本發(fā)明屬于地浸采鈾技術領域，具體涉及一種自吸空氣氧化的酸法地浸采鈾方法。

背景技術：

地浸采鈾是用化學溶液，從天然埋藏條件下具有一定滲透性能的砂巖型鈾礦體中，選擇性提取和回收鈾金屬的一種鈾礦采冶工藝。根據配制溶浸液的酸堿度不同，浸出工藝分為酸法、堿法和中性浸出三種。

酸法地浸采鈾通常使用工業(yè)濃硫酸和各種氧化劑配制溶浸液，通過注液總管、注液主管分流到各采區(qū)集控室，經過分配和計量后再由注液支管輸送到各注液鉆孔內，注入到地下的鈾礦體中，通過對流和擴散作用，選擇性溶解礦石中的鈾，形成浸出液，被提升出地表后由集液支管、主管和總管道輸送至浸出液處理廠房，經過水冶處理得到重鈾酸鹽產品。而經過樹脂床吸附鈾以后的尾液在添加化學試劑后再返回井場循環(huán)浸出。

在現有技術中，注液鉆孔是溶浸液進入礦體的通道，注液支管管口經熱熔擴徑后，插入焊接在井管的異徑短節(jié)上，再用鐵絲或鋼箍緊固，溶浸液通過短節(jié)從井口直接流入注液鉆孔內。而注液鉆孔井口裝置長時間暴露在空氣中，經過天長日久熱脹冷縮之后，注液井管上的短節(jié)容易老化破裂和泄漏溶液。在冬季發(fā)生系統(tǒng)故障中斷運行時，注液支管容易凍結。

酸法地浸采鈾通常使用工業(yè)雙氧水或氧氣做氧化劑。我國酸法地浸鈾礦山多數使用硝酸根作氧化劑，飽和樹脂利用酸性nh4no3溶液淋洗，貧樹脂再吸附鈾時，樹脂上載帶的no3^-會轉移到吸附尾液中，添加硫酸配液后隨溶浸液進入浸出體系，從注液鉆孔注入到地下的鈾礦體中，氧化和浸出礦石中的鈾。

用工業(yè)雙氧水或氧氣做氧化劑時，氧化劑的費用約占產品成本的10％左右，且雙氧水或氧氣屬于易燃易爆危險化學品，在運輸、存儲和使用過程中存在安全隱患，行政管控極其嚴格。而硝酸根是一種環(huán)境敏感離子，經過長時間多次吸附、淋洗循環(huán)后，浸出液中的no3^-會不斷積累。在采區(qū)退役后的酸性地下水環(huán)境中，硝酸根的還原降解產物包括no2^-、nh4⁺、nh3等氮化物，其中的亞硝酸根與金屬元素組成的亞硝酸鹽是一種有毒和致癌物質。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自吸空氣氧化的酸法地浸采鈾方法，能夠利用空氣中的氧氣做氧化劑，提高浸出液中的鈾濃度。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種自吸空氣氧化的酸法地浸采鈾方法，包括以下步驟：

(1)將注液支管插入注液井管

所述注液井管的頂端高于地表，距離地表0.1-0.5m，在注液井管的頂端開口處設有管帽；

將注液支管插入注液井管內，通過以下兩種方式中的一種：

方式一：在管帽的頂部設有開口，注液支管從管帽的開口處插入注液井管內；

方式二：首先將注液井管周圍的土挖開，在注液井管的側壁上加工開口，將注液支管先套入一個密封圈，然后從注液井管的側壁開口處插入注液井管內，將注液支管上的密封圈緊貼注液井管的外側壁，保持注液支管在注液井管外部的一段傾斜向上不彎折，最后用表土回填至與地表平齊；

注液支管的底端深入至注液井管內注液后的液位以下，防止吸入的空氣從溶浸液中析出；

注液支管的頂端位于注液井管的外側；

(2)加入溶浸液酸化礦層

從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入酸性溶液，配成溶浸液，溶浸液通過注液支管自流進入注液井管內，流至鈾礦體，酸化礦層；

(3)在注液支管上鉆吸氣孔，自吸空氣做氧化劑

在注液支管位于注液井管以外的一段上鉆吸氣孔，吸氣孔用于自吸空氣進入溶浸液中，在負壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價鈾；

若注液支管埋入地表以下，則在吸氣孔處設有保護裝置，保證吸氣孔直通大氣；

(4)調整溶浸液的酸性溶液濃度，繼續(xù)酸化礦層浸出鈾

從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入調整濃度后的酸性溶液，配成溶浸液，然后將溶浸液通過注液支管流入注液井管，進入鈾礦體，酸化礦層并浸出鈾，直至抽出的浸出液中的鈾濃度低于有水冶處理價值的鈾濃度下限為止，完成采鈾。

