專利名稱：一種鈾的CO₂加O₂原地浸出開采處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地浸采鈾浸出溶液處理工藝，具體涉及一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法。
背景技術(shù)：
原地浸出采鈾是通過從地表鉆進至含礦層的注液井將按一定比例配好的溶浸液注入到礦層，注入的溶浸液與礦石中的有用成分接觸發(fā)生化學反應(yīng)，生成的可溶性化合物在擴散和對流作用下離開化學反應(yīng)區(qū)進入沿礦層滲透遷移的溶液液流中形成浸出液；浸出液經(jīng)過礦層從抽液井提升至地表，抽出的浸出液輸送至回收車間進行離子交換等工藝處理，最后得到合格產(chǎn)品。原地浸出采鈾方法廣泛適用于可滲透砂巖型鈾礦床，是一種集采、冶于一體的新型鈾礦開采方法。
原地浸出采鈾由地下浸出和浸出液處理兩大部分組成。在礦體浸出部分可依據(jù)選擇的溶浸液的不同分兩類酸法地浸和堿法地浸。酸法地浸就是使用酸性溶液作為溶浸劑的地浸過程?？勺鳛樗岱ǖ亟芙┑脑噭┯辛蛩帷⑾跛?、鹽酸等。堿法地浸是采用堿性溶液作為溶浸劑的地浸過程?？勺鳛閴A法地浸的溶浸劑主要有碳酸鈉、碳酸銨、碳酸氫鈉、碳酸氫銨等。酸法容易造成地下礦層的堵塞，酸堿法都不同程度的造成了地下水的污染。目前，鑒于酸法和堿法浸出存在的不足，以酸法地浸采鈾技術(shù)著稱的獨聯(lián)體國家針對碳酸鹽含量較高的(以CO2大于2%)的鈾礦床展開低酸浸出工藝研究，即利用低濃度的硫酸溶液、同時采用空氣作為氧化劑與礦石中的碳酸鹽反應(yīng)生成HCCV，HCCV再與礦石中的鈾礦物反應(yīng)，生成碳酸鈾酰；以堿法地浸采鈾技術(shù)著稱的美國開展了弱堿性浸出的研究，使用CO2同時適當加入一定量的碳酸氫鈉。但是針對鈾礦床礦石中碳酸鹽含量大于2%,地下水高礦化度(5 12g/L)，高碳酸氫根(2. O 3. Og/L)，上述弱酸法、弱堿法浸出都無法避開礦層的堵塞問題，礦體浸出作業(yè)無法有效實施。我國有大量的低品位、低滲透砂巖型鈾礦床，其含鈾礦物中碳酸鹽含量高、含礦含水層中的碳酸氫根高，在這類礦體時使用傳統(tǒng)地浸采鈾方法出現(xiàn)了各種問題。使用常規(guī)的酸浸技術(shù)，礦石中的碳酸巖含量較聞，浸出酸耗大，酸化周期長，礦石與地下水中耗酸物質(zhì)多，PH值下降緩慢，達到鈾浸出的條件需要較長的時間，且造成了地下水環(huán)境的污染。另一方面，在這種含鈾礦層中碳酸鹽含量較高，堿法需要配制的大量的溶浸劑，注入地下后也改變了地下水的成分，同時，浸出也容易出現(xiàn)地層堵塞。使用堿法浸出工藝著稱的美國，其堿法浸出方案都保持在PH值在8. 2 8. 3。然而，堿性碳酸鹽浸出在地下形成了粘土腫脹，與粘土成分交換陽離子，如鈉，從浸出液中的鈣離子交換，導致浸出液中碳酸鈣的形成。并在后續(xù)的浸出液處理過程中形成結(jié)垢，影響生產(chǎn)的正常進行。其浸出液后處理時，樹脂吸附濃度低，傳統(tǒng)的直接加堿沉淀法，堿耗過高。淋洗后的貧樹脂上殘留有大量的氯根離子或者其他離子，尾液循環(huán)時，會注入地下水系，影響地下礦物中鈾的浸出效果。此外，還會影響樹脂的再吸附，需要對淋洗后的貧樹脂進行轉(zhuǎn)型。

發(fā)明內(nèi)容
