溶浸采铀知识点汇总
铀资源地质学复习资料
铀资源地质学复习资料铀资源地质学复习资料四价铀矿物：在化学成分上既含有四价铀，又含有六价铀，在结构上以U4＋基本结构单元的矿物。
六价铀矿物：在化学成分上以六价铀为主，在结构上以铀酰—阴离子结合为基本结构单元的矿物。
变生作用（非晶化作用）：系指在铀、钍衰变过程中放出的射线作用下和核裂变碎片的作用下某些含铀、钍矿物的晶体结构遭到破坏从而呈非晶态的现象。
变生矿物：内部结构遭到破坏，但仍保持着晶体外形的矿物。
多型性：是一种特殊类型的同质多象，是指化学成分相同的物质，形成若干种仅仅在层的堆积顺序上有所不同的层状晶体结构的现象。
放射性：系指铀、钍、镭等元素的原子核能自发地蜕变为另一种原子核，同时释放出α、β、γ射线的现象。
岩浆铀矿床：又称侵入体内型或正岩浆铀矿床。
系指通过岩浆结晶分异作用直接富集形成的铀矿床。
伟晶岩型铀矿床：系指经结晶分异的残余酸性熔浆（极少为碱性熔浆）经冷凝结晶和气成交代而形成铀矿床。
热液铀矿床：是指由不同成因的含铀热水溶液，以及它们的混合热液，在适宜的物理化学条件下及各种有利的地质条件下，经过充填和交代等方式形成的铀的富集体。
蚀变围岩：因热液交代作用而引起的围岩变化称为热液蚀变，而蚀变后的岩石称为蚀变围岩。
火山岩型铀矿床：是指在成因上、时间上和空间上与火山岩密切相关的铀矿床。
铀黑：含氧系数为2.70-2.92的粒状晶质铀矿同质多像：相同化学成分的物质在不同的地质条件（如T，P）下可以形成不同的晶体结构，从而成为不同的矿物。
类质同像：矿物晶体结构中的某种原子或离子可以部分地被性质相似的它种原子或离子替代而不破坏其晶体结构的现象；填空：１、铀在地壳的存在形式主要有三种：铀矿物形式、类质同象置换形式、分散吸附状态形式2四价铀矿物稳定存在的环境条件：还原条件、六价铀矿物稳定存在的环境条件：氧化条件３、铀元素的放射性同位素是：铅４、产铀花岗岩的化学成分特点：酸度大、碱质高、铝过饱、暗色组分少、铀含量高５、不整合面型铀矿床的主要层位的时代是：古元古代６、含铀热液中的来源通常包括：岩浆来源、地下水来源、变质热液来源和构造热液来源７、列举出四种以上当今世界最具工业意义的铀矿床类型：砂岩型、不整合面型、岩浆型、角砾杂岩型８、碳硅泥岩型铀矿床的成因类型分三种：成岩型、淋积型、热造型９、四种工业铀矿物主要是：晶质铀矿、沥青铀矿、钛铀矿、铀石等１０、不整合面型铀矿床的主要产地是加拿大和澳大利亚１１、碳酸泥岩型铀矿床“二带一区”的分布具体是南秦岭成矿带、江南成矿带和华南成矿带１２、铀在各种变质岩中含量的变化规律是随变质作用的加深铀含量逐渐降低１３、国际原子能机构将砂岩型铀矿划分为卷状亚型、底河道亚型、板状亚型和前寒武纪亚型１４、铀在外生作用中主要的迁移形式有离子形式、机械破碎屑物形式和有机络合物形式。
第二章核燃料提取与纯化
(1)铀黑
其主要化学组成为：UO3>9.8－40.4%，UO2微量 －11.7%，ThO2< 3%。 铀黑也是提取铀的重要原料，通常与原生铀矿 物一起开采。
(2)铀云母类矿物
其化学通式为： R(UO3)2· (MO4)2· n H 2O 式中，R——Ca，Cu，Fe，Ba，K等元素 M——P，As，V等元素 n——矿物结合水分子的数目 由此可见，铀云母类矿物是六价铀的磷酸盐、砷 酸盐或矾酸盐。
磨矿流程
磨矿产品的粒度由矿石中铀矿物赋存的粒度 而定。为了使铀矿物充分暴露，通常需要把铀 矿石磨到200目（0.074 mm）占50 % 以上。控 制磨矿产品的合适粒度，既避免过粉碎造成泥 化，又可以降低能耗。 30mm
粗磨 细磨 超细磨
0.15 mm ~ 3mm 0.02 mm ~0.15mm
< 10μm ，通常为0.05μm ~ 1μm
浸出体系
酸性溶液浸出
铀 矿 浸 出
碱性溶液浸出 盐溶液浸
细菌浸出
