・ ４４ ・ 有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ１．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ２０１３年５期 ｄｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—７５４５．２０１３．０５．０１３ 不同分维值的铀矿浸出研究
赵贺永 ，李丽红 （文山学院，ａ．生化系，ｂ．初等教育系，云南文山６６３０００） 摘要：对不同分维值的铀矿石进行柱浸试验。结果表明，在硫酸质量浓度为２５ ｇ／Ｌ、布液强度为３Ｏ Ｌ／（ｍ。・ｈ）、浸出时间３Ｏ ｄ、液固比２：１的条件下，分维值为２的铀矿石的堆浸效果较好，铀浸出率达 到９７．３１ 。 关键词：分形；分维值；分形模型；铀冶金；浸出 中图分类号：ＴＬ２１２．１ ２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—７５４５（２０１３）０５—００４４—０３
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｕｒａｎｉｕｍ Ｌｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｆｒａｃｔａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｖａｌｕｅｓ ＺＨＡＯ Ｈｅ—ｙｏｎｇ ．ＬＩ Ｌｉ—ｈｏｎｇ （ａ．Ｗｅｎｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｂ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｗｅｎｂｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｅｎｓｈａｎ ６６３０００，Ｙｕｎｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｒａｎｉｕｍ ｏｒｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒａｃｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｖａｌｕｅｓ ｗａｓ ｈｅａｐ ｌｅａｃｈｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｅａｐ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｕｒａｎｉｕｍ ｏｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｒａｃｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ ２ ｉｓ ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｒａｎｉｕｍ ｌｅａｃ— ｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｓ ９７．３１ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｏｆ ２５ ｇ／Ｌ，ｓｐｒａｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ３０．０ Ｌ／（ｍ ・ｈ），ｌｅａｃｈｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ３０ ｄ，ａｎｄ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｔｏ ｓｏｌｉｄ ｏｆ ２：１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒａｃｔａｌ；ｆｒａｅｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｖａｌｕｅ；ｆｒａｃｔａｌ ｍｏｄｅｌ；ｕｒａｎｉｕｍ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；ｌｅａｃｈｉｎｇ
随着我国经济的发展，对能源的需求会越来越 大。为解决能源需求的问题，国家提出了核电发展 规划，加大核电开发的力度，这样对铀矿开采是一个 很好的机遇。铀矿原地溶浸是处理成本最低的，但 对铀矿的种类有限制。对硬岩型铀矿是否可以采用 破碎，本文对某硬岩型铀矿按分维值进行组合后堆 浸，取得了较好的效果。
１ 分形模型的建立 对不同尺寸，．的岩块，用孔径为ｔ的“筛子”来 筛选，直径比ｔ小的记作Ｎ下（￡），直径比ｔ大的记作 Ｎ上（￡）。岩块总数目Ｎ（￡）＝Ｎ上（￡）＋Ｎ下（ ），如果 定义： Ｃ（ｆ）一Ｎ （￡）／Ｎ（ ）一１一Ｎ （ ）／Ｎ（ ）（１） 将Ｎｔ（ ）。Ｃ ｔ＿Ｄ带入（１）得到［ ： 十一Ｄ——， Ｄ Ｃ（ ）一１一 —二 （２）
收稿日期：２０１２一ｉ０—３１ 作者简介：赵贺永（１９７８一），男，河南开封人，工程师，硕士
