一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法.pdf

本发明公开了一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法，具体方法是采用草酸与柠檬酸作浸出剂，通过在线加酸方式注入矿层，使溶浸液pH值保持在3～6，以溶解包裹金属铀的有机质，促进浸出；此外，草酸与柠檬酸在溶蚀矿层中碳酸盐的同时，其有机官能团会与矿石中的钙、镁、铁等元素产生络合而不产生沉淀，一方面有利于浸出反应的持续进行，另一方面可以提高矿层的渗透性能，显著提高钻孔的注液量。本发明已在鄂尔多斯纳岭沟铀矿床的地浸采铀试验与生产中使用，注液量增加显著，浸出液铀浓度提升明显。

权利要求书
1.  一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法，具体包括以下步骤：
步骤1，地下水循环：先从抽液孔抽出含矿层的地下水，然后从注液孔注入至含矿层中，通过地下水循环疏通矿层，循环持续20～30天；
步骤2，预酸化：地下水循环结束后，向地下水中加入溶浸剂，溶浸剂pH值在2.5～2.8之间，溶浸剂中草酸的浓度在1～5mmol/L之间，柠檬酸的浓度在2～10mmol/L之间，草酸与柠檬酸浓度比为1：2；
步骤3，浸出运行：当浸出液pH值在3～4之间时，根据浸出液中铀浓度变化情况，按照以下步骤调整溶浸剂中草酸与柠檬酸的量；
步骤3.1，当浸出液中铀浓度≤10mg/L时，结束操作；
步骤3.2，当浸出液中铀浓度＞10mg/L时，按照以下步骤操作：
步骤3.2.1，当浸出液中的铀浓度升高或维持不变时，利用上述配比的溶浸剂维持浸出的运行；
步骤3.2.2，当浸出液中铀浓度出现下降趋势时，溶浸剂中的草酸浓度提高0.5～1mmol/L，柠檬酸的浓度按步骤2确定的比例相应提高，继续浸出的运行；出现下降趋势一般指持续一周以上的时间铀浓度一直处于下降趋势；
步骤4：当浸出液铀浓度小于5mg/L时，浸出剂中草酸浓度调整为1mmol/L，柠檬酸浓度调整为2mmol/L，再浸出20天后结束。

2.  一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法，其特征在于步骤1中地下水循环持续20天。

3.  一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法，其特征在于步骤2中溶浸剂中草酸浓度为1.5mmol/L，溶浸剂中柠檬酸浓度为3.0mmol/L，溶浸剂pH值为2.65。

4.  一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法，其特征在于步骤2中溶浸 剂的加入是通过注液主管道在线加入，在线监测溶浸剂的pH值，同时在抽液孔取样监测浸出液中铀含量和pH值的变化以及注液量的变化情况。

5.  一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法，其特征在于步骤3中当浸出液pH值在3.5时表明矿层酸化完成，结束预酸化阶段。

6.  一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法，其特征在于步骤3中溶浸剂中的草酸浓度提高幅度为0.5mmol/L。

