1、内蒙某内蒙某COCO2 2 +O+O2 2原地浸出原地浸出采铀现场试验方案设计采铀现场试验方案设计 毕 业 答 辩 目录目录 试验概况试验概况 工艺原理工艺原理 井场设计工艺井场设计工艺 成井设计工艺成井设计工艺 工艺流程简介工艺流程简介 工艺流程图工艺流程图 工艺参数工艺参数 设备选型设备选型 结论结论 试验概况试验概况 内蒙某砂岩铀矿床的碳酸盐含量内蒙某砂岩铀矿床的碳酸盐含量大于大于2 2，矿床埋深大于，矿床埋深大于400m400m，原地，原地浸出采铀现场试验采用浸出采铀现场试验采用 COCO2 2 +O+O2 2中中性浸出工艺。根据实验室扩大试验性浸出工艺。根据实验室扩大试验的要求，采用
2、“井场设计的要求，采用“井场设计井型与井型与井距确定井距确定过滤过滤吸附吸附淋洗淋洗合合格液酸化格液酸化沉淀沉淀压滤压滤111111产产品”的工艺流程。品”的工艺流程。工艺原理工艺原理 COCO2 2 +O O2 2浸出地下铀矿的方法称为中性弱碱性浸出浸出地下铀矿的方法称为中性弱碱性浸出。在在PH为为78的条件下的条件下，HCO3-使地下铀矿由固态变为溶解态的使地下铀矿由固态变为溶解态的 UO2（CO3）22-。COCO2 2 +O O2 2浸出过程的化学反应如下：浸出过程的化学反应如下：（1）UO2+O2UO3（2）UO3+2HCO3-+CO32-UO2（CO3）34-+H2O（3）UO3+
3、2HCO3-UO2（CO3）22-+H2O（4）CO2+CaCO3+H2OCa2+2HCO3-（5）2FeS2+7O2+8CO32-+6H2O2Fe（OH）2+4S042-+8HCO3-铀在铀在pH值为值为7的条件下溶解以反应的条件下溶解以反应(3)为主；铀在为主；铀在pH值为值为9的条的条件下溶解以反应件下溶解以反应(2)为主。为主。CO2+O2中性弱碱性浸出以反应中性弱碱性浸出以反应(3)为主，为主，这样能明显提高离子交换树脂吸附铀容量。钙质砂岩型铀矿石可这样能明显提高离子交换树脂吸附铀容量。钙质砂岩型铀矿石可通入通入CO2 按反应式按反应式(4)生成生成HCO3-，HCO3-再与再与UO
4、3反应而生成反应而生成UO2（CO3）22-。井场设计工艺井场设计工艺 在充分了解矿床基本地质条件后在充分了解矿床基本地质条件后,用计算机软用计算机软件模拟矿床水文地质并确定井型与井距。目前井型件模拟矿床水文地质并确定井型与井距。目前井型主要包括三注一抽、四注一抽、五注一抽、六注一主要包括三注一抽、四注一抽、五注一抽、六注一抽。抽。结合本矿床的水文地质条件，采用四注一抽与结合本矿床的水文地质条件，采用四注一抽与五注一抽的两种井型搭配来布井。扩大试验钻孔是五注一抽的两种井型搭配来布井。扩大试验钻孔是以条件试验钻孔为基础外扩以条件试验钻孔为基础外扩5 5组钻孔，形成“组钻孔，形成“6 6抽抽141
5、4注”的注”的6 6组钻孔。扩大试验钻孔抽孔与注孔距离为组钻孔。扩大试验钻孔抽孔与注孔距离为25 m25 m。成井设计工艺成井设计工艺 地浸矿山钻孔结构有地浸矿山钻孔结构有3 3种种:不安不安装过滤器的钻孔结构；安装过滤器装过滤器的钻孔结构；安装过滤器但不填充砾石的钻孔结构；但不填充砾石的钻孔结构；既安既安装过滤器又填充砾石的钻孔结构。装过滤器又填充砾石的钻孔结构。对三种钻孔结构的综合分析，对三种钻孔结构的综合分析，采用既安装过滤器又填充砾石的钻采用既安装过滤器又填充砾石的钻孔结构。孔结构。工艺流程简介工艺流程简介 1.1.浸出液过滤工艺浸出液过滤工艺 浸出液中含有一定泥砂和小颗粒不浸出液中含
