对一个砂岩铀矿床判定其是否适合地浸开采，除进行矿床本身及外部环境的评价外，在国内外通用的也是不可缺少的方法是矿石室内浸出工艺试验。矿石室内浸出工艺试验的目的是获取矿石地下浸出过程的地质工艺参数,为下一步进行现场试验提供指导和依据[1-3]。
某砂岩铀矿床含矿层及矿层主要岩性为细粒、中细粒长石(杂)砂岩，其次为含砂砾粉砂质泥岩及含砂泥质粉砂岩。碎屑物主要有石英、长石，其次是岩屑及少量云母矿物、锆英石等矿物。岩石具细粒、中细粒砂状结构，块状构造，以孔隙式胶结为主，基底式胶结为辅[4]。较高含量的泥质胶结物和局部碳酸盐胶结可能是影响岩石渗透性的重要因素[5]。
1.样品制备与化学成分分析
本次试验的样品为钻孔岩芯样，用木棒将矿层岩芯样敲碎，混匀制得综合样，将混匀的综合样均分为两部分，一部分作为柱浸样，另一部分经破碎、缩分制得搅拌浸出样和分析样，综合样化学全分析结果见表1。
表1 综合样化学全分析结果(单位：%)
|
项目 |
U |
U4+ |
U6+ |
SiO2 |
TiO2 |
Al2O3 |
FeO |
Fe2O3 |
|
|
0.0793 |
0.0421 |
0.0372 |
78.93 |
0.28 |
9.64 |
0.78 |
0.32 |
|
项目 |
K2O |
Na2O |
CaO |
MgO |
MnO |
P2O5 |
C总 |
S |
|
|
3.39 |
1.23 |
0.88 |
0.39 |
0.097 |
0.11 |
0.37 |
0.074 |
2. 样品粒度组成分析
为了确定矿石中各种粒度的组成，室内试验对综合样进行了湿筛分析[6]，矿石湿筛分析结果见表2。
表2 湿筛分析结果统计 /%
|
粒级 |
粗粒(>0.5mm) |
中粒(0.5～0.25mm) |
细粒(0.25～0.05mm) |
粉砂、粘土(<0.005mm) |
|
|
1.437 |
13.349 |
68.566 |
31.533 |
从湿筛分析结果来看，矿石中碎屑颗粒绝大部分属于细粒级，矿石结构以细粒砂状结构为主，岩性为细粒砂岩，少部分具中细粒砂状结构，为中细粒砂岩。
3.矿石浸出试验
3.1搅拌浸出试验
对矿石的化学成分和粒度组成分析后，进行浸出剂类型和浸出剂最佳浓度试验，氧化剂种类及最佳浓度的试验，对矿石的浸出性能作出初步评价。
搅拌浸出试验,矿样铀品位为0.0793%，试验样品重量为25g，液固比为10：1，放入锥形瓶中在空气浴振荡器振荡，浸出试验时间为48小时。酸法浸出选择硫酸作浸出剂，碱法浸出采用钠盐作浸出剂，试验结果如表3所示。
表3 搅拌浸出试验所用浸出剂和试验结果
|
编号 |
浸 出 剂 |
pH |
电位/mV |
液计浸出率/% |
渣品位/% |
渣计浸出率/% |
|
1 |
15g/L H2SO4 |
0.98 |
-374 |
105.77 |
0.0057 |
92.81 |
|
2 |
10g/L Na2CO3 |
10.68 |
82 |
77.38 |
0.0205 |
74.15 |
|
3 |
10g/L NaHCO3 |
8.90 |
-3 |
97.81 |
0.0147 |
81.46 |
|
4 |
10g/L Na2CO3+5g/L NaHCO3 |
9.73 |
10 |
74.03 |
0.0171 |
78.44 |
|
5 |
5g/L Na2CO3+5g/L NaHCO3 |
9.96 |
20 |
101.4 |
0.0125 |
84.24 |
3.1.1小结
(1)矿石粒级组成分析表明,细粒级偏多,在搅拌浸出过程中产生的细泥浆无法清除,对分析结果有一定的影响；
(2)该矿石的铀浸出率在酸性浸出剂情况下较碱性浸出剂高,但从环保和后处理设备问题考虑,柱浸试验浸出剂选用酸和碱性浸出剂应分别试验；
(3)搅拌浸出试验结果表明,矿石的浸出性能较好。
3.2柱浸试验
柱浸试验测试了散状样的渗透系数、浸出液中金属的最高浓度和达到一定浸出率的平均浓度、浸出率、液固比、浸出剂的消耗量等。
3.2.1渗透系数及有效孔隙度的测试
本次散样渗透系数测定采用地浸采铀工艺室内规范试验方法测定,液体流动方向从上往下流动，渗透系数测定装置示意图见图1。测定公式由达西公式:
则
式中: Q -- 溶液通过矿样的稳定流量，cm3/s；
F -- 矿样平均断面积，cm2；
h -- 渗透路程长度,即矿柱高度，cm；
ΔP -- 矿层上下部水头差，ΔP=P上-P下；
KΦ-- 渗透系数，cm/s(m/d)。
图1渗透系数测定装置
柱浸试验测试渗透系数很小,最大的为12.68cm/d,最小的为4.60cm/d。试验进行的相当缓慢,但随着浸出的进行,矿石的渗透系数变化较大,原因可能是由于矿石中铀和其它杂质溶于浸出剂浸出后,矿石变得比较疏松,使渗透系数增大,特别是采用10g/L H2SO4作为浸出剂的矿石渗透系数由1.91cm/d变化到52.49cm/d,使矿石的浸出性能得到很大的改观。但随着浸出时间的延长,部分矿石泥化,使渗透系数逐渐减少。
在地浸试验中的测定有效孔隙度，即矿样小颗粒空间与矿石之比，也就是说充满管柱矿样中水流出的体积(矿样部分)与整个矿样体积之比，其做法是测定渗透系数后，将柱中水排出，水流到矿层表面时开始收集流出水，一直流完整个矿样的高度，测量流出水的体积与矿层高度、矿样体积即可求得有效孔隙度，渗透系数、有效孔隙度测试数据见表4。
表4 矿柱渗透系数及有效孔隙度
|
试验柱号 |
矿柱长度/cm |
装样重量/g |
装样密度 /(g/cm3) |
渗透系数 /(cm/d) |
有效孔隙度/% |
|
1 |
70 |
686.81 |
1.59 |
4.60 |
6.11 |
|
2 |
70 |
650.50 |
1.51 |
11.91 |
7.20 |
|
3 |
70 |
659.92 |
1.53 |
11.41 |
6.53 |
|
4 |
70 |
663.81 |
1.54 |
12.68 |
8.02 |
|
5 |
70 |
628.55 |
1.45 |
11.10 |
7.47 |
浏览《某砂岩铀矿石地浸试验研究》全文
免责声明：矿库网文章内容来源于网络，为了传递信息，我们转载部分内容，尊重原作者的版权。所有转载文章仅用于学习和交流之目的，并非商业用途。如有侵权，请及时联系我们删除。感谢您的理解与支持。