1酸法浸取
硫酸浸出
其反应式为： UO3 H 2 SO4 UO2 SO4 H 2O
UO2 SO4 SO
2 4
[UO2 (SO4 )2 ]
2
2 [UO2 (SO4 )2 ]2 SO4 [UO2 (SO4 )3 ]4
选矿
使铀矿物和脉石矿物尽可能分离，以便充分、合理 和经济地利用矿产资源。 提高需要加工的铀矿石的品位，减少需要 加工的铀矿石量，降低铀矿加工成本。 使伴生元素的矿物与铀矿物分离，达到综 合回收的目的。 减少消耗浸出剂（酸或碱）的脉石矿物，降 低浸出剂的消耗。
由铀矿物在矿 石中分布的不 均匀性决定的
选 矿 目 的
铀矿浸出简介
铀矿浸出铀矿浸出(leaching of uranium ores)用浸出剂把矿石中的铀选择性溶解到溶液中而能与大部分伴生杂质分离的铀提取过程。
这是铀提取的一道重要工序。
浸出方法按所用浸出剂，分为酸浸出和碱浸出；按浸出矿块的大小和浸出方式，分为搅拌浸出、堆浸和就地浸出等。
通常要根据矿石的特性和技术经济条件选择浸出方式。
常规铀矿石的浸出通常属搅拌浸出。
铀在矿石中以正四价和正六价的化合物形态存在，无论是用酸浸出还是碱浸出，铀都必须先氧化成正六价后才能被溶解，因此浸出时需添加氧化剂。
铀的浸出速度受扩散过程控制，与试剂浓度、浸出温度、矿粒表面积以及矿粒内铀离子通过溶液到固体表面的扩散速度成正比。
酸浸出常用稀硫酸溶液作浸出剂，也可以用硝酸或盐酸溶液。
硫酸具有浸出能力强、价廉、可浸出较粗矿粒、浸出温度低、浸出时间较短的特点，但浸出液含杂质较多。
用硫酸溶液浸出时，铀以铀酰离子的形式转入溶液，与硫酸根形成多种配离子：铀矿石中一般都伴生有铁的化合物，酸浸出过程中只需加入适量的氧化剂，使Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+便能将UO2氧化成[UO2]2+而转入溶液。
工业生产中常用二氧化锰(软锰矿)或氯酸钠作为氧化剂。
当控制浸出液中的氧化还原电位在-400～-500mv及Fe3+浓度超过0.5g/L时，铀几乎全部氧化成六价：铀矿的酸浸出通常是在几台串联的搅拌槽(见浸出槽)中进行的。
将铀矿磨细至小于0.5mm的粒级，在矿浆的液：固≈1、pH≈1、浸出温度约333K的条件下，浸出3～6h，铀浸出率在90%以上。
为减少酸用量可采用两段逆流浸出(见连续浸出)、或低酸(恒酸)长时间浸出。
难处理铀矿有时采用加压酸浸出(见加压浸出)或在浸出前经过焙烧预处理。
含硫化物的铀矿细泥可采用加水自氧化加压浸出。
碱浸出常用碳酸钠或碳酸铵作浸出剂。
在氧化条件下，铀以[U02(C03)3]4-形态转入溶液，同时产生0H-：0H-的增高会使部分[U02(C03)3]4-重新转入沉淀，造成铀的损失。
溶浸采铀(矿)技术教案——第四章 浸出液中金属的提取
溶浸采铀（矿）技术教案第四章浸出液中金属的提取在溶浸采矿中，经过浸出，矿石中的有用组分进入浸出液中，有用组分的含量均较低。
通常，铀的含量为每升十到几百毫克，高的也不过几克；铜的含量为每升几克到十几克，高的也只有几十克，而杂质的含量却较高，如游离的硫酸及铁、磷、、铝、锰、钒、钙、镁、硅、钼等。
此外，还有泥质，羟类有机质等。
浸出液中有用组分的提取，其实质是创造条件使溶液中各种离子不稳定，通过一定的工艺手段，使有用组分和混在一起的有害杂质分开，并予以清除。
这些手段包括加人某种试剂，铁、锌等置换，离子交换树脂吸附，活性炭吸附，溶剂萃取或者对电极施加电压通以电流等。
这些手段随浸出液的性质不同而分别采用，现分述之。
1 铀的提取从铀的浸出液中提取铀的方法有化学沉淀法、离子交换法和有机溶剂萃取法。
化学沉淀法存在生产工序多，工艺复杂，生产效率低，化学试剂和材料消耗量大，回收率低及化学浓缩物中铀含量不高(一般20％～40％)等缺点，目前除处理碱浸液尚有应用外，工业生产中已被离子交换法和有机溶剂萃取法所代替，这两种方法技术是经济而有效的，并成为标准工艺。
