论文部分内容阅读
随着核工业的不断发展,核燃料需求量不断增长。而铀矿的持续开采,导致铀矿特别是高品位的铀矿的产量逐渐下降。虽然铀尾矿中铀含量较低,但其储存总量较大,将尾矿中的铀回收利用不仅能够解决铀资源的短缺问题,而且可以缓解含铀尾矿对环境的污染问题。本文从常规浸出和氧化强化浸出过程中铀的浸出规律出发,运用工艺矿物学及材料学的研究方法,查明了铀尾矿的矿相变化,明确了酸浸过程中铀的解离特征;以此为基础,运用湿法冶金学的相关理论,从热力学与动力学角度揭示了酸浸过程中铀的浸出特征及氧化剂在浸出过程中的作用;通过分别拟合浸出率与各工艺参数,完善了浸出过程的动力学方程。对常规浸出及氧化强化浸出过程中铀的浸出规律的研究表明:铀的浸出率随硫酸浓度的增加及固液比和粒径的减小而增大,氧化剂能够提高铀的浸出率及浸出效率,在氧化强化浸出体系中,可以在1 h内将铀的浸出率从常规浸出的不到45%提高到95%。除此之外,本文还在铀的常规浸出及氧化强化浸出过程中,运用工艺矿物学及材料学的研究方法对铀尾矿的矿相微区环境进行了调查,调查表明:氧化剂可以通过促进脉石的溶解从而促进铀的浸出;但由于在促进铀的浸出的过程中会使铀尾矿浸出渣表面更粗糙,表面积更大,对铀的吸附能力更强,从而降低了这种促进作用。根据收缩核模型(Shrinking core model,SCM)和阿伦尼乌斯方程(Arrhenius formula)分析,发现双氧水可以使铀浸出过程的活化能从13.89 k J/mol降低为13.76 k J/mol,使浸出过程更接近于扩散控制阶段;改变了铀浸出过程的动力学方程,减弱了动力学方程中硫酸浓度、温度的变化对浸出率的影响,增强了动力学方程中固液比和转速变化对浸出率的影响。本文可以为从含铀尾矿或超低品位铀矿中回收铀以及铀的氧化强化浸出过程中控制氧化剂的用量提供依据;为铀的常规浸出及氧化强化浸出过程中,有效的调节工艺参数来提高铀的浸出率提供参考。