6、有一定泥砂和小颗粒不溶物，吸附前需要袋式过滤机过滤。溶物，吸附前需要袋式过滤机过滤。2.2.吸附淋洗工艺吸附淋洗工艺 采用三塔串联吸附采用三塔串联吸附三塔串联淋洗三塔串联淋洗新工艺，浸出液从首塔流入，经三塔串新工艺，浸出液从首塔流入，经三塔串联吸附后，吸附尾液从末塔流出，吸附联吸附后，吸附尾液从末塔流出，吸附尾液可以循环利用。尾液可以循环利用。3.3.合格液酸化工艺合格液酸化工艺 合格液用盐酸酸化至终点合格液用盐酸酸化至终点pHpH值值4.54.55.0 5.0 4.4.沉淀老化工艺沉淀老化工艺 沉淀采用循环老化常温沉淀工艺，沉淀沉淀采用循环老化常温沉淀工艺，沉淀剂为片碱，片碱消耗量为剂为片碱
7、，片碱消耗量为2 t/t U2 t/t U，沉淀，沉淀时间时间1 h,1 h,沉淀老化时间沉淀老化时间24 h24 h。5.5.压滤工艺压滤工艺 沉降槽底流老化后的沉淀浓浆用浓浆泵沉降槽底流老化后的沉淀浓浆用浓浆泵注入板框压滤机，压滤得到“注入板框压滤机，压滤得到“111”111”产品产品 。6.6.沉淀母液循环利用工艺沉淀母液循环利用工艺 沉淀母液补加碳酸氢铵后可以返回作沉淀母液补加碳酸氢铵后可以返回作淋洗剂。淋洗剂。工艺流程图工艺流程图 工艺参数工艺参数 1.1.袋式过滤器过滤工艺的原始指标袋式过滤器过滤工艺的原始指标 （1 1）过滤设备：袋式过滤器；）过滤设备：袋式过滤器；（2 2）操作
8、方式：浸出液从过滤器上部进入，从底部流出；）操作方式：浸出液从过滤器上部进入，从底部流出；（3 3）操作压力：）操作压力：0.2MPa0.2MPa；（4 4）处理量：）处理量：50m50m3 3/h/h。2.2.浸出液浸出液pHpH值调节工艺的原始指标值调节工艺的原始指标 （1 1）加入）加入COCO2 2前浸出液前浸出液pHpH值：值：6.86.87.57.5；（2 2）加入）加入COCO2 2后浸出液后浸出液pHpH值：值：6 66.56.5。3.3.吸附工艺的原始指标吸附工艺的原始指标 （1 1）吸附操作方式：密实固定床三塔串联顺流带压吸附；）吸附操作方式：密实固定床三塔串联顺流带压吸附
9、；（2 2）树脂型号：）树脂型号：D201D201大孔强碱性阴离子树脂；大孔强碱性阴离子树脂；（3 3）浸出液平均铀浓度：）浸出液平均铀浓度：30mg/L30mg/L；（4 4）吸附原液）吸附原液pHpH值：值：6.86.87.57.5；（5 5）操作温度：常温；）操作温度：常温；（6 6）吸附空塔线速度为：）吸附空塔线速度为：30 m/h30 m/h；（7 7）饱和树脂容量：）饱和树脂容量：40kgU/m40kgU/m3 3 VRVR；（8 8）尾液铀浓度：）尾液铀浓度：0.5mg/L0.5mg/L；（9 9）操作压力：）操作压力：0.5MPa0.5MPa。4.4.淋洗工艺的原始指标淋洗工艺
10、的原始指标 （1 1）淋洗操作方式：三塔串联顺流淋洗；）淋洗操作方式：三塔串联顺流淋洗；（2 2）淋洗剂组成）淋洗剂组成100 g/LNaCl100 g/LNaCl16 g/LNH16 g/LNH4 4HCOHCO3 3；（3 3）淋洗剂）淋洗剂pHpH值：值：8.58.59.09.0；（4 4）停留时间：）停留时间：2h2h；（5 5）合格液床体积：）合格液床体积：2VR2VR；（6 6）淋洗合格液铀浓度：）淋洗合格液铀浓度：19.8 g/L19.8 g/L；（7 7）淋洗总体积：）淋洗总体积：2VR2VR；（8 8）树脂残余容量：）树脂残余容量：1mg/mL1mg/mLR R。5.5.合格
11、液酸化工艺的原始指标合格液酸化工艺的原始指标 （1 1）合格液酸化终点）合格液酸化终点pHpH值：值：4.54.55.05.0；（2 2）工业盐酸消耗量：）工业盐酸消耗量：0.5t/tU 0.5t/tU。6.6.沉淀工艺的原始指标沉淀工艺的原始指标 （1 1）沉淀方式：循环沉淀，浆体在沉淀槽中老化；）沉淀方式：循环沉淀，浆体在沉淀槽中老化；（2 2）沉淀剂：片碱）沉淀剂：片碱(固态固态NaOH)NaOH)；（3 3）沉淀温度：常温；）沉淀温度：常温；（4 4）搅拌转速：）搅拌转速：5r/min 5r/min；（5 5）沉淀反应时间：）沉淀反应时间：60min60min；（6 6）NaOHNaO