离子交换法，又称树脂吸附法。
它是浸出液中某种离子与固体离子交换剂(树脂)的可交换离子之间的化学置换过程。
它的优点是：①选择性好。
能获得纯度较高的铀化学浓缩物；②既能从清液中提取铀，也可从矿浆中提取铀，这很适用于溶浸采铀法的吸附；③离子交换树脂能反复使用；④化学试剂和材料消耗量少；⑤吸附尾液可返回使用。
有机溶剂萃取法，简称萃取法。
它是用一种与水不相混溶的有机溶剂与含铀的浸出液相互接触，将浸出液中的铀提取到有机溶剂中，与浸出液中的杂质分开，以达到提取和纯化铀的目的。
萃取法与离子交换法一样，对铀的选择性能好，同时对铀的萃取速度，容量和纯度(一定条件下)方面超过树脂吸附法，但只适用于清液、富液和杂质含量低的浸出液。
两种提取方法的选择原则是：一是浸出液中铀浓度的高低；二是浸出液的性质，即是清液还是矿浆。
第八章 原地浸出采铀
缺点：
①对矿床水文地质条件要求苛刻； ②各种管线较多，维护工作量大； ③存在对地下水环境污染问题 。
3 原地浸出矿床条件评价
• 3.1 • 3.2 • 3.3 • 3.4 • 3.5 • 3.6 • 3.7 岩性及铀的存在形式 矿石品位、厚度及埋深 矿体形态及赋存位置 含矿层顶底板岩性 地质构造 水文地质条件 矿石特性
•①必须是疏松砂岩型铀矿床，矿石疏松，裂隙发育； •②矿体须处于含水层中，含矿层上、下要有隔水顶、底板，即有承压水； •③矿石具有一定的渗透性，且矿层的渗透性远大于围岩的渗透性；
•④矿物成份简单，容易浸出；
•⑤含矿层厚度与含矿含水层厚度的比值小于0.5； •⑥矿体埋深最好小于300m，品位大于0.01%； •⑦矿区最好远离城区（>15km），或处于居民生活区下游； •⑧交通方便。
第八章 原地浸出采铀
•1 •2 原地浸出采铀的内涵及工艺流程 原地浸出采铀技术的适用范围及 •7 •8 浸出液的提升 地浸矿床的开采顺序及开
• 优缺点 •3 •4 原地浸出矿床条件评价 钻孔工程
• 拓工程
•9
• 10 • 11
地浸矿山的工作设施
矿山的环境监测及评价 地浸技术经济评价
•5
溶浸液的配方与使用方法
④地下水流速度及流向：地下水水力坡度较小，流速较慢，有利于地 浸开采和环境保护。
⑤地下水物理化学性质：掌握地下水的各种成份浓度对合理配制溶浸 液和浸出液的处理有帮助。地浸采铀要求：地下水矿化度一般小于5g/L， 以1～2 g/L最好，pH为中性，水温10～20℃最好。
4 钻孔工程
钻孔工程是地浸采铀的主要工程，也是地浸采铀中三大关
地浸钻孔有3种：抽液孔、注液孔、观测孔。抽液孔﹕注
铀的浸取技术有哪些原理
铀的浸取技术有哪些原理
铀的浸取技术主要有溶剂浸取技术和熔盐浸取技术两种。
1. 溶剂浸取技术：
溶剂浸取技术是利用有机溶剂与铀矿石中的铀化合物发生化学反应，并通过相溶液分配系数差异，将铀从矿石中转移到有机相中的一种分离提取技术。
常用的有机溶剂有二酮类化合物、萘和醇等。
该技术的原理是通过有机溶剂与铀矿石中的铀化合物发生络合反应，形成络合物，从而实现铀的提取和分离。
2. 熔盐浸取技术：
熔盐浸取技术是利用铀矿石在高温下与熔盐反应溶解，然后通过浸出液中铀的物理和化学性质的差异，实现铀的提取和分离的一种技术。
常用的熔盐体系有氯化钠-氯化钇、氯化铵等。
该技术的原理是利用熔盐中的化学反应溶解矿石中的铀化合物，然后通过化学反应、离子交换等过程将铀从熔盐中转移到其他溶液中，最终得到纯铀。
这些技术都是通过合理选择溶剂和熔盐，利用溶剂或熔盐与铀矿石中的铀化合物发生化学反应，从而实现铀的提取和分离。
第15章 地浸采铀