為克服了以上的缺陷，本發(fā)明提供了一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，避免了使用酸、堿法地浸采鈾時造成的地下含礦含水層堵塞和地下水污染問題。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，其包括如下步驟(I)溶浸液加入O2后通過注液管道注入地下含礦含水層，溶浸液的注液壓力控制在I. 5Mpa I. 6Mp, O2的加入壓力高于溶浸液的注液壓力O. I O. 2Mpa ;根據(jù)地下溶浸進度階段的不同，采用不同的加氧濃度進行溶浸液的配制；具體步驟為初期浸出，溶浸液中注氧濃度為400 500mg/L，當浸出液中的殘余氧濃度在10mg/L左右時，注氧濃度降低到200mg/L ;當浸出率達到6(Γ70%時，注氧濃度降至5(Tl50mg/L，直至浸出結(jié)束；所述的溶浸液為含碳酸氫根型地下水；(2)向步驟(I)浸出所得的含鈾的浸出液中加入CO2,以調(diào)節(jié)pH值至7 8 ；C02加入量為100 300mg/L，CO2加入壓力高于浸出液管道壓力O. I O. 2Mpa ；(3)對步驟(2)所得的含鈾的浸出液進行離子交換吸附，采用大孔苯乙烯系強堿性·陰離子交換樹脂，吸附后得到飽和樹脂和吸附尾液；(4)對步驟(3)所得的飽和樹脂采用淋洗劑進行淋洗，所述的淋洗劑為15 20g/L的NaHCO3和80 120g/L的NaCl的混合溶液；然后對得到的碳酸鈾酰離子溶液進行解析，即向碳酸鈾酰離子溶液中加入鹽酸，待驅(qū)趕CO2酸化到pH=4. O 5. O時，停止加入鹽酸；再加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至12. O 13. O,常溫沉淀,沉淀時間6 12h,下層得到Na2U2O7沉淀漿體，上層溶液為沉淀母液。如上所述的一種鈾的0)2加02原地浸出開采處理方法，其步驟(3)中采用兩個串聯(lián)的承壓吸附塔進行順流帶壓離子交換吸附鈾，其中第一個吸附塔內(nèi)壓力在O. 2MPa^0. 3MPa，第二個吸附塔內(nèi)壓力小于O. IMpa0如上所述的一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，其步驟(4)淋洗結(jié)束后，利用吸附尾液轉(zhuǎn)型再生樹脂，即用壓縮空氣將吸附塔內(nèi)溶液吹干，使用吸附尾液反沖樹脂床，尾液通過樹脂的流速為4 6BV/h，使樹脂塔中的樹脂充分分布均勻，除去大部分樹脂顆粒間殘留的雜物和解吸劑成分，觀察反沖廢水至清澈為止；再將吸附尾液以流速O. 5 lBV/h通過樹脂床，進行樹脂再生，時間為I 2小時，用清水順流沖洗樹脂約I 2小時，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液無色、無混濁為止。如上所述的一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，其步驟(4)所得的含Na2CO3^ NaCl和NaOH的沉淀母液配制為淋洗樹脂用的淋洗劑，若母液中氯根離子濃度小于淋洗劑要求的濃度，則加鹽酸調(diào)節(jié)PH到淋洗劑范圍內(nèi)，加入氯化鈉調(diào)節(jié)母液化學成份為淋洗劑所要求的范圍，同時補加碳酸氫鈉至淋洗劑要求濃度值，返回做淋洗劑，循環(huán)使用。本發(fā)明的效果在于本發(fā)明對鈾的浸出液在進行離子交換吸附前加入二氧化碳氣體，加入二氧化碳后可降低浸出液PH，增加浸出液中U02(C03) 22_的百分率，因而能更有效地提高樹脂的飽和鈾容量，減輕了吸附時樹脂層的板結(jié)。同時，提高尾液中的碳酸氫根濃度，直接形成了有效的溶浸液，可注入地下循環(huán)使用。