本發(fā)明屬于地浸采鈾技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

地浸采鈾是用化學(xué)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(jù)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(guò)注液總管、注液主管分流到各采區(qū)集控室，經(jīng)過(guò)分配和計(jì)量后再由注液支管輸送到各注液鉆孔內(nèi)，注入到地下的鈾礦體中，通過(guò)對(duì)流和擴(kuò)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(jīng)過(guò)水冶處理得到重鈾酸鹽產(chǎn)品。而經(jīng)過(guò)樹脂床吸附鈾以后的尾液在添加化學(xué)試劑后再返回井場(chǎng)循環(huán)浸出。

在現(xiàn)有技術(shù)中，注液鉆孔是溶浸液進(jìn)入礦體的通道，注液支管管口經(jīng)熱熔擴(kuò)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(guò)短節(jié)從井口直接流入注液鉆孔內(nèi)。而注液鉆孔井口裝置長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，經(jīng)過(guò)天長(zhǎng)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(yùn)行時(shí)，注液支管容易凍結(jié)。

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(guó)酸法地浸鈾礦山多數(shù)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(shí)，樹脂上載帶的no3^-會(huì)轉(zhuǎn)移到吸附尾液中，添加硫酸配液后隨溶浸液進(jìn)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(shí)，氧化劑的費(fèi)用約占產(chǎn)品成本的10％左右，且雙氧水或氧氣屬于易燃易爆危險(xiǎn)化學(xué)品，在運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用過(guò)程中存在安全隱患，行政管控極其嚴(yán)格。而硝酸根是一種環(huán)境敏感離子，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間多次吸附、淋洗循環(huán)后，浸出液中的no3^-會(huì)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(chǎn)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(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(shù)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(shè)有管帽；

將注液支管插入注液井管內(nèi)，通過(guò)以下兩種方式中的一種：

方式一：在管帽的頂部設(shè)有開口，注液支管從管帽的開口處插入注液井管內(nèi)；

方式二：首先將注液井管周圍的土挖開，在注液井管的側(cè)壁上加工開口，將注液支管先套入一個(gè)密封圈，然后從注液井管的側(cè)壁開口處插入注液井管內(nèi)，將注液支管上的密封圈緊貼注液井管的外側(cè)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(nèi)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(cè)；

(2)加入溶浸液酸化礦層

從抽液鉆孔抽出含礦層浸出液，進(jìn)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(guò)注液支管自流進(jìn)入注液井管內(nèi)，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(jìn)入溶浸液中，在負(fù)壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價(jià)鈾；

若注液支管埋入地表以下，則在吸氣孔處設(shè)有保護(hù)裝置，保證吸氣孔直通大氣；

(4)調(diào)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(jìn)入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入調(diào)整濃度后的酸性溶液，配成溶浸液，然后將溶浸液通過(guò)注液支管流入注液井管，進(jìn)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(jià)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(cè)壁深度距地表1m。

所述注液井管側(cè)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(cè)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(gè)，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(jià)值的鈾濃度下限為8mg/l。

所述的注液井管與管帽通過(guò)絲扣連接，形成密閉保護(hù)，防止沙塵進(jìn)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(guò)fe³⁺再去氧化礦石中四價(jià)鈾，可提高礦石中四價(jià)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(chǔ)存和使用相關(guān)設(shè)備設(shè)施投入，降低產(chǎn)品成本，提高作業(yè)安全性；

(3)本發(fā)明相對(duì)于利用硝酸根做氧化劑的酸法地浸工藝，沒(méi)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(hù)；

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

附圖說(shuō)明

圖1為注液支管從管帽開口處插入孔內(nèi)的井口裝置示意圖；

圖2為注液支管從井管側(cè)面開口處插入孔內(nèi)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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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(shè)有管帽3，兩者絲扣連接，形成密閉保護(hù)，防止沙塵進(jìn)入。

將注液支管2插入注液井管1內(nèi)，通過(guò)以下兩種方式中的一種：

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

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(cè)壁深度距地表1m，在注液井管1的側(cè)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(gè)密封圈，然后從注液井管1的側(cè)壁開口處插入注液井管1內(nèi)，將注液支管2上的密封圈緊貼注液井管1的外側(cè)壁，所述密封圈的外徑大于注液井管1的側(cè)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(nèi)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(cè)。

(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(jìn)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(guò)注液支管2自流進(jìn)入注液井管1內(nèi)，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(gè)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(jìn)入溶浸液5中，在負(fù)壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價(jià)鈾。

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

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

(4)調(diào)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(jìn)入樹脂交換塔吸附鈾，向樹脂交換塔流出的尾液中加入調(diào)整濃度后的酸性溶液，配成溶浸液5。然后將溶浸液5通過(guò)注液支管2流入注液井管1，進(jìn)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(jià)值的鈾濃度下限為止，完成采鈾。

實(shí)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(zhì)礫巖、含礫砂巖、中細(xì)粒砂巖及少量細(xì)砂巖，滲透系數(shù)為5.9-8.7m/d，上下有連續(xù)穩(wěn)定的泥巖或粉砂質(zhì)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(guò)室內(nèi)浸出試驗(yàn)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(shè)有管帽，兩者絲扣連接，形成密閉保護(hù)。注液支管從管帽開口處插入注液井管內(nèi)，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(jìn)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(guò)注液支管2流至注液井管1，進(jìn)入鈾礦體，酸化礦層至抽出的浸出液ph＝2.5，注液井管1內(nèi)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(gè)直徑為2mm的吸氣孔4，在負(fù)壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價(jià)鈾；

(4)調(diào)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(jìn)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(guò)注液支管2流入注液井管1，進(jìn)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(chǎng)浸出結(jié)束時(shí)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(shí)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(xì)粒砂巖，滲透系數(shù)為3.6-5.8m/d，上下有連續(xù)穩(wěn)定的泥巖或粉砂質(zhì)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(nèi)浸出試驗(yàn)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(shè)有管帽，兩者絲扣連接，形成密閉保護(hù)。在注液井管側(cè)面距地表0.3m處設(shè)有開口，在注液支管上先套入一個(gè)橡膠板密封圈，再?gòu)拈_口處插入注液井管內(nèi)，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(cè)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(jìn)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(guò)注液支管分流至注液井管，進(jìn)入鈾礦體中，酸化礦層至抽出的浸出液ph＝2.0，注液井管內(nèi)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(gè)直徑為3mm的吸氣孔，在負(fù)壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價(jià)鈾；

(4)調(diào)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(jìn)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(guò)注液支管2流入注液井管1，進(jìn)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(chǎng)浸出結(jié)束時(shí)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(shí)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(xì)粒砂巖，滲透系數(shù)為7.6-10.2m/d，上下有連續(xù)穩(wěn)定的泥巖或粉砂質(zhì)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(nèi)浸出試驗(yàn)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(shè)有管帽，兩者絲扣連接，形成密閉保護(hù)。在注液井管側(cè)面距地表0.4m處設(shè)有開口，在注液支管上先套入一個(gè)pvc軟板密封圈，再?gòu)拈_口處插入注液井管內(nèi)，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(cè)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(jìn)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(guò)注液支管分流至注液井管，進(jìn)入鈾礦體中，酸化礦層至抽出的浸出液ph＝2.2，注液井管內(nèi)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(gè)直徑為2mm的吸氣孔，在負(fù)壓狀態(tài)下自吸空氣做氧化劑，氧化礦石中的四價(jià)鈾；

(4)調(diào)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(jìn)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(guò)注液支管2流入注液井管1，進(jìn)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(chǎng)浸出結(jié)束時(shí)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(yù)期。

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