步驟(1)中，將注液井管周圍的土挖開，直至露出的注液井管的側壁深度距地表1m。

所述注液井管側壁上的開口中心位置距離地表0.3m-0.5m。

步驟(1)中，所述密封圈的外徑大于注液井管的側壁開口直徑。

所述的密封圈的材料為橡膠板、pvc軟板中的一種。

步驟(2)中的酸性溶液為硫酸溶液，所述的硫酸溶液為92.5％的工業(yè)濃硫酸。

步驟(2)中，酸化礦層直至從各抽液鉆孔中抽出含礦層浸出液ph＜3。

步驟(3)中，所述的吸氣孔有n個，n≥1，吸氣孔的直徑取值范圍為1-5mm。

步驟(4)中，所述的有水冶處理價值的鈾濃度下限為8mg/l。

所述的注液井管與管帽通過絲扣連接，形成密閉保護，防止沙塵進入。

本發(fā)明的顯著效果在于：

(1)本發(fā)明利用空氣中的氧氣做氧化劑，將溶浸液中的fe²⁺氧化成fe³⁺，通過fe³⁺再去氧化礦石中四價鈾，可提高礦石中四價鈾的浸出速率和浸出液鈾濃度；

(2)本發(fā)明利用空氣中的氧氣做氧化劑，可節(jié)省氧化劑儲存和使用相關設備設施投入，降低產品成本，提高作業(yè)安全性；

(3)本發(fā)明相對于利用硝酸根做氧化劑的酸法地浸工藝，沒有向采區(qū)地下水中引入環(huán)境敏感離子，有利于環(huán)境保護；

(4)本發(fā)明中注液支管直接插入井管內自流注液，在系統(tǒng)發(fā)生事故中斷運行的情況下，注液支管內的溶浸液能夠自動排空，可避免冬季管道凍結。

附圖說明

圖1為注液支管從管帽開口處插入孔內的井口裝置示意圖；

圖2為注液支管從井管側面開口處插入孔內的井口裝置示意圖。

圖中：1.注液井管；2.注液支管；3.管帽；4.吸氣孔；5.溶浸液；6.液位。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1、圖2所示，一種自吸空氣氧化的酸法地浸采鈾方法，包括以下步驟：

(1)將注液支管2插入注液井管1

注液井管1的頂端高于地表，距離地表0.1-0.5m。在注液井管1的頂端開口處設有管帽3，兩者絲扣連接，形成密閉保護，防止沙塵進入。

將注液支管2插入注液井管1內，通過以下兩種方式中的一種：

方式一：在管帽3的頂部設有開口，注液支管2從管帽3的開口處插入注液井管1內。

方式二：首先將注液井管1周圍的土挖開，直至露出的注液井管1的側壁深度距地表1m，在注液井管1的側壁上加工開口，開口的中心位置距離地表0.3m-0.5m。

將注液支管2先套入一個密封圈，然后從注液井管1的側壁開口處插入注液井管1內，將注液支管2上的密封圈緊貼注液井管1的外側壁，所述密封圈的外徑大于注液井管1的側壁開口直徑，密封圈的材料為橡膠板、pvc軟板中的一種。

保持注液支管2在注液井管1外部的一段傾斜向上不彎折，最后用表土回填至與地表平齊。

注液支管2的底端深入至注液井管1內注液后的液位6以下，防止吸入的空氣從溶浸液中析出。

注液支管2的頂端位于注液井管1的外側。

(2)加入溶浸液5酸化礦層

從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入酸性溶液，配成溶浸液5。然后將溶浸液5通過注液支管2自流進入注液井管1內，流至鈾礦體，酸化礦層，直至從各抽液鉆孔中抽出含礦層浸出液ph＜3。所述的酸性溶液選擇工業(yè)濃硫酸。

(3)在注液支管2上鉆吸氣孔4，自吸空氣做氧化劑

在注液支管2位于注液井管1以外的一段上鉆n個吸氣孔4，n≥1，吸氣孔4的直徑取值范圍為1-5mm。吸氣孔4用于自吸空氣進入溶浸液5中，在負壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價鈾。

若注液支管2埋入地表以下，則在吸氣孔4處設有保護裝置，保證吸氣孔4直通大氣。

過早地吸入空氣，溶浸液5中的fe²⁺氧化成fe³⁺以后會水解，產生fe(oh)3沉淀，堵塞礦層孔隙，不利于鈾的浸出。

(4)調整溶浸液5中的酸性溶液濃度，繼續(xù)酸化礦層浸出鈾

從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入調整濃度后的酸性溶液，配成溶浸液5。然后將溶浸液5通過注液支管2流入注液井管1，進入鈾礦體，酸化礦層并浸出鈾，直至抽出的浸出液中的鈾濃度低于有水冶處理價值的鈾濃度下限為止，完成采鈾。

實施例1：某砂巖型鈾礦床礦體埋深為90-130m，含礦砂體巖性為砂質礫巖、含礫砂巖、中細粒砂巖及少量細砂巖，滲透系數為5.9-8.7m/d，上下有連續(xù)穩(wěn)定的泥巖或粉砂質泥巖隔水層，地下水原始水位為24m，礦石中不含碳酸鹽礦物，通過室內浸出試驗推薦采用酸法地浸開采。