相對傳統(tǒng)的其它酸堿法地浸工藝需要專門的溶浸劑配制工序，本發(fā)明一體化了離子交換吸附和溶浸劑的配制工序，簡化了操作步驟，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝技術(shù)。本發(fā)明是一種經(jīng)濟合理的地浸采鈾工藝方法。CO2水溶浸劑優(yōu)于碳酸銨/碳酸氫銨等堿法浸出系統(tǒng)，因為碳酸銨/碳酸氫銨會通過銨離子與含于地層內(nèi)粘土中的鈣、鈉離子交換，提高了地下水的礦化度，造成了地下水的污染，還易造成礦層堵塞，不利于金屬的浸出過程。本發(fā)明打破常規(guī)，分析了 CO2 + O2浸出液經(jīng)過大孔苯乙烯系強堿性陰離子交換樹脂吸附后，其中含有的hco3_離子濃度較高，利用其中豐富的hco3_離子可以對解吸后的樹脂進行轉(zhuǎn)型再生，工藝合理，操作簡便，再生的效果極佳，經(jīng)過再生的大孔樹脂能恢復(fù)到較好的吸附性能，且保持穩(wěn)定，有長效性。后續(xù)的解吸率也有所提高。與傳統(tǒng)的沉淀方式相比較，本發(fā)明處理鈾酰離子的合格溶液時，省去了高溫加熱設(shè)備，使得能耗、設(shè)備投入大大降低，降低了堿耗，細化了控制參數(shù)，節(jié)省了堿的消耗，降低了生產(chǎn)成本，同時，沉淀母液可轉(zhuǎn)化做淋洗劑循環(huán)使用，最大化的減少了外排污染，本發(fā)明 工藝操作簡單，生產(chǎn)成本低,為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效率。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明所述的一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法作進一步描述。實施例I某含鈾含水層地下水化成分類型以HCO3-Na和HCO3 *C1-Na型為主，含鈾層頂?shù)装逯饕獮槟鄮r，厚度較穩(wěn)定，隔水性能較好。礦化度3. 5g/L，水溫15°C，pH值6. 8，Eh 150mv,HC03_ 2000mg/L, 02〈2mg/L，水文地球化學環(huán)境處于弱氧化-還原過渡帶狀態(tài)。采用本發(fā)明所述的一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，其包括如下步驟(I)溶浸液為天然的碳酸氫根型地下水(礦床地下水中HC03_含量為2000mg/L、pH值在6. 8)，向該溶浸液加入O2后通過注液管道注入地下含礦含水層，溶浸液的注液壓力控制在L 6Mp，O2的加入壓力高于溶浸液的注液壓力O. 2Mpa ;根據(jù)地下溶浸進度階段的不同，采用不同的加氧濃度進行溶浸液的配制；具體步驟為初期浸出，溶浸液中注氧濃度為500mg/L，當浸出液中的殘余氧濃度在10mg/L左右時，注氧濃度降低到200mg/L ;當浸出率達到60%時，注氧濃度降至150mg/L，直至浸出結(jié)束，停止加氧。形成的浸出液含[UO2 (CO3) 3]4-和[UO2 (CO3) 2]2-，抽出浸出液至地表，送至水冶工序進行處理。(2)步驟(I)所得的含鈾的浸出液中鈾濃度為45mg/L，向該浸出液中加入CO2,以調(diào)節(jié)PH值至8 ；C02加入量為300mg/L，CO2加入壓力高于浸出液管道壓力O. 2Mpa。(3)對步驟(2)所得的含鈾的浸出液進行離子交換吸附，采用大孔苯乙烯系強堿性陰離子交換樹脂，吸附后得到飽和樹脂和吸附尾液；離子交換吸附金屬采用兩吸附塔串聯(lián)承壓吸附，其中首塔承壓O. 3MPa，次塔O. IMpa，兩塔串聯(lián)順流帶壓吸附。