脉石含量高、铀品位低以及铀与脉石的嵌赋关系复杂等原因,导致低品位铀矿中铀的回收极其收困难。现有浸出工艺因浸出效率低、能耗高、二次污染严重等原因严重制约了低品位铀矿资源的绿色高效开发。而实现铀与脉石的高效解离、提高铀的浸出效率、降低铀浸出过程中的二次污染是低品位铀矿绿色开发利用的关键。本研究开展了低品位铀矿酸碱联合浸出工艺及机理研究,其基本思路是先采用稀碱溶液腐蚀低品位铀矿中的脉石颗粒,在颗粒表面形成微孔并逐步在颗粒内部形成渗流通道,随后采用硫酸浸出,提高浸出剂与铀物相的接触。文章重点考察了酸碱联合预处理工艺参数对铀的浸出率影响,通过查明浸出过程中低品位铀矿的矿物学特征和动力学特征,揭示了酸碱联合浸出工艺对铀浸出的影响机制以及碱预处理对脉石的破坏机理。研究获得如下主要结论:酸碱联合浸出工艺参数研究结果表明,酸碱联合浸出铀的效率明显优于常规酸浸,且低浓度的碱更有利于脉石矿物的分解。适宜碱预处理条件为:NaOH浓度10 g/L,搅拌速度400 rpm,液固比20:1,浸出时间2 h,铀的浸出率达到90.80%,比直接酸浸的铀浸出率增加了26.89%。低品位铀矿浸出前后的工艺矿物学特征表明,低浓度的碱液预处理可选择性地破坏脉石矿物的结构,在矿石颗粒内部形成浸出微孔,为后续硫酸浸出提供浸出通道。酸浸过程中,脉石矿物进一步被破坏,在颗粒内部形成大量介孔,增加了铀在浸出剂中的暴露率,极大地改善了低品位铀矿的浸出条件,使得铀的浸出率远远高于单一碱浸或酸浸。此外,稀碱溶液预处理前后pH值无显著变化,可实现重复利用。低品位铀矿的浸出动力学研究结果表明,随着硫酸浓度、浸出温度和浸出时间的增加,铀的浸出率逐渐增加。铀浸出过程中常用的收缩核模型不能较好的关联本研究中铀的实验数据,而采用Avrami方程将铀的浸出看成结晶的逆过程,能很好的阐释铀浸出过程的机理。结果表明常规酸浸和酸碱联合浸出铀的过程受扩散控制,表观活化能分别为8.75kJ/mol和2.71 kJ/mol,反应级数分别为0.767和0.419。矿物学特征表明,在较高的酸浓度和温度条件下,脉石矿物的晶体结构和晶体形状被严重破坏,进一步加速了铀的释放。本研究有助于从低品位矿石或高脉石含量的尾矿中回收有价值的金属,为我国大量有待开采的低品位铀矿资源的利用提供科学依据,解决我国大宗固废中有价金属的资源化问题。