采用CO2+O2对铀矿石加压柱浸的试验装置及试验方法

摘要

采用CO2+O2对铀矿石加压柱浸的试验装置及试验方法，试验装置包括储液罐与浸出柱。储液罐的上端板上设有带球阀的进水管接头、CO2进气管、CO2进气管及第一压力表接头，第一压力表安装在压力表接头的球阀上，储液罐筒壁的下端设有出液管接头。浸出柱包括筒体及端盖，端盖通过螺栓与筒体连接，端盖上设有带球阀的进液管接头及第二压力表接头，进液管接头上的球阀通过管道与储液罐上的出液接头连接，第二压力表安装在第二压力表接头的球阀上，直角型球阀、减压器及球阀依次与浸出柱出液管接头连接。试验时，储液罐固定在振荡器上，CO2钢瓶和O2钢瓶与储液罐连接，往浸出柱内装入铀矿石样品，制备溶浸液，通过溶浸液对铀矿石样品进行浸出。

说明书

技术领域

本发明涉及铀矿采冶技术领域，特别是一种采用CO₂+O₂对铀矿石加压柱浸的试验装置及试验方法。

背景技术

铀矿冶系统天然铀生产工艺包括地浸、堆浸、常规搅拌浸出和原地爆破浸出四大类，其中地浸采铀技术已成为铀矿采冶的重要方法。地浸采铀技术中的CO₂+O₂浸出工艺经过多年的试验研究，已经取得重大突破，被公认为是当今绿色采矿技术代表性成果。目前，CO₂+O₂浸出工艺已广泛应用于砂岩地浸采铀矿山，但该工艺生产应用前必须经过大量的室内搅拌浸出试验、室内加压柱浸试验、现场条件试验、现场扩大试验等，其中室内加压浸出柱浸试验是整个试验环节的十分重要的研究内容。加压浸出柱浸试验需要模拟现场应用过程中的某些具体条件，其试验结果对下步的现场试验具有非常重要的指导意义，其试验结果可作为开展现场试验的直接依据。为更好地使室内加压浸出试验条件与现场应用条件相吻合，试验装置和试验方法的设计成为影响其试验结果的可靠性、准确性等的关键因素。

现有的室内加压浸出柱浸试验装置结构复杂、参数难控制、运行不稳定，不容易得到满意结果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种采用CO₂+O₂对铀矿石加压柱浸的试验装置及试验方法。

本发明的技术方案是：采用CO₂+O₂对铀矿石加压柱浸的试验装置，包括储液罐、浸出柱、第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀、第五球阀、第六球阀、第七球阀、第一压力表、第二压力表、减压器及直角型球阀。

储液罐为一个两端封闭的圆柱形筒体，储液罐的上端板上设有进水管接头、O₂进气管、CO₂进气管及第一压力表接头，第三球阀的一端安装在第一压力表接头上，第一压力表安装在第三球阀的另一端，第四球阀安装在进水管接头上，第一球阀与第二球阀分别安装在O₂进气管与CO₂进气管上，O₂进气管与CO₂进气管的另一端分别伸入到储液罐的筒体内，距储液罐筒体底部2～3cm，储液罐筒壁的下端设有出液管接头，出液管接头位置低于O₂进气管与CO₂进气管的出气口。

浸出柱包括一个一端封闭一端开口的圆柱形筒体及端盖，筒体的开口端设有与端盖连接的法兰，端盖上设有进液管接头及第二压力表接头，第五球阀安装在进液管接头上，第五球阀的另一端通过管道与储液罐上的出液管接头连接，第六球阀安装在第二压力表接头上，第二压力表安装在第六球阀的另一端，端盖通过螺栓安装在法兰上，浸出柱筒体内的底部设有筛网，浸出柱的底部设有出液管接头，直角型球阀、减压器及第七球阀依次通过管道与出液管接头连接。

本发明还提供了采用CO₂+O₂加压柱浸试验装置对铀矿石样品加压柱浸的试验方法，其具体操作步骤如下：

A、将储液罐固定在振荡器上，将CO₂钢瓶和O₂钢瓶通过管道分别与储液罐上的第一球阀及第二球阀连接。

B、装入铀矿石样品，将浸出柱上的端盖打开，先往浸出柱内装入过砂石过滤层，过滤层高度5～6cm，再分批次装入铀矿石样品，每次加入铀矿石样品后，缓慢加水至铀矿石样品的上表面，以排除浸出柱中铀矿石样品孔隙内的空气，铀矿石样品装完后，铀矿石样品上表面离浸出柱顶部1～2cm，然后盖上端盖。

C、制备溶浸液，打开第四球阀向储液罐注水，水面离储液罐顶部2～3cm时关闭第四球阀；再打开O₂钢瓶上的减压器阀门，向储液罐内慢速加入O₂，并同时启动振荡器，直到压力达到并稳定在1～6MPa，关闭O₂钢瓶上的减压器阀门，停止振荡；然后打开CO₂钢瓶上的减压器阀门，向储液罐内慢速加入CO₂，并同时启动振荡器，直到压力达到并稳定在1～6MPa，关闭CO₂钢瓶上的减压器阀门，停止振荡。

