九、铀矿选矿

九、铀矿选矿92.铀的存在形式有哪些？

铀矿床中的铀是以铀