说明书一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法
技术领域
本发明属于原地浸出采铀技术领域，具体涉及一种含高碳酸盐与有机质砂岩铀矿地浸采铀工艺中使用混合有机酸作浸出剂的工艺方法。
背景技术
原地浸出采铀是通过从地表钻进至含矿层的注液井将按一定比例配好的浸出剂注入至矿层，注入的浸出剂和氧化剂与矿石中的有用成分接触发生化学反应，生成可溶性化合物在扩散和对流作用下离开化学反应区进入沿矿层渗透迁移的溶浸液流中形成浸出液。
近年来，内蒙古地区多个地段已经探明多个大储量可地浸砂岩铀矿床，其中一类铀矿床虽然资源量大，但浸出酸耗高、富含敏感性元素等特点，其开发具有一定难度。经研究一个代表性地区的矿石样品发现该类矿石具有以下两个显著特点：①该类铀矿石碳酸盐含量比较高，最大含量超过12％，平均含量达到2.38％；②该类铀矿石有机炭含量较高，最大含量为10.0％，平均含量达到3.26％。
针对该类型的砂岩铀矿床，如果采用传统酸法(一般利用硫酸作浸出剂)浸出工艺进行开采时，一方面由于碳酸盐含量较高，导致耗酸量偏高，不适合铀矿床的经济开采；同时酸法浸出时会产生大量二氧化碳气体和硫酸钙沉淀，造成含矿层的严重堵塞，导致整个铀矿床无法正常开采。
而采用CO2+O2的浸出工艺进行开采时，虽然CO2的加入可以部分改善地层渗透性能，但仍难以大幅度提高工艺孔的生产量。这一方面使得浸出效率低，另 一方面由于生产量较低，氧注入量不足也导致浸出液铀浓度较低。
发明内容
本发明的目的在于：针对鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿床矿石碳酸盐与有机质含量高的特点，提出一套利用混合有机酸作浸出剂的使用方法。
为实现上述目的，本发明公开了一种利用混合有机酸作浸出剂的地浸采铀方法，具体包括以下步骤：
步骤1，地下水循环：先从抽液孔抽出含矿层的地下水，然后从注液孔注入至含矿层中，通过地下水循环疏通矿层，循环持续20～30天；
步骤2，预酸化：地下水循环结束后，向地下水中加入溶浸剂，溶浸剂pH值在2.5～2.8之间，溶浸剂中草酸的浓度在1～5mmol/L之间，柠檬酸的浓度在2～10mmol/L之间，草酸与柠檬酸浓度比为1：2；
步骤3，浸出运行：当浸出液pH值在3～4之间时，表明矿层预酸化完成，此时根据浸出液中铀浓度变化情况，按照以下步骤调整溶浸剂中草酸与柠檬酸的量；
步骤3.1，当浸出液中铀浓度≤10mg/L时，结束操作；
步骤3.2，当浸出液中铀浓度＞10mg/L时，按照以下步骤操作：
步骤3.2.1，当浸出液中的铀浓度升高或维持不变时，利用上述配比的溶浸剂维持浸出的运行；
步骤3.2.2，当浸出液中铀浓度出现下降趋势时，溶浸剂中的草酸浓度提高0.5～1mmol/L，柠檬酸的浓度按步骤2确定的比例相应提高，继续浸出的运行；出现下降趋势一般指持续一周以上的时间铀浓度一直处于下降趋势；
步骤4：当浸出液铀浓度小于5mg/L时，浸出剂中草酸浓度调整为1mmol/L， 柠檬酸浓度调整为2mmol/L，再浸出20天后结束。
所述步骤1中地下水循环持续20天。
所述步骤2中溶浸剂中草酸浓度为1.5mmol/L；溶浸剂中柠檬酸浓度为3.0mmol/L，溶浸剂pH值为2.65。
所述步骤2中溶浸剂的加入是通过注液主管道在线加入，在线监测溶浸剂的pH值，同时在抽液孔取样监测浸出液中铀含量和pH值的变化以及注液量的变化情况。
所述步骤3中当浸出液pH值在3.5时表明矿层酸化完成，结束预酸化阶段。
所述步骤3中溶浸剂中的草酸浓度提高幅度为0.5mmol/L。
本发明已在鄂尔多斯纳岭沟铀矿床的地浸采铀试验与生产中使用，注液量增加显著，浸出液铀浓度提升明显。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1：
试验矿体位于纳岭沟铀矿床N8勘探线，矿体平均厚度4.40m，平均品位0.0709％，平均平米铀量6.38kg/m2，平均埋深400m。经分析测试，矿石碳酸盐含量以CO2计为0.297％～11.36％，平均含量3.41％；有机质最大含量达到10.0％，平均含量3.26％。
本发明的使用效果：
该试验块段采用草酸加柠檬酸作浸出剂的浸出工艺，具体步骤如下：
步骤1，地下水循环：先从抽液孔抽出该含矿层的地下水，然后从注液孔注入至含矿层中，通过地下水循环疏通矿层，循环持续20天；
步骤2，预酸化：地下水循环结束后，向地下水中加入溶浸剂，本试验使用的溶浸剂中草酸的浓度为2.5mmol/L，柠檬酸的浓度为5mmol/L，草酸与柠檬酸浓度比为1：2，溶浸剂的pH为2.60，开始对矿层进行预酸化。在在经过25天的酸化浸出运行后浸出液的pH为3.25，同时铀浓度由初始的1mg/L升至5mg/L，这比利用CO2+O2浸出工艺时铀浓度上升提前了5天。
步骤3，浸出运行：由于本实验酸化阶段浸出液铀浓度处于上升趋势，所以该实验浸出阶段浸出剂中草酸与柠檬酸的浓度与酸化期的浓度一致，持续浸出运行，同时监测浸出液的中U、pH值的变化以及注液量的变化情况。随着浸出的持续运行，该试验浸出液铀浓度逐步提高，集合液铀浓度最高达到了50mg/L，这表明利用草酸与柠檬酸作浸出剂能快速有效地浸出该矿床的金属铀；同时该试验的各注液孔的注液量较利用CO2+O2浸出工艺浸出时也有提高(见表1),总注增加了11.1m3/h，这表明利用该配比的混合有机酸作浸出剂时，能够大大改善该试验块段的含矿层的渗透性，提高浸出过程中的抽液量，明显提高了该类型铀矿床地浸采铀的经济效益。
表1：两种工艺生产时注液量情况对比