(4)對步驟(3)所得的飽和樹脂采用淋洗劑進行淋洗，所述的淋洗劑為16g/L的NaHCO3和80g/L的NaCl的混合溶液；然后對得到的碳酸鈾酰離子溶液進行解析，即向碳酸鈾酰離子溶液中加入鹽酸，待驅(qū)趕CO2酸化到pH=4. 4時，停止加入鹽酸；再加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至12. 5，常溫沉淀，沉淀時間6h，下層得到Na2U2O7沉淀漿體，上層溶液為沉淀母液。步驟(4)淋洗結(jié)束后，利用吸附尾液轉(zhuǎn)型再生樹脂，即用壓縮空氣將吸附塔內(nèi)溶液吹干，使用吸附尾液反沖樹脂床，尾液通過樹脂的流速為6BV/h，使樹脂塔中的樹脂充分分布均勻，除去大部分樹脂顆粒間殘留的雜物和解吸劑成分，觀察反沖廢水至清澈為止；再將吸附尾液以流速lBV/h通過樹脂床，進行樹脂再生，時間為2小時，用清水順流沖洗樹脂約2小時，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液無色、無混濁為止。步驟(4)所得的含Na2C03、NaCl和NaOH的沉淀母液配制為淋洗樹脂用的淋洗劑，若母液中氯根離子濃度小于淋洗劑要求的濃度，則加鹽酸調(diào)節(jié)PH到淋洗劑范圍內(nèi)，加入氯化鈉調(diào)節(jié)母液化學成份為淋洗劑所要求的范圍，同時補加碳酸氫鈉至淋洗劑要求濃度值，返回做淋洗劑，循環(huán)使用。本工藝中，在鈾浸出液進行離子交換吸附前加入一定量的CO2氣體，可以降低浸出液中的PH值，樹脂吸附金屬鈾的容量可提高20mg/mL濕樹脂。加二氧化碳后溶液中碳酸氫根濃度提高了 65. 92mg/L，提高了碳酸氫根的濃度，吸附尾液中的碳酸氫根濃度較原液也有所提聞。循環(huán)注入地下，浸出液中袖濃度逐步提聞，由起初的45mg. L 1提聞到了 50mg. L 1以上，提高了溶浸液的浸出率。本發(fā)明可以使浸出液處理和溶浸液配制一體化，優(yōu)化了地浸生產(chǎn)工藝，可以降低運營成本和提高生產(chǎn)效率?！?采用淋洗劑(配制為NaHC0316g. Γ1和NaCl 80g. Γ1的混合溶液)對鈾的飽和樹脂進行淋洗操作，取IL鈾的合格液，成份見表I。先攪拌加入鹽酸(注本文中提及鹽酸均為32%的工業(yè)鹽酸)40mL，驅(qū)趕CO2酸化到pH=4. 4時，這時溶液是氯化鈾酰和碳酸鈾酰的混合絡(luò)合物，呈現(xiàn)蛋黃色，停止加酸。表I合格液成份
權(quán)利要求
1.一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，其特征在于該方法包括如下步驟 (1)溶浸液加入O2后通過注液管道注入地下含礦含水層，溶浸液的注液壓力控制在I.5Mpa I. 6Mp, O2的加入壓力高于溶浸液的注液壓力O. I O. 2Mpa ;根據(jù)地下溶浸進度階段的不同，采用不同的加氧濃度進行溶浸液的配制；具體步驟為初期浸出，溶浸液中注氧濃度為400 500mg/L，當浸出液中的殘余氧濃度在10mg/L左右時，注氧濃度降低到200mg/L ;當浸出率達到6(Γ70%時，注氧濃度降至5(Tl50mg/L，直至浸出結(jié)束；所述的溶浸液為含碳酸氫根型地下水； (2)向步驟(I)浸出所得的含鈾的浸出液中加入CO2,以調(diào)節(jié)pH值至7 8；C02加入量為100 300mg/L，CO2加入壓力高于浸出液管道壓力O. I O. 2Mpa ； (3)對步驟(2)所得的含鈾的浸出液進行離子交換吸附，采用大孔苯乙烯系強堿性陰離子交換樹脂，吸附后得到飽和樹脂和吸附尾液；·· (4)對步驟(3)所得的飽和樹脂采用淋洗劑進行淋洗，所述的淋洗劑為15 