式（２）即为爆堆岩石块度数量分布的分形模型。 ２ 试验研究 ２．１矿石成分 某硬岩铀矿石含水率５。１ ，成分分析结果 （ ）：ＭｇＯ ０．３４、ＣａＯ ０．２５、Ａ１２Ｏ３ １０．７５、ＦｅＯ ０．７９、Ｆｅ２Ｏ３ １．０２、ＭｎＯ ０．０９、ＳｉＯ２ ７５．８、Ｕ ０．１３３。 结果表明，矿石中铝含量较高，Ｆｅ Ｏ。含量大于 ＦｅＯ，钙、镁含量较低。当矿石粒径分别为一０．１５、 ０．１５～０．４０、０．４０～０．６３、０．６３～０．９０、０．９０～４．０、 ４．０～６．９、６．９～９．０ ｍｍ时，铀含量分别为０．３６ 、 ０．３２ 、０．３ 、０．２８ 、０．１８ 、０．１３ 、０．１％。 ２．２矿石的破碎与组成 试验用矿石来自于某铀矿，为避免柱壁对试验 的影响，通常控制柱子内径与颗粒尺寸之比在４～ ２Ｏ［７ ］，在本试验中确定此比值为１２。矿石粒径分 ２０１３年５期 有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ１．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ・ ４５ ・ 为９、７、４、０．９１、０．６４、０．４０、０．１５ ｍｍ共７个等级， 通过不同等级的矿石组合成分维值为２．９、２．６、 ２．３、２．０、１．７、１．４、１．１，每个分维值的矿石量１０ ｋｇ。按式（２）来进行矿石的混合。不同分维值矿石 的质量分布见图１。
ｌｏ０ ８０ ６０ ４０ ２０ ０ ４ ６ ８ １０ 筛分孔径／ｍｍ
图１不同分维值矿石的质量分布 Ｆｉｇ．１ Ｍａｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒａｃｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｖａｌｕｅ
从图１可知，随着分维值的增大，颗粒小的矿 石量在一直增大，而颗粒大的矿石量在减少，分维值 为２是矿石增加或减少的一个分界线。 ２．３试验参数 罐］ 矿石总量１０ ｋｇ，溶浸液硫酸浓度２５ ｇ／Ｌ，布液 强度３０．０ Ｌ／（ｍ。・ｈ），浸出时间３０ ｄ，液固质量比 ２：１，ｐＨ一２±０．５。 ２．４矿石块度与溶浸液流速的关系 溶浸液在矿石堆内的流动方式属于渗滤，渗流 速度由矿石块度和孔隙度大小决定，矿石块度愈大， 孔隙度也愈大。当分维值分别为ｌ＿１、１．４、１．７、 ２．０、２．３、２．６、２．９时，溶液流速分别为２．３、２．２、 ２．１、２．０、０．９、０．８、０．１ ｍｍ／ｓ。 可见，随着分维值增大，溶液流速降低。大量资 料证明＿９］，分维值为２．９的矿石试样已经失去试验 意义。 ２．５矿石块度与铀含量的关系 不同尺寸矿石的铀含量测定结果见图２。 从图２可知，随着矿石粒度的增大，矿石中铀 的含量逐渐减少。
３试验结果及分析 浸出液铀浓度与浸出时间的关系见图３。 由图３可看出，随着分维值的增大，浸出液铀 的浓度增加。在第３天时，不同分维值矿石的浸出 液中铀的浓度达到最大值，并且随分维值的增加，浸
删 如
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图２不同矿石尺寸铀含量曲线图 Ｆｉｇ．２ Ｍａｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅ
时间，ｄ 图３浸出液铀浓度与浸出时间的关系 Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｕｒａｎｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｘｉｖｉｕｍ ａｎｄ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｔｉｍｅ
出液中铀浓度的最大值随着增大。到１５天时，铀浓 度的变化幅度趋缓，１５天后，铀的浓度曲线变得非 常平滑。 根据图３数据计算表明，分维值分别为１．１、 １．４、１．７、２．０、２．３、２．６时，铀浸出率分别为 ８６．０８％、９４．３８ 、９５．１７ 、９７．３１ 、９Ｏ．７９ 、 ９０．６７ 。可以看出，分维值为２时，铀矿浸出率最 大，为９７．３１ 。
４ 结论 １）随分维值的增加，矿石含铀量随之增加。 ２）随分维值的增加，铀浸出率随之增加，当分维 值为２时，铀浸出率达到９７．３１％。最佳堆浸条件： 矿石总量１０ ｋｇ，溶浸液硫酸质量浓度２５ ｇ／Ｌ，布液 强度３０．０ Ｌ／（ｍ ・ｈ），浸出时间３０ ｄ，液固质量比 ２：１，ｐＨ一２±０．５。
０ Ｓ ０ ５ Ｏ ５ ３ ２ ２ ｌ ｌ Ｏ 一 ． 越艇暴 ・４６・ 有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ１．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ２０１３年５期 参考文献 Ｅ１３赵贺永．铀矿浸出的分形动力学研究ＥＤ；．湖南衡阳： 南华大学，２００７． ［２］潘兆科，刘志河．矸石破碎块度的分形性质及计算方法 ［Ｊ］．太原理工大学学报，２００４，３５（２）：１１５—１１７． ［３］丁涛．爆堆岩石块度分布的分形模型研究ＥＤ］．辽宁阜 新：辽宁工程技术大学，２０００． Ｅ４３衣东丰．爆堆矿岩块度分布自动分析模型研究ＥＤ］．辽 宁阜新：辽宁工程技术大学，２００３．
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