CO2+O2地浸采铀过程中胶体的形成机制及其对浸铀的影响

In the process of CO2+O2 in-situ leaching, solution injection and extraction can cause disturbance in underground ore aquifer, which may lead to colloid generation. The chemical agent contain in leaching solvent can react with ore, which may also lead to colloid generation. Due to the factor that colloid existences play an important role on ore permeability and uranium recovery, the occurrence and mineralogy characteristics about U and some colloid producing contents in the sandstone-type uranium ore will be investigated. Base on sandstone-type uranium ore mineralogy features, the results of chemical components and colloid ingredients in fields lixivium, and the subsequent CO2+O2 in-situ uranium leaching simulate, the colloid formation mechanism in different temperature, pH, and redox potential using single chemical composition colloid will be studied. The obtained colloid will be also represented. Meanwhile, the regulation mechanism will be explored through lab flask tests. Furthermore, uranium adsorb ability of single colloid and actual colloid which produced by CO2+O2 in-situ leaching in sandstone-type uranium ore will be investigated. Finally, by simulating uranium ore CO2+O2 in-situ column leaching, how the colloid affect on uranium leaching, migration and ore permeability will be revealed. These results not only will provide theoretical basis and technical assistance for regulating and controlling colloid generation, but also will improving ore permeability and uranium recovery.

CO2+O2地浸采铀过程中，溶液的抽注引起地下含矿含水层的扰动、浸出剂与矿石的化学反应等均可导致胶体的产生。针对该工艺中胶体影响矿石渗透性和铀的浸出问题，研究砂岩铀矿样中各种成分的含量、赋存状态、工艺矿物学特征；根据工艺矿物学研究结果和现场浸出液化学成分、胶体成分分析结果，确定砂岩铀矿中形成胶体的主要矿物类型，模拟CO2+O2浸出工艺条件，选取单一矿物，研究其在不同温度、pH、电位条件下的溶出规律，以及各种胶体形成的热力学与动力学特性，并对胶体进行表征；采用摇瓶模拟条件试验，研究砂岩铀矿在CO2+O2浸出工艺条件下胶体的调控机制；设计各种条件下胶体对铀的吸附试验，研究单一胶体与CO2+O2浸出砂岩铀矿实际产生的胶体对铀的吸附特性；通过柱浸模拟试验，研究胶体对矿石中铀的浸出、迁移和矿石渗透性的影响，为调控胶体产生、改善CO2+O2地浸采铀矿层渗透性和浸铀效果提供理论基础和技术支持。

CO2+O2地浸采铀过程中，溶液的抽注引起的地下含矿含水层的扰动、浸出剂与矿石的化学反应等均可导致胶体的产生。该工艺中产生的胶体可引起地下岩石间隙和生产管道的堵塞，这严重影响着矿层渗透性和铀的提取效率。针对该问题，研究了（1）砂岩铀矿岩芯样中各种成分的含量、赋存状态、工艺矿物学特征；（2）在工艺矿物学研究结果和现场浸出液、树脂板结物化学成分分析结果的基础上，确定了SiO2，Al(OH)3，Fe(OH)3是造成堵塞的主要胶体成分；（3）通过模拟CO2+O2浸出工艺条件，选取单一矿物高岭石，研究了其在不同酸度、温度条件下的溶出规律。确定了矿石中含量较高的高岭石易与碳酸根离子电离出的H+反应进而形成Si、Al胶体物质，但大部分的高岭石仍然以纳米硅铝酸盐胶体形态存在；（4）采用加压摇瓶模拟CO2+O2浸出条件试验，确定了砂岩铀矿在CO2+O2浸出工艺条件下胶体的调控机制为：除化学反应以外，地下水流使得石英矿物等也会受到颗粒与颗粒之间的摩擦作用以及流动液体的剪切作用力进而形成Si、Al胶体物质；（5）通过CO2+O2柱浸模拟试验，研究了胶体对矿石中铀的浸出、迁移和矿石渗透性的影响。实现了两组分别为85.16%和80.74%的铀浸出率，其中前者岩芯柱浸出液最高铀浓度达1706.3mg/L，后者围岩柱浸出液最高铀浓度为922.1mg/L；（6）通过胶体对铀的静态批量吸附试验、小型饱和石英砂柱迁移实验证明：Al(OH)3胶体比SiO2胶体更容易吸附碳酸铀酰和沉积在饱和石英砂柱中，是造成多孔介质堵塞的主要成分。上述研究结果可为调控胶体产生、改善CO2+O2地浸采铀矿层渗透性和浸铀效果提供理论基础和技术支持。