采用本發(fā)明所述的一種自吸空氣氧化的酸法地浸采鈾工藝，步驟如下：

(1)在注液井管的頂端開口處設有管帽，兩者絲扣連接，形成密閉保護。注液支管從管帽開口處插入注液井管內，注液支管的底端距離地表22m；

(2)從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入92.5％的工業(yè)濃硫酸，配制成10g/l的硫酸溶浸液，將10g/l的硫酸溶浸液通過注液支管2流至注液井管1，進入鈾礦體，酸化礦層至抽出的浸出液ph＝2.5，注液井管1內的液位6距離地表19m；

(3)在注液支管位于注液井管以外的一段上鉆出兩個直徑為2mm的吸氣孔4，在負壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價鈾；

(4)調整溶浸液的硫酸濃度，繼續(xù)酸化礦層并浸出鈾，從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入92.5％的工業(yè)濃硫酸，配制成5g/l的硫酸溶浸液，然后把上述溶液通過注液支管2流入注液井管1，進入鈾礦體，酸化礦層并浸出鈾，直至抽出的浸出液中的鈾濃度低于8mg/l為止，完成采鈾。

井場浸出結束時液固比為2.5，平均單孔抽液量為12m³/h，浸出液平均鈾濃度為26.3mg/l，浸出率為83.7％，浸出效果良好。

實施例2：某砂巖型鈾礦床礦體埋深為125-145m，含礦砂體巖性為含礫砂巖、粗砂巖、中細粒砂巖，滲透系數為3.6-5.8m/d，上下有連續(xù)穩(wěn)定的泥巖或粉砂質泥巖隔水層，地下水原始水位為28m，礦石中碳酸鹽含量極低，室內浸出試驗推薦采用酸法地浸開采。

采用本發(fā)明所述的一種自吸空氣氧化的酸法地浸采鈾工藝，步驟如下：

(1)在注液井管的頂端開口處設有管帽，兩者絲扣連接，形成密閉保護。在注液井管側面距地表0.3m處設有開口，在注液支管上先套入一個橡膠板密封圈，再從開口處插入注液井管內，注液支管的底端距地表25m，注液支管上的密封圈緊貼注液井管外側壁，保持注液支管在注液井管外部的一段傾斜向上不彎折，用表土回填至與地表平齊；

(2)從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入92.5％的工業(yè)濃硫酸，配制成15g/l的硫酸溶浸液，通過注液支管分流至注液井管，進入鈾礦體中，酸化礦層至抽出的浸出液ph＝2.0，注液井管內液位距地表20m；

(3)在注液支管位于注液井管以外的一段上鉆出兩個直徑為3mm的吸氣孔，在負壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價鈾；

(4)調整溶浸液的硫酸濃度，繼續(xù)酸化礦層并浸出鈾，從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入92.5％的工業(yè)濃硫酸，配制成6g/l的硫酸溶浸液，然后把上述溶液通過注液支管2流入注液井管1，進入鈾礦體，酸化礦層并浸出鈾，直至抽出的浸出液中的鈾濃度低于8mg/l為止，完成采鈾。

井場浸出結束時液固比為2.8，平均單孔抽液量為8.6m³/h，浸出液平均鈾濃度為31.2mg/l，浸出率為87.1％，浸出效果理想。

實施例3：某砂巖型鈾礦床礦體埋深為225-250m，含礦砂體巖性為含礫砂巖、粗砂巖、中細粒砂巖，滲透系數為7.6-10.2m/d，上下有連續(xù)穩(wěn)定的泥巖或粉砂質泥巖隔水層，地下水原始水位為73m，礦石中不含碳酸鹽礦物，室內浸出試驗推薦采用酸法地浸開采。

采用本發(fā)明所述的一種自吸空氣氧化的酸法地浸采鈾工藝，其包括如下步驟：

(1)在注液井管的頂端開口處設有管帽，兩者絲扣連接，形成密閉保護。在注液井管側面距地表0.4m處設有開口，在注液支管上先套入一個pvc軟板密封圈，再從開口處插入注液井管內，注液支管的底端距地表70m，注液支管上的密封圈緊貼注液井管外側壁，保持注液支管在注液井管外部的一段傾斜向上不彎折，用表土回填至與地表平齊；

(2)從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入92.5％的工業(yè)濃硫酸，配制成8-10g/l的硫酸溶浸液，通過注液支管分流至注液井管，進入鈾礦體中，酸化礦層至抽出的浸出液ph＝2.2，注液井管內液位距地表65m；

(3)在注液支管位于注液井管以外的一段上鉆出三個直徑為2mm的吸氣孔，在負壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價鈾；

(4)調整溶浸液的硫酸濃度，繼續(xù)酸化礦層并浸出鈾，從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入92.5％的工業(yè)濃硫酸，配制成5g/l的硫酸溶浸液，然后把上述溶液通過注液支管2流入注液井管1，進入鈾礦體，酸化礦層并浸出鈾，直至抽出的浸出液中的鈾濃度低于8mg/l為止。

井場浸出結束時液固比為3.0，平均單孔抽液量為8.5m³/h，浸出液平均鈾濃度為36.4mg/l，浸出率為81.9％，浸出效果符合預期。

上述實施方式僅為本發(fā)明的最優(yōu)實施例，但是本發(fā)明不限于上述實施例，在本領域技術人員所具備的知識范圍內，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下可能做出各種變化。