陈 振，徐显义，王学民

（山东省物化探勘查院，山东 济南 250013）

基于某铀矿的地浸采铀方法

陈 振，徐显义，王学民

（山东省物化探勘查院，山东 济南 250013）

简述了地浸采铀的主要影响因素，提出了一种基于高矿化度砂岩铀矿的地浸采铀工艺——淡化少试剂工艺。此工艺不仅可以有效防止管道堵塞，而且可以提高浸铀的经济效益。

地浸采铀；砂岩；淡化少试剂

地浸是原地浸出采矿的简称，主要工艺是利用溶浸液有选择性地从天然埋藏状态下的矿石中浸出有用的成分，并抽取至地表，经过多道工艺后生成化合物。地浸是融合地质勘查、采矿和选冶于一体的采矿方法［1］。

1 地浸采铀的主要影响因素

地浸采铀工艺只可能适用于具有一定渗透性能的矿床，地浸采铀工作能否顺利开展与矿床地质和水文地质条件密切相关，主要包括以下因素［2］：含矿层的渗透性能、含矿层顶底板隔水性能、含矿层厚度、矿体埋藏深度、矿体产状和形态、矿石品位、矿石物质组成和化学成分、矿石中有用组分的存在形式和赋存状态、地下水水位和水头压力、地下水的化学成分、矿化度和水温等。

2 某砂岩型铀矿淡化少试剂地浸采铀工艺

2.1 问题的提出

新疆某矿床是一个赋存有丰富铀资源远景储量的大型砂岩型铀矿床，由于含矿层地下水矿化度较高（矿化度高达8～12 g·L-1，国外将含矿层地下水矿化度超过5 g·L-1的砂岩型铀矿定为不可地浸矿床），渗透性较低，使铀矿开采难以按传统的酸法和碱法地浸采铀工艺进行，严重影响了铀资源的经济合理开采利用［3］。利用酸法极易产生硫酸钙沉淀，使含矿层孔隙和抽/注液孔堵塞，地浸采铀效果不佳；利用碱法在加双氧水作氧化剂并控制HCO3-浓度条件下硫酸钙堵塞可以得到暂时缓解，但随着地浸的不断进行仍有可能会产生大量碳酸钙沉淀，同样导致堵塞［4］。

2.2 解决方法

为解决上述存在的问题，在充分调研的基础上［5］，提出了利用矿化度相对较低的地下水对含矿含水层地下水进行淡化，确保地浸试验过程中不发生堵塞；研究开发出合理的淡化少试剂地浸工艺技术，达到提高浸出液铀浓度的目的。

2.2.1 淡化

通过对淡水资源研究与调查结果表明，矿区周边地区第四系含有丰富的淡水，足以满足地浸采铀淡化需求。地浸采铀试验的尾水与当地淡水混合淡化的效果可用PHREEQCI地球化学模式进行计算预测。饱和指数计算预测结果见图1。

由图1可见，当尾水和淡水的体积比为1:1时，石膏的饱和指数为0；同时，随着淡水体积与尾水体积比的不断增加，石膏的饱和指数不断降低，且小于0，基本上不存在石膏沉淀堵塞管道的可能性。与此相对应的是，方解石与白云石的饱和指数变化不显著，略有下降，饱和指数总体上大于0；这主要是因为淡水中的pH值偏高和混合水中的Ca2＋含量偏高。而碳酸盐的碳酸根是中性介质中铀的溶浸剂，因此，为了防止碳酸盐发生沉淀，其有效措施只能是降低溶浸液中的Ca2＋含量和pH值。

2.2.2 溶浸液配方的研究

2.2.2.1 去钙

去钙不仅可以防止碳酸钙沉淀，也能防止硫酸钙沉淀，而且还能为提高溶浸剂（HCO-3）含量提供空间，进而提高浸铀效率。碳酸钙在水中溶解沉淀的状态受HCO-3、pH值和Ca2＋三因素反向联合制约。溶浸液中Ca2＋含量越低越好，在较低的pH值和Ca2＋含量条件下，便能在溶浸液配方中提高含量，这样既保证了溶浸液中有足量的HCO-3浓度以满足提高浸铀效率的需要，同时又避免了碳酸钙沉淀问题。