第十五章地浸采铀第一节地浸采铀的经济价值地浸采铀与常规采矿相比，具有如下优点：（1）基建投资少，建设周期短，生产成本低，劳动强度小；（2）不必建造和管理尾矿堆及尾矿库；（3）环境保护好，基本不破坏农田和山林，环境污染大为减轻；（4）从根本上改变了生产人员的劳动和卫生保护条件；（5）使繁重的采矿工作“化学化”、“工厂化”、“全自动化”；（6）能充分利用资源，例如，对于那些规模小、埋藏深、品位低的矿体，采用常规开采时可能不经济，或技术上不可行，而采用地浸法却是经济可行的。
虽然地浸采铀具有以上优点，但是作为一种特殊的铀矿开采方法，它的应用有一定的局限性，因此也存在一些缺点：（l）只适用于具有一定地质、水文地质条件的矿床；（2）如果矿化不均匀，矿层各部位的矿石胶结程度和渗透性不均匀或矿石中部分有用成分难以浸出，这些都将影响开采的技术经济指标；（3）存在对地下水环境造成污染的问题，因此需要对地下水进行治理。
一、地浸产品成本对生产天然铀而言，地浸产品成本一般要比用其它采冶方法生产的产品成本低30－50％以上。
地浸产品成本低的主要原因是：地浸法避免了昂贵而繁重的井巷工程或剥离工程，不再有凿岩爆破工序，还没有矿石运输和破碎等工序，也不再建筑尾矿坝。
美国地浸产品成本为每磅U3O8 l2－17美元，其中包括资源费、土地费和污染治理费等，可谓全成本。
前苏联乌兹别克1991年地浸产品成本为每公斤天然铀（以黄饼形式）为20美元，不包括土地费、资源费和污染治理费，是地浸场的直接生产成本。
1994年中国地浸产品的直接生产成本为每公斤天然铀（以黄饼形式）为180元人民币。
保加利亚和捷克的地浸产品的成本很高，且不包括污染治理费。
地浸产品生产成本的结构（各项费用的百分数），因矿床条件不同而不完全相同，大致如下：地浸钻孔工程费：30％酸（碱）等化工原材料费：30％燃料动力费：15％人员经费：15％管理费：10％众所周知，影响产品成本的因素，除了工艺技术水平和装备水平外，还有资1源状况和开采条件，以及管理水平和生产规模等因素。
地浸采铀技术科普知识
地浸采铀技术科普知识地浸采铀（是原地浸出采铀的简称），是一种通过钻孔工程，借助化学试剂，从天然埋藏条件下把矿石中的铀溶解出来，而不使矿石产生位移的集采、冶于一体的铀矿开采方法。
在整个采矿过程中，不需要开凿巷道或揭开覆盖层去采出和运输矿石，基本不破坏地貌和地表景观，全流程地表作业和控制。
地浸采铀是一种安全、绿色、环保的铀矿采冶新工艺。
酸法地浸采铀过程见下图。
酸法地浸采铀过程形象图根据配制浸出剂的酸碱度不同，井场浸出工艺分为酸法、碱法和中性浸出三种：（1）酸法地浸：工程上通常采用工业浓硫酸和双氧水配制浸出剂，酸化后浸出液pH在1.5-2.5之间；溶液与矿石的化学反应强烈，浸出率和浸出液铀浓度高，原材料消耗偏高，设备材料耐腐蚀性要求高；矿石中碳酸盐矿物含量高的矿床不能用酸法浸出。
（2）碱法地浸：工程上通常采用碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸铵、碳酸氢铵等配制溶浸液，浸出液pH在9-10之间；因含矿层化学沉淀和结垢现象突出，钻孔产能低而被废弃。
（3）中性地浸：工程上通常采用CO2和O2配制浸出剂，浸出液pH在6.5-8.0之间，溶液与矿石的化学反应温和，浸出率和浸出液铀浓度偏低，原材料消耗低；矿石中铀的浸出性能不好，含矿层地下水承压水头＜100m，不能用中性浸出。
地浸采铀过程是一个与铀的自然沉积作用相反的过程，地浸开采应具备的基本条件包括：1）矿石具有一定的渗透性，一般要求渗透系数＞0.1m/d；2）含矿层富水，且具有连续稳定的隔水顶、底板；3）矿石中铀的存在形式与赋存状态适宜于浸出。
我国于20世纪70年代初开始地浸采铀试验研究。
经过几代地浸科研人的不懈努力，目前我国已掌握了酸法地浸、第三代天然铀生产的核心技术，成功实现了酸法浸出和CO2+O2浸出的工业化应用，建成了一定规模的地浸采铀生产矿山，多数工程技术经济指标接近或达到国外先进水平。