20g/L的NaHCO3和80 120g/L的NaCl的混合溶液；然后對得到的碳酸鈾酰離子溶液進行解析，即向碳酸鈾酰離子溶液中加入鹽酸，待驅(qū)趕CO2酸化到pH=4. O 5. O時，停止加入鹽酸；再加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至12. O 13. O,常溫沉淀,沉淀時間6 12h,下層得到Na2U2O7沉淀衆(zhòng)體，上層溶液為沉淀母液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，其特征在于步驟(3)中采用兩個串聯(lián)的承壓吸附塔進行順流帶壓離子交換吸附鈾，其中第一個吸附塔內(nèi)壓力在O. 2MPa O. 3MPa，第二個吸附塔內(nèi)壓力小于O. IMpa0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，其特征在于步驟(4)淋洗結(jié)束后，利用吸附尾液轉(zhuǎn)型再生樹脂，即用壓縮空氣將吸附塔內(nèi)溶液吹干，使用吸附尾液反沖樹脂床，尾液通過樹脂的流速為4 6BV/h，使樹脂塔中的樹脂充分分布均勻，除去大部分樹脂顆粒間殘留的雜物和解吸劑成分，觀察反沖廢水至清澈為止；再將吸附尾液以流速O. 5 lBV/h通過樹脂床，進行樹脂再生，時間為I 2小時，用清水順流沖洗樹脂約I 2小時，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液無色、無混濁為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈾的0)2加02原地浸出開采處理方法，其特征在于步驟(4)所得的含Na2C03、NaCl和NaOH的沉淀母液配制為淋洗樹脂用的淋洗劑，若母液中氯根離子濃度小于淋洗劑要求的濃度，則加鹽酸調(diào)節(jié)PH到淋洗劑范圍內(nèi)，加入氯化鈉調(diào)節(jié)母液化學成份為淋洗劑所要求的范圍，同時補加碳酸氫鈉至淋洗劑要求濃度值，返回做淋洗劑，循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鈾的CO2加O2原地浸出開采處理方法，其步驟為(1)溶浸液加入O2后通過注液管道注入地下含礦含水層，根據(jù)地下溶浸進度階段的不同，采用不同的加氧濃度進行溶浸液的配制；(2)向含鈾的浸出液中加入CO2，CO2加入量為100～300mg/L；(3)對含鈾的浸出液進行離子交換吸附，采用大孔苯乙烯系強堿性陰離子交換樹脂，吸附后得到飽和樹脂和吸附尾液；(4)對飽和樹脂采用淋洗劑進行淋洗，然后對得到的碳酸鈾酰離子溶液進行解析，得到Na2U2O7沉淀漿體和沉淀母液。本發(fā)明省去了高溫加熱設(shè)備，使得能耗、設(shè)備投入大大降低，降低了堿耗，細化了控制參數(shù)，節(jié)省了堿的消耗，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號E21B43/28GK102900418SQ201210409189
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者蘇學斌, 劉乃忠, 杜志明, 郭忠德, 沈紅偉, 程宗芳, 李建華, 牛玉清, 王曉東, 廖文勝, 譚亞輝, 成弘, 姚益軒, 王云霞, 馬連春, 楊少武, 張萬亮, 原淵, 張永明 申請人:核工業(yè)北京化工冶金研究院