溶浸液中Ca2＋允许的最高含量应根据浸出液碳酸钙饱和指数为0时的 Ca2＋边界含量和溶浸液及浸出液Ca2＋含量的变化量而定。碳酸钙饱和指数为 0时的Ca2＋边界含量可以根据浸出液的水化学成分分析结果，用地球化学模式PHREEQCI计算程序计算求得。

溶浸液配方的Ca2＋含量＝浸出液中碳酸钙不发生沉淀条件下Ca2＋的边界含量（Cab）－溶浸过程中（溶浸液在浸铀体系中一定时间内）Ca2＋含量的增高值（即浸出液与溶浸液的Ca2＋含量之差）。

2.2.2.2 HCO-3含量的确定

淡化少试剂浸铀工艺归属于中性碳酸盐浸铀方法。使用的溶浸剂主要包括溶解氧和HCO-3。

提高浸铀效率的主要措施之一是提高溶浸液中的HCO-3含量。在试验过程中采用重碳酸铵的主要理由是，其介质为弱碱性，而且成本较碳酸钠低。

由于在稀释淡化过程中已彻底解决了硫酸钙的沉淀堵塞问题，因此，碳酸钙沉淀堵塞便是淡化少试剂浸铀过程中研究防沉淀堵塞的关键和要点。

HCO-3是浸铀的溶浸剂，但并不是HCO-3含量越高越好。只有当它小于碳酸钙沉淀的HCO-3边界条件时，才能在溶浸液配方中采用最佳值；反之，只能采用HCO3-边界条件作为溶浸液配方的依据。由于加溶浸剂——碳酸盐后，溶液的pH值为8左右，变成弱碱性，在它与岩石作用过程中，Ca2＋含量将增高，将导致碳酸钙沉淀。为了安全起见，笔者采用补充CO2气体来降低溶浸液的起始pH值。为了防止碳酸钙沉淀，浸出液的pH值最好小于6.8，溶浸液pH值设定在6～6.5之间，在确定溶浸液的pH值和Ca2＋含量后，便可确定HCO3-含量的边界值和溶浸液配方中的HCO3-质量浓度的最佳值（图2）。

由图2可见，HCO3-浸铀最佳质量浓度为860 mg·L-1，CaCO3沉淀的边界质量浓度为1 220 mg·L-1。

3 结 论

通过对新疆某高矿化度砂岩型铀矿的研究，提出了适应于高矿化度砂岩型铀矿床地浸采铀的方法。用淡化少试剂地浸采铀不仅可以有效防止硫酸钙和碳酸钙的沉淀，避免了管道堵塞，而且，通过有效溶浸液以及溶浸液中HCO3-含量的控制，提高了浸铀的经济效率，该方法是在高矿化矿床地区进行地浸采铀的一种行之有效的方法。

［1］王昌汉编译．溶浸采铀（矿）［M］.北京：原子能出版社，1998.

［2］姚益轩，刘乃忠，霍建党，等.砂岩铀矿床原地浸出开采条件评价［J］.铀矿冶， 2002， 21（4）:169-175.

［3］史维浚，孙占学．应用水文地球化学［M］.北京：原子能出版社，2005.

［4］马 飞，张书成，潘 燕，等译．酸法地浸采铀工艺手册［M］.北京：原子能出版社，2003.

［5］Finch W I.Geology of epigenetic uranium deposits in sandstone in the United States［M］. Washington D C:U.S.Government Printing Office，Geol.Surv.Prof.1967.

The method for the in-situ leaching of a uranium mining

CHEN Zhen， XU Xian-yi， WANG Xue-min
（Geophysical and Geochemical Exploration Institute of Shandong，Ji’nan， Shandong 250013， China）

The paper reviews the main factors of in-situ leaching for uranium mining.A kind of technique called dilution with few reagent is put forward to the in-situ leaching of sandstone-type uranium deposit with high TDS.This technique can not only effectively prevent the pipe plug，but also can improve the economic benefits.

in-situ leach of uranium mining； sandstone； dilution with few reagent

TL212.1＋2

A

1672-0636（2011）04-0237-03

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.04.009

2011-05-10；

2011-09-02

陈 振（1982—），男，工程师，硕士研究生，山东菏泽人，主要从事水、工、环地质方面的研究工作。E-mail:gischenzhen@163.com