12、H沉淀的终点沉淀的终点pHpH值：值：11.511.512.512.5；（7 7）合格液中铀浓度：）合格液中铀浓度：19.8g/L19.8g/L；（8 8）NaOHNaOH消耗量：消耗量：2t/tU2t/tU；（9 9）沉淀老化时间：）沉淀老化时间：24h24h；（1010）沉淀母液）沉淀母液U U浓度：浓度：20.0mg/L20.0mg/L。7.7.产品过滤工艺的原始指标产品过滤工艺的原始指标 （1 1）过滤压力：）过滤压力：0.30.30.5MPa0.5MPa；（2 2）滤饼含水：）滤饼含水：30%30%；（3 3）产品铀含量：）产品铀含量：60%60%；（4 4）金属总回收率：）金属总回
13、收率：93%93%。8.8.母液酸化作为淋洗剂工艺的原始指标母液酸化作为淋洗剂工艺的原始指标 （1 1）沉淀母液）沉淀母液pHpH值为：值为：11.511.512.512.5；（2 2）工业盐酸消耗量：）工业盐酸消耗量：0.5t/tU0.5t/tU；（3 3）酸化母液中）酸化母液中NaClNaCl浓度浓度100g/L100g/L，转入淋洗剂，转入淋洗剂配制槽中补加饱和食盐水使其达到所需的配制槽中补加饱和食盐水使其达到所需的NaClNaCl浓度；浓度；（4 4）酸化母液中的总碳酸盐）酸化母液中的总碳酸盐(包括包括NaHCONaHCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3)浓度低于浓度低于16g/
14、L16g/L时补加。时补加。设备选型设备选型 结论结论 1.设计“设计“6抽抽14注”的注”的6组钻孔单元，抽液组钻孔单元，抽液钻孔开孔直径钻孔开孔直径311 mm，注液钻孔开孔直，注液钻孔开孔直径径215 mm。抽孔与注孔距离为。抽孔与注孔距离为25 m。2.浸出液中含有一些泥砂和小颗粒不溶物，浸出液中含有一些泥砂和小颗粒不溶物，吸附前需要用袋式过滤机过滤。吸附前需要用袋式过滤机过滤。3.采用三塔串联带压吸附，吸附方式为新采用三塔串联带压吸附，吸附方式为新型固定床上进液，浸出液型固定床上进液，浸出液pH为为6.87.5，溶液处理量为溶液处理量为50 m3/h，吸附空塔线速度，吸附空塔线速度为
15、为30 m/h，吸附尾液铀浓度为，吸附尾液铀浓度为0.5 mg/L，树脂孔隙度树脂孔隙度40%。4.饱和树脂不需要反冲，直接进入淋洗工饱和树脂不需要反冲，直接进入淋洗工序，淋洗采用三塔串联上进液方式，淋洗序，淋洗采用三塔串联上进液方式，淋洗剂为剂为100 g/L NaCl和和16 g/L NH4HCO3的混的混合液，淋洗剂用量为两个树脂床体积，淋合液，淋洗剂用量为两个树脂床体积，淋洗剂洗剂pH值值8.59.0，淋洗空塔线流速，淋洗空塔线流速1 m/h，停留时间，停留时间120 min。5.合格液中平均铀浓度合格液中平均铀浓度19.8 g/L，合格液，合格液用盐酸酸化至终点用盐酸酸化至终点pH值值4.55.0，工业盐，工业盐酸消耗量为酸消耗量为0.5 t/t U。6.沉淀采用循环老化常温沉淀工艺，沉淀沉淀采用循环老化常温沉淀工艺，沉淀剂为片碱，片碱消耗量为剂为片碱，片碱消耗量为2 t/t U，沉淀时间，沉淀时间1 h,沉淀老化时间沉淀老化时间24 h。沉淀过滤压力为。沉淀过滤压力为0.30.5 MPa。7.沉淀母液铀浓度为沉淀母液铀浓度为20.0 mg/L。8.产品要求：滤饼含水产品要求：滤饼含水30%，产品铀含量，产品铀含量60%，金属铀总水冶回收率，金属铀总水冶回收率93%。
