用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法技术

本发明专利技术提供了一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法。首先，进行铀矿采场划分、钻孔布置、管网安装和地下水循环疏通铀矿矿层预处理；然后进行注氧氧化矿层处理，配制硫酸溶浸液，调节至预定pH值；接着在所述溶浸液中加入预定浓度的复配型三元表面活性剂体系，配制成增渗溶浸液，进行六价铀金属的浸出处理；最后将浸出液抽出，进行树脂吸附、淋洗、沉淀过滤后处理，得到铀浓缩物。本发明专利技术提供的采铀方法将复配型三元表面活性剂体系和酸法地浸技术联合起来，通过注入氧气作为氧化剂，进行铀矿的开采，浸出率高且工艺简单。本发明专利技术提供的复配的三元表面活性剂体系增渗助浸效率高，用量少，且环保可降解。

In-situ leaching of sandstone uranium by surfactant combined with acid

【技术实现步骤摘要】
用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法
本专利技术涉及地浸采铀
，尤其涉及一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法。
技术介绍
铀是重要的核电原料和国防战略资源，铀原子能发生裂变反应，释放大量能量从而可以应用于发电，核武器制造等领域。铀矿可以通过露天矿坑、地下矿山、副产品分离和原位地浸等方式开采。其中地浸采铀建设时间短、节省劳力、不产生尾矿、无需破碎搬运等工序，适合砂岩铀矿床开采。铀在含铀矿层中的地浸开采通过以下方式实现：将溶浸剂通过地表输液管道加压注入到目的矿层区域，之后在含矿层中通过渗透作用到达矿石表面与铀接触，然后发生一系列氧化、络合等化学反应，将矿石中的铀转化为可溶性铀络合物进入渗透迁移液流中，经钻孔提升和离子交换后得到合格产品。目前广泛应用于渗透性能优良的砂岩型铀矿矿床的开发中，但我国已初步探明的砂岩铀矿资源中，低渗透资源占一半以上，较差的渗透性会导致钻孔抽注液能力小，浸出剂难以与矿石中的铀充分接触，从而资源回收率低。随着勘探工作的不断深入，低渗透砂岩铀矿资源占据我国已探明砂岩铀矿资源的比例越来越大，采用地浸开采方法存在地浸率和浸出效率不足的问题，这已成为当前制约我国地浸采铀产能的重要因素。表面活性剂作为一种成熟的化学驱替方法而广泛应用于低渗透油藏的开发，提高原油采收率。而在地浸采铀工程方面，利用表面活性提高低渗透砂岩型铀矿床渗透性的研究较少。申请号为CN201410221136.5的专利技术专利公开了一种用于低渗透砂岩铀矿地浸采铀的复合型表面活性剂的制备方法。将0.1g/L的辛基苯酚聚氧乙烯10醚、0.1g/L的聚氧乙烯醚与0.01g/L的全氟烷基磺酰氟按质量比3:3:1的比例进行混合，静置30min；将制备的溶液添加到铀矿石的浸出溶剂中。该专利技术的复配体系具有表面活性高。但是该方法的不足之处在于：该表面活性剂中全氟烷基磺酰氟是长氟碳链(C≥8)化合物，难以在环境中降解，且表面活性剂的用量大。申请号为CN201611217552.3的专利技术专利公开了一种提高低渗透砂岩型铀矿层渗透性的化学方法。该方法根据低渗透砂岩型铀矿床的地质特征，确定地浸采铀工艺技术路线，选取酸法、碱法、中性浸出三种地浸采铀工艺之一，配置常规浸出剂；选取表面活性剂类型进行复配，并与常规浸出剂进行配伍，以适应不同矿石类型的需求，配制成新型增渗浸出剂。但是该方法的不足之处在于：使用该方法后，铀浸出率并没有得到很大程度上的提升，不能满足高铀资源回收率的要求。李春光在2018年发表的博士论文《新疆某砂岩铀矿地浸开采关键技术及理论研究》中公开了将非离子型氟碳表面活性剂FS-3100和非离子型碳氢表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)进行复配，在摩尔比为0.47的条件下，FS-3100与OP-10具有较好的配伍性能，能够产生最佳协同效应，得到复配高效表面活性剂CSH。但是该方法的不足之处在于：非离子型氟碳表面活性剂FS-3100是长氟碳链(C≥8)化合物，难以在环境中降解，会对环境造成污染，而且成本很高。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，包括如下步骤：S1、预处理：进行铀矿采场划分、抽注生产钻孔的布置、管网安装和地下水循环疏通铀矿矿层预处理；S2、氧化铀矿矿层：向所述铀矿矿层中的地下水中注入氧气作为氧化剂，注氧浓度为400～500mg/L；当地下水中的余氧浓度达到15mg/L时，所述注氧浓度降低到100～300mg/L；S3、配制溶浸液：向步骤S2所述地下水中加入硫酸，配制成溶浸液，保持所述溶浸液的pH值为3.0～5.0；S4、配制增渗溶浸液：向步骤S3配制的所述溶浸液中加入复配型三元表面活性剂体系，配制成增渗溶浸液；S5、浸出六价铀金属：将步骤S4配制的所述增渗溶浸液与所述铀矿矿石中的六价铀进行络合反应，形成浸出液，当所述浸出液中铀浓度大于10mg/L时，使用潜水泵将所述浸出液抽出；S6、后处理：对步骤S5抽出的所述浸出液进行树脂吸附、淋洗、沉淀过滤后处理，得到铀浓缩物。优选的，在步骤S4中，复配型三元表面活性剂体系由非离子型短碳链氟碳表面活性剂、阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和非离子型碳氢表面活性剂组成；所述复配型三元表面活性剂体系的最低表面张力为14.2mN/m。优选的，所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以短链的全氟烷基碘与4-戊烯醇进行加成反应，生成短链氟醇；然后与羟基被保护处理的麦芽糖或葡萄糖反应；最后将麦芽糖或葡萄糖上被保护的羟基进行脱保护处理，制备得到以麦芽糖或葡萄糖为亲水基团，全氟丁基作为疏水基团的非离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为22mN/m。