影響酸法加壓鈾浸出礦漿過濾的因素及改善方法研究

1、影響酸法加壓鈾浸出礦漿過濾的因素及改善方法研究影響酸法加壓鈾浸出礦漿過濾的因素及改善方法研究王高山1，張黎輝2，鐘平汝1，劉津麟1，吳永永1，孟舒1，王聰穎1（1.核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京101149；2.環(huán)境保護部核與輻射安全中心，北京100082）摘要：摘要：研究了礦漿濃度、浸出溫度和壓力、金屬離子濃度、膠體物及礦石粒度等因素對鈾酸法加壓浸出礦漿過濾性能的影響，以及改善其過濾的方法。試驗發(fā)現(xiàn)，在滿足鈾浸出率要求的條件下，三價鐵

2、的結(jié)晶形態(tài)和在溶液中的濃度是影響礦漿過濾速度的最關(guān)鍵因素。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：鈾；浸出；過濾中圖分類號：中圖分類號：TL212.13文獻標(biāo)志碼：文獻標(biāo)志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2018）08000000ResearchonAffectingFactsImprovingMethodofFiltrationofSlurryfromUraniumAcidPressureLeachingWANGGaoshan1ZHANGLihu

3、i2ZHONGPingru1LIUJinglin1WUYongyong1MENGShu1WANGCongying1(1.BeijingResearchInstituteofChemicalEngineeringMetallurgyCNNCBeijing101149China2.NuclearRadiationSafetyCenterMEPBeijing100082China)Abstract：Effectsofslurryconcent

4、rationleachingtemperaturepressuremetallicionconcentrationcolloidmaterialesizeonslurryfiltrationperfmanceofuraniumacidpressureleachingwerestudied.Severalmethodstoimprovefiltrationwerediscussed.Theresultsshowthatundertheco

5、nditionoffittinguraniumleachingratethekeyaffectingfactsonfiltrationspeedofslurryincludecrystallinefmoftrivalentironitsconcentrationinsolution.Keywds：uraniumfiltrationleaching酸法加壓浸出在鈾礦石水冶中是一種常用的強化浸出方式[12]，在處理破碎分級出的難浸出細顆粒的

6、泥礦時，在獲得令人滿意的浸出效果的同時，可以使得浸出液中的剩余酸相比于常規(guī)攪拌浸出的低，鐵、鋁等的浸出明顯得到抑制[3]。如此，既可降低酸耗，又有利于采用離子交換樹脂法回收浸出液中的鈾[4]。但是浸出所用的是0.147mm的泥礦，除了各類雜質(zhì)鈾可能大量溶出并進入溶液外，而且由于礦石粒度過細，礦漿黏度增大，使得礦漿的過濾性能惡化，且細小的微粒還會堵塞過濾介質(zhì)孔，使固液分離變得更加復(fù)雜。對高含硅、鐵、鋁物料，如果工藝條件控制不當(dāng)，大量膠體的

7、生成會使固液分離難以進行[5]。因此，本試驗主要研究影響此類鈾礦浸出礦漿過濾性能的主要因素及改善過濾性能的方法。1浸出部分浸出部分1.1浸出礦石的組成浸出礦石的組成試樣化學(xué)分析結(jié)果（質(zhì)量百分數(shù)，%）：SiO260.36、Al2O313.53、Fe2O32.59、MgO0.58、CaO7.53、Na2O5.05、K2O1.74、MnO20.14、TiO20.232、P2O50.405、F0.62、S0.32、V0.005、Cr0.002、

8、Ni0.001、Zn0.02、Ba0.04、Pb0.01、Th0.005、U0.160、Mo0.01、燒失量7.01。從XRD分析結(jié)果（圖1a）可知，礦物是碳酸鹽（方解石）成分偏高的鈉、鉀長石硅酸鹽礦物，浸出過程中酸耗偏高。經(jīng)工藝礦物學(xué)分析（圖1b和圖1c），礦石中鈾主要呈獨立鈾礦物和類質(zhì)同象形式存在。獨立鈾礦物主要有鈦鈾礦、瀝青鈾礦、鈾石、紫鉬鈾礦[6]。這些鈾礦物與黃鐵礦、白云母、金紅石、螢石、方解石、磷灰石關(guān)系密切。類質(zhì)同象形式存

9、在的鈾主要存在于釷石、鈾釷石中。樣品中釷石主要成分（質(zhì)量百分數(shù)，%）：ThO250.38、UO211.69、FeO0.71、TiO20.045、CaO0.84、P2O51.61、SiO217.37。收稿日期收稿日期：20180411基金項目基金項目：中國核工業(yè)集團有限公司重點科技專項作者簡介作者簡介：王高山（1978），男，山東煙臺人，高級工程師；通信作者：通信作者：張黎輝（1974），女，山東青島人，高級工程師.doi：10.3969

