ Ｂｏ ｇｎ ｒ ｇ ｅｔ ｏ ｔ ｎ ｅ ｉ ｅ ｓ ｓｇ ｅ ｅ ｎ ａ ｖ ｓ ｙ ｈ ｎｓａ ４ ０ ８ ，Ｈ ｎ ｎ ｈｎ ； １
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（ ．中南 大学 资源加工与生物工程学院 ， １ 湖南 长沙 ４０ ８ ２ １０ ３； ．南华大学 核资源 与核燃 料工程学 院 ， 湖南 衡 阳 ４ １０ ； ．新疆 中核天山铀业有 限 ２０ １ ３ 公 司， 新疆 伊宁 ８ ５０ ） ３ ００
摘
要： 对新疆某采 区铀 矿石 进行了细菌浸 出试验研究 。利用 自行设 计加工的生物 反应器 ， 采用经 过驯化 培养后 的氧化亚铁硫杆
ｓｌ ｄ ｓ ｎ ｄａ ｄｓｌｍａｕａ ｔｒｄｂ ｃ ｒ ｌｅｃｏ ｉ ｅｄ ｍ ｓ ｃｔ ｎ ｕｔ ａ ｄＴ ｉ ａ ｉｕｆｒ ｏｉａ ｓ Ｔｆ ． ｅ ．ｅｉ ｅ ｎ ｅ － ｎ ｆｃ ｅ ａｔｉ ａｔ ｗｔ ｔ ｏ ｅｔ ａｅ ａｄｃ ｌｖｔ ｈｏ ｃ ｌｓ ｒ ｘｄ ｎ （ ｆ ｇ ｆ ｕ ｅａｒ ｒ ｈｈ ｉ ｄ ｉ ｅ ｂ ｌ ｅｏ ）