D、铀矿石样品浸出，打开浸出柱上的第五球阀，储液罐内含CO₂和O₂的溶液通过管道进入浸出柱对铀矿石样品进行浸出，浸出过程中，每隔24h在浸出柱底部取出100～500mL的浸出液，取样时间为30～120min，分析浸出液中的pH值、U浓度、CO₃^2-浓度、HCO₃^-浓度。

E、当取出的浸出液体积为储液罐内溶液体积的50～70%时，按照步骤C制备溶浸液。

F、当液计浸出率达到95%以上或浸出液中的U浓度低于5mg/L时，试验结束。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、本发明提供的试验装置结构简单，操作方便，适用压力范围广。

2、浸出过程稳定、可控，铀的浸出规律性强。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为储液罐的结构示意图；

附图3为附图2的俯视图；

附图4为浸出柱的结构示意图；

附图5为附图4的俯视图；

附图6为试验示意图。

具体实施方式

采用CO₂+O₂对铀矿石加压柱浸的试验装置，包括储液罐1、浸出柱2、第一球阀3、第二球阀4、第三球阀5、第四球阀6、第五球阀7、第六球阀8、第七球阀9、第一压力表10、第二压力表11、减压器12及直角型球阀13。

储液罐1为一个两端封闭的圆柱形筒体，储液罐1的上端板上设有进水管接头1-1、O₂进气管1-2、CO₂进气管1-3及第一压力表接头1-4，第三球阀5的一端安装在第一压力表接头1-4上，第一压力表10安装在第三球阀5的另一端，第四球阀6安装在进水管接头1-1上，第一球阀3与第二球阀4分别安装在O₂进气管1-2与CO₂进气管1-3上，O₂进气管1-2与CO₂进气管1-3的另一端分别伸入到储液罐1的筒体内，距罐体底部2～3cm，储液罐1筒壁的下端设有出液管接头1-5，出液管接头1-5位置低于O₂进气管1-2与CO₂进气管1-3的出气口。

浸出柱2包括一个一端封闭一端开口的圆柱形筒体2-1及端盖2-3，筒体2-1的开口端设有与端盖2-3连接的法兰2-2，端盖2-3上设有进液管接头2-4及第二压力表接头2-5，第五球阀7安装在进液管接头2-4上，第五球阀7的另一端通过管道与储液罐1上的出液管接头1-5连接，第六球阀8安装在第二压力表接头2-5上，第二压力表11安装在第六球阀8的另一端，端盖2-3通过螺栓安装在法兰2-2上，浸出柱2筒体内的底部设有筛网2-7，浸出柱2的底部设有出液管接头2-6，直角型球阀13、减压器12及第七球阀9依次通过管道与出液管接头2-6连接。

采用CO₂+O₂加压柱浸试验装置对铀矿石样品加压柱浸的试验方法具体操作步骤如下：

A、将储液罐1固定在振荡器14上，将CO₂钢瓶16和O₂钢瓶15通过管道分别与储液罐1上的第一球阀3及第二球阀4连接。

B、装入铀矿石样品，将浸出柱2上的端盖2-2打开，先往浸出柱2内装入砂石过滤垫层，过滤层高度5～6cm，再分批次装入铀矿石样品，每次加入铀矿石样品后，缓慢加水至铀矿石样品的上表面，以排除浸出柱2内空气，铀矿石样品装完后，铀矿石样品上表面离浸出柱2顶部1～2cm，然后盖上端盖2-2。

C、制备溶浸液，打开第四球阀6向储液罐1注水，水面离储液罐1顶部2～3cm时关闭第四球阀6；再打开O₂钢瓶15上的减压器阀门，向储液罐1内慢速加入O₂，并同时启动振荡器14，直到压力达到并稳定在1～6MPa，关闭O₂钢瓶15上的减压器阀门，停止振荡；然后打开CO₂钢瓶16上的减压器阀门，向储液罐1内慢速加入CO₂，并同时启动振荡器14，直到压力达到并稳定在1～6MPa，关闭CO₂钢瓶16上的减压器阀门，停止振荡。

D、铀矿石样品浸出，打开浸出柱2上的第五球阀7，储液罐1内含CO₂和O₂的溶液通过管道进入浸出柱2对铀矿石样品进行浸出，浸出过程中，每隔24h在浸出柱2底部取出100～500ml的浸出液，取样时间为30～120min，分析浸出液中的pH值、U浓度、CO₃^2-浓度、HCO₃^-浓度。

E、当取出的浸出液体积为储液罐1内溶液体积的50～70%时，按照步骤C制备溶浸液。

F、当液计浸出率达到95%以上或浸出液中的U浓度低于5mg/L时，试验结束。