10、j.issn.10077545.2018.08.014膠體是影響礦漿過濾的主要因素之一，對于鈾的浸出礦漿，常見的膠體物是Fe(OH)3、Si(OH)4和AlOH)3。2.4.1Fe(OH)3Fe(OH)3的溶度積很低，25℃時為3.81038，所以室溫下反應(yīng)自發(fā)進行，且在pH≥1.7時大量生成。Fe(OH)3以膠體形態(tài)存在于浸出礦漿中，造成礦漿難以過濾[8]。2.4.2Si(OH)4礦物中的可溶硅溶入溶液中時，一般以單體硅酸[Si(OH

11、)4]的形式存在。根據(jù)浸出的條件，Si(OH)4可以聚合成聚硅酸，使固液分離難以進行。根據(jù)礦漿溫度、pH、過濾時間以及礦漿中硅濃度的不同，可溶硅可能形成易過濾的沉淀物、溶膠和凝膠[9]，當(dāng)形成凝膠時，最不利于過濾。2.4.3Al(OH)3Al3在pH小于3時就開始沉淀形成難過濾的膠體，此時的溶液呈酸性。膠體粒子不論是帶正電還是帶負電都是穩(wěn)定的，中和電荷后氫氧化鋁膠體就會因為電層壓縮而凝聚沉降變得不再穩(wěn)定。2.5浸出礦漿黏度浸出礦漿黏度礦

12、漿黏度越大，阻力越大，顆粒越難沉降。隨溫度的升高，礦漿黏度下降，因此，試驗過程中過濾速度隨著溫度的下降而下降。2.6鐵的沉淀形態(tài)鐵的沉淀形態(tài)浸出渣中鐵的形態(tài)也是影響過濾速度的一個重要因素，不同形態(tài)鐵的沉淀物過濾性能差異很大。試驗礦物本來含有鐵的氧化物量較高，再加上后來加工過程中帶入的部分鐵，所以鐵在尾渣中的沉淀形態(tài)對過濾性能影響很大。1）采用黃鉀鐵礬法沉鐵時，如在25℃時由溶液中沉淀鉀鐵礬，在水相pH0.82~1.72范圍內(nèi)，需要一至六

13、個月；如將溫度升到100℃，數(shù)小時后沉淀則近于完全；溫度若達到180~200℃，黃鉀鐵礬則開始破壞。另外，加入晶種對沉淀也會產(chǎn)生影響，外加晶種可以大大加快沉礬速度。2）針鐵礦法除鐵時[10]，新沉淀的活潑非晶形Fe(OH)3慢慢轉(zhuǎn)化為針鐵礦結(jié)晶和較穩(wěn)定的非晶型氫氧化物，在100℃下完成轉(zhuǎn)化約需一天。只有當(dāng)硫酸鹽溶液中Fe3濃度很低時，才可能形成針鐵礦沉淀。3）赤鐵礦法沉鐵時[11]，溫度愈高，愈有利于在較高酸度下沉鐵。在200℃時，即使

14、硫酸濃度高達100gL，溶液中的殘留鐵仍可達到5~6gL。2.7小結(jié)小結(jié)控制溶液的pH，使其低于Al3形成氫氧化鋁膠體的條件，可以防止氫氧化鋁膠體在氯化鋁溶液中形成。而此礦石的浸出過程中為了保證浸出率，浸出液中要求有一定量的剩余酸度，要求其pH＜2.0。顯然此時還沒有達到Al3形成氫氧化鋁膠體所要求的pH條件，所以在此種溶液條件下氫氧化鋁膠體還沒有形成，因此不會對過濾速度構(gòu)成影響。通過試驗發(fā)現(xiàn)，上述因素大多對過濾速度有影響，至于哪種因素

15、起到?jīng)Q定性作用很難鑒別，只能在過濾試驗過程中，通過調(diào)整各種條件試驗來進行觀察區(qū)分。在這些影響過濾速度的因素中，如果調(diào)整礦石粒度也是只有更細的方向，會導(dǎo)致浸出效率提高但過濾更加困難；選擇浸出條件時也不會為了提高過濾速度而極大地增加液固比，因為后續(xù)的設(shè)備投資和溶液處理量會大很多，浸出液金屬濃度也會低很多，導(dǎo)致金屬回收效率大大降低。因此在試驗中既要保證浸出過程和設(shè)備投資的經(jīng)濟性，還要保證金屬回收率，而反應(yīng)溫度和溶液的剩余酸度是此難浸出礦物浸出

16、試驗過程中保證浸出率所要求的。3改善礦漿過濾性能的措施改善礦漿過濾性能的措施3.1提高反應(yīng)溫度提高反應(yīng)溫度在高溫下脫水，可以降低礦漿黏度，破壞硅溶膠的生成條件，生成結(jié)晶態(tài)SiO2，礦漿的過濾性能得到改善。如在35℃浸出4h時，溶液中膠體SiO2濃度為25~28gL，而在90℃時，膠體SiO2濃度1gL。另外，在高溫下，還有利于鐵生成易過濾的赤鐵礦沉淀。所以提高反應(yīng)溫度可以有效解決浸出和過濾問題。圖2是不同溫度條件下的浸出尾渣，從反應(yīng)后尾