优选的，所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以全氟丁基磺酰氟和2-溴乙醇为合成原料，首先在二氯甲烷溶液中进行所述全氟丁基磺酰氟和N,N'-二甲基-1,3－丙二胺的季铵盐化反应，生成中间产物；然后将所述中间产物将与2-溴乙醇进行亲核取代反应，得到所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂；所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂的最低表面张力为17mN/m。优选的，在步骤S4中，所述复配型三元表面活性剂体系中，所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂、所述阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和所述非离子型碳氢表面活性剂的摩尔比为5～15％：5～15％：70～80％。优选的，在步骤S4所述增渗溶浸液中，所述复配型三元表面活性剂体系的质量浓度为0.001～0.01％。优选的，所述非离子型碳氢表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚。优选的，所述采铀方法将所述复配型三元表面活性剂与所述酸法地浸相结合进行所述铀矿的开采，所述铀的浸出率达到93.72％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术提供了的采铀方法，将复配型三元表面活性剂体系和酸法地浸技术联合起来，通过注入氧气作为氧化剂，进行铀矿的开采，浸出率高且工艺简单，铀的浸出率达到93.72％。2.本专利技术提供的复配的三元表面活性剂体系由非离子型短碳链氟碳表面活性剂、阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和非离子型碳氢表面活性剂组成，三者相互协同，能有效地降低表面张力、界面张力，改善地层岩石的润湿性，其最低表面张力为14.2mN/m，对浸出液的增渗助浸效率高，用量少，且环保可降解。其机理在于：1)含氟表面活性剂是所有表面活性剂中表面活性最高的一类。但是，长氟碳链(CnF2n+1，n≥8)的含氟化合物难以在环境中降解，并且具有生物积累性，危害人类健康。因此，本专利技术选用生物降解性好的短氟碳链原料作为氟碳表面活性剂的合成原料，进行氟碳表面活性剂的制备。其中，非离子型短碳链氟碳表面活性剂是以短碳链全氟烷基(C4)为原料，以天然产物葡萄糖或麦芽糖为基础合成的多羟基含氟表面活性剂，不仅原料易于获取，水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、预处理：进行铀矿采场划分、抽注生产钻孔的布置、管网安装和地下水循环疏通铀矿矿层预处理；/nS2、氧化铀矿矿层：向所述铀矿矿层中的地下水中注入氧气作为氧化剂，注氧浓度为400～500mg/L；当地下水中的余氧浓度达到15mg/L时，所述注氧浓度降低到100～300mg/L；/nS3、配制溶浸液：向步骤S2所述地下水中加入硫酸，配制成溶浸液，保持所述溶浸液的pH值为3.0～5.0；/nS4、配制增渗溶浸液：向步骤S3配制的所述溶浸液中加入复配型三元表面活性剂体系，配制成增渗溶浸液；/nS5、浸出六价铀金属：将步骤S4配制的所述增渗溶浸液与所述铀矿矿石中的六价铀进行络合反应，形成浸出液，当所述浸出液中铀浓度大于10mg/L时，使用潜水泵将所述浸出液抽出；/nS6、后处理：对步骤S5抽出的所述浸出液进行树脂吸附、淋洗、沉淀过滤后处理，得到铀浓缩物。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、预处理：进行铀矿采场划分、抽注生产钻孔的布置、管网安装和地下水循环疏通铀矿矿层预处理；
S2、氧化铀矿矿层：向所述铀矿矿层中的地下水中注入氧气作为氧化剂，注氧浓度为400～500mg/L；当地下水中的余氧浓度达到15mg/L时，所述注氧浓度降低到100～300mg/L；
S3、配制溶浸液：向步骤S2所述地下水中加入硫酸，配制成溶浸液，保持所述溶浸液的pH值为3.0～5.0；
S4、配制增渗溶浸液：向步骤S3配制的所述溶浸液中加入复配型三元表面活性剂体系，配制成增渗溶浸液；
S5、浸出六价铀金属：将步骤S4配制的所述增渗溶浸液与所述铀矿矿石中的六价铀进行络合反应，形成浸出液，当所述浸出液中铀浓度大于10mg/L时，使用潜水泵将所述浸出液抽出；
S6、后处理：对步骤S5抽出的所述浸出液进行树脂吸附、淋洗、沉淀过滤后处理，得到铀浓缩物。


2.根据权利要求1所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：在步骤S4中，所述复配型三元表面活性剂体系由非离子型短碳链氟碳表面活性剂、阴离子型短碳链氟碳表面活性剂和非离子型碳氢表面活性剂组成；且所述复配型三元表面活性剂体系的最低表面张力为14.2mN/m。


3.根据权利要求2所述的用于砂岩铀矿的表面活性剂联合酸法地浸的采铀方法，其特征在于：所述非离子型短碳链氟碳表面活性剂的制备方法为：以短链的全氟烷基碘与4-戊烯醇进行加成反应，生成短链氟醇；然后与羟基被保护处理的麦芽糖或葡萄糖反应；最后将麦芽糖或葡萄糖上被保护的羟基进行脱保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴兵，张雷，陈英，贺桂成，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43