铀矿浸出(leaching of uranium ores)

用浸出剂把矿石中的铀选择性溶解到溶液中而能与大部分伴生杂质分离的铀提取过程。这是铀提取的一道重要工序。浸出方法按所用浸出剂，分为酸浸出和碱浸出；按浸出矿块的大小和浸出方式，分为搅拌浸出、堆浸和就地浸出等。通常要根据矿石的特性和技术经济条件选择浸出方式。常规铀矿石的浸出通常属搅拌浸出。

铀在矿石中以正四价和正六价的化合物形态存在，无论是用酸浸出还是碱浸出，铀都必须先氧化成正六价后才能被溶解，因此浸出时需添加氧化剂。铀的浸出速度受扩散过程控制，与试剂浓度、浸出温度、矿粒表面积以及矿粒内铀离子通过溶液到固体表面的扩散速度成正比。

酸浸出常用稀硫酸溶液作浸出剂，也可以用硝酸或盐酸溶液。硫酸具有浸出能力强、价廉、可浸出较粗矿粒、浸出温度低、浸出时间较短的特点，但浸出液含杂质较多。用硫酸溶液浸出时，铀以铀酰离子的形式转入溶液，与硫酸根形成多种配离子：

铀矿石中一般都伴生有铁的化合物，酸浸出过程中只需加入适量的氧化剂，使Fe²⁺氧化成Fe³⁺，Fe³⁺便能将UO₂氧化成[UO₂]²⁺而转入溶液。工业生产中常用二氧化锰(软锰矿)或氯酸钠作为氧化剂。当控制浸出液中的氧化还原电位在-400～-500mv及Fe³⁺浓度超过0.5g/L时，铀几乎全部氧化成六价：

铀矿的酸浸出通常是在几台串联的搅拌槽(见浸出槽)中进行的。将铀矿磨细至小于0.5mm的粒级，在矿浆的液：固≈1、pH≈1、浸出温度约333K的条件下，浸出3～6h，铀浸出率在90%以上。为减少酸用量可采用两段逆流浸出(见连续浸出)、或低酸(恒酸)长时间浸出。难处理铀矿有时采用加压酸浸出(见加压浸出)或在浸出前经过焙烧预处理。含硫化物的铀矿细泥可采用加水自氧化加压浸出。

碱浸出常用碳酸钠或碳酸铵作浸出剂。在氧化条件下，铀以[U0₂(C0₃)₃]^4-形态转入溶液，同时产生0H^-：

0H^-的增高会使部分[U0₂(C0₃)₃]^4-重新转入沉淀，造成铀的损失。因而，浸出时还需加入适量的碳酸氢盐中和OH^-：

工业生产中常用空气、氧气直接氧化或添加氨合铜离子催化氧化。碱浸出的矿石要磨细，并采用加压、高温、长时间的浸出制度。浸出通常在卧式机械搅拌的或管式空气搅拌的压煮器内进行。将铀矿石磨细至-0.074mm粒级达70%～80%，在浸出矿浆的液：固≈1、浸出剂含Na₂CO₃约30g/L和NaHCO₃约20g/L、浸出温度368～393K、总压力200～700kPa条件下，浸出5～20h，铀浸出率在90%以上。

碱浸出过程大都采用闭路作业，浸出液用苛性钠沉淀铀化学浓缩物，母液蒸发浓缩，碳酸化后返回作浸出剂。碱浸出的选择性好，溶液腐蚀性小，但浸出率低，试剂费用高，投资也较大，仅用于处理含碳酸盐超过10%的铀矿。

堆浸将浸出剂喷淋于粗粒矿堆上，浸出剂通过毛细管作用渗到矿石中，铀便从矿石溶解。常用稀硫酸作为浸出剂，用空气自然氧化或添加氧化剂。当铀矿石中有足量的黄铁矿时，便可进行细菌浸出。细菌浸出可节省氧化剂和硫酸。

堆浸的矿堆形式有露天堆和围堤堆两种，大小高低各异，从几百到几万吨不等。堆场地面要平整坚实，有一定坡度，底部经过防渗处理并覆盖细砾石，低的一侧开沟设贮液槽，堆顶设旋转式喷头。常采用间隙式喷淋，流出液可再循环或逆流喷淋至铀浓度达到要求，然后进行富集。

堆浸具有装置简单、不需磨矿及液固分离、省试剂、废水少、尾渣易处理、投资少、成本低的特点；但浸出率稍低，浸出时间较长，并要求矿石有一定的渗透性和适宜的气候条件。国际上常用于处理低品位铀矿或偏僻分散的矿点，中国已成功地用于处理常规铀矿。

就地浸出用浸出剂直接把矿床中的铀溶解，再将浸出液抽出进行铀的富集。又称溶剂采矿或化学采矿。就地浸出法可省去开采、贮运及尾矿处置等作业，投资和经营费用都低，又有利于环境保护。但对矿床地质条件和铀矿的性质有严格要求：矿床需大致呈水平状，底板不渗漏，矿层位于静止水位之上；铀矿具有较好的渗透性。这种方法铀的浸出率较低，作业时间较长。

就地浸出需在矿体上钻几口注入井和一口生产井。将浸出剂(稀硫酸或碳酸盐溶液)和氧化剂由注入井压入矿体，含铀浸出液则由生产井抽出地面，再经富集、沉淀成铀化学浓缩物。为确保地下环境不受污染，矿体四周还要钻若干口检测井进行检测控制。就地浸出还包括地下堆浸，即将开采的矿石留在地下采场，进行原地浸出。浸出液泵出地面后再进行富集。

发展趋势就地浸出、堆浸、薄层浸出、细菌浸出等的粗粒矿浸出方法，由于可以节省矿石破碎磨细和液固分离的费用，必将受到重视。合理采用低酸、恒酸弱化浸出和高温、加压强化浸出，以减少投资和提高浸出率，是铀浸出值得注意的发展方向。加强工艺矿物学及非硫酸浸出体系的研究，进一步解决低品位矿石及难浸矿石的合理利用问题，采用无废物铀浸出工艺也是铀浸出的重要发展方向。