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练习题
一、名词解释
1 溶浸液；
2 浸矿剂；
3 氧化剂；
4浸出液；
5 孔隙度；
6 自然安息角；
7 松散矿岩的块度；
8扩散；
9 比表面积；
10 溶浸角；
11 液固比；
12液计浸出率；
13 渣计浸出率；
14 堆置浸矿；
15 制粒堆浸；
16 就地破碎浸矿；
17 原地浸出；
18 地浸溶浸死角；
19 溶浸采铀；
20 地下钻孔原地浸矿
二、简答题
1.铀的浸出机理和步骤包括哪些？
2.酸浸过程中影响化学反应速度的因素有哪些？
3.碱浸过程中影响化学反应速度的因素有哪些？
4.酸法浸出铀的化学过程是什么？
5.碱法浸出铀的化学过程是什么？
6.金银的浸出特点是什么？
7. 细菌浸矿原理有哪几种说法？简要回答。
8. 用于浸矿的细菌有哪些特征？
9. 细菌浸矿有什么意义？
10. 哪些因素影响细菌浸出效果？
11. 堆置浸矿的工艺过程特点是什么？与常规水冶相比，有哪些优点？
12. 何谓堆浸法？它分几类？分类原则及各类的主要技术内容有哪些？何谓浸前工作？
13. 国外堆浸技术发展有哪些特点？
14. 堆浸与常规采矿的关系是什么？
15. 筑堆浸出的基本工艺流程是什么？
16. 什么是制粒堆浸？其应用条件是什么？
17. 堆浸前期的试验研究内容有哪些？分别进行简单叙述。
18. 堆浸的技术控制指标有哪些？
19. 我国铀矿山堆浸技术控制指标有哪些？
20. 就地破碎浸矿法与堆浸法相比的特点有哪些？
21. 就地破碎法浸矿的工艺流程是什么？
22. 原地破碎的淋浸方法有哪些？分别进行简述。
23. 原地破碎浸矿法可划分为哪几个阶段？
24. 就地破碎浸矿法的关键技术有哪些？为什么？
25. 什么是就地破碎浸矿法？它与地表堆浸法和井下堆浸法有何异同点？
26. 地浸法有哪三大关键技术？它们在地浸法中的地位和作用是什么？
27. 地浸法的基本工艺流程是什么？
28. 地浸的适用范围有哪些？
29. 地浸法的优点有哪些？
30. 地浸法的缺点有哪些？
31. 地浸矿床条件的评价内容有哪些？
32. 地浸矿山生产矿量的保有标准有哪些？
33. 什么是地浸中的溶浸死角？怎样消除？
34. 地浸中浸出液的提升方式有哪些?并进行简单叙述。
35. 地浸环境评价的内容有哪些？
36. 地浸环境保护和监测的意义和方法是什么？
37. 地下原地浸出法与原地浸出法有哪些异同点？
38. 简述溶浸采铀的分类。
39. 简述溶浸采铀迅速发展的原因。
40. 溶浸角的含义及对生产的影响。
41. 铀氧化物发生化学反应须具备的两个基本条件。
三、计算题
已知某铀矿石的铀品位为0.56%，在室内搅拌浸出实验中，采用硫酸作溶浸剂，实验所用矿石质量为500g，液固比为2：1，浸出剂硫酸浓度50g/L，浸出24小时后，进行过滤，对渣样和浸出液进行分析，分析结果为：渣的铀品位为0.08%，浸出液铀浓度为1.4g/L，浸出液硫酸浓度为10g/L，计算该铀矿石的液计、渣计浸出率和酸耗。
（酸耗单位用：kg 硫酸/吨矿石。
）
四、综合应用
1.某矿床的地质条件和水文地质条件如下：砂岩铀矿地质储量C级1000吨，平均平米铀量7.2 kg/m2，平均品位0.06%，矿体平均厚度6.2米，矿体埋深200m左右，含矿含水层有稳定连续的顶底板，含矿含水层渗透系数0.8m/d，地下水矿化度小于1.0g/L，矿
石中各种主要成分的含量分别为：SiO
2，76.4%；Al
2
O
3
,11.2%；CO
2
，0.87%；CaO，0.96%；
FeO，0.73%；Fe
2O
3
，1.46%。
根据所学知识，试选择合适的浸出工艺方法和基本工艺路线，
并指出要进行哪些研究工作。