步骤4：经过279天的浸出运行后，该试验块段的浸出液铀浓度小于5mg/L，将浸出剂中草酸浓度调整为1mmol/L，柠檬酸浓度调整为2mmol/L，直至浸出结束。
利用该配比的混合有机酸作浸出剂浸出含碳酸盐与有机质高的砂岩铀矿时有以下三点优势：
1、提高铀的浸出效率：利用该配比的混合有机酸进行浸出时，有三方面原因导致铀的浸出效率大幅提高：①草酸与柠檬酸的官能团通过与金属铀离子形成复合物和螯合物的方式将金属铀从矿物中溶解出来，其浸出速率比化学浸出20-100倍；②草酸与柠檬酸的官能团在浸出时会与浸出液中的杂质离子钙、镁、铁等形成络合物，减少这类杂质生成沉淀，从而有利于浸出反应的持续进行；③草酸与柠檬酸能溶解包裹铀的有机炭，从而增大了浸出剂与铀矿物的接触面积，这在很大程度上提高了该类型铀矿床铀的浸出效率。
2、提高该类砂岩铀矿床矿层的渗透性：如果浸出体系中添加硫酸或盐酸，由于这类酸属于强电解质，在溶浸剂中完全电离，所以当溶浸剂在矿层中迁移很短的路程时，加入的酸已经被矿层中的碳酸盐与有机质完全消耗，这就无法保证整个含矿层都处于一个酸性的环境，这样随着浸出的进行矿层的渗透性将会逐渐恶化；本发明加入的草酸与柠檬酸都是弱电解质，它们会随着溶浸液的迁移而逐步离解，而不会在浸出前期就与矿层中的碳酸盐和有机质完全反应，这就使得整个矿层在浸出时都处于一个酸性的环境，从而保证了整个矿层的渗透性能逐步提高。
3、对管道与设备的腐蚀性不强
如果在浸出剂中加入硫酸或盐酸等强酸时，会对管道和设备造成很强的腐蚀，这就要求提高整个工艺的管道与设备的规格，大大增加了生产投入成本。 本发明加入的草酸与柠檬酸都是弱酸，反应条件温和，对管道和设备的腐蚀很小，这一方面既减少了管道与设备的初期投入，另一方面也降低了生产运行时的管道与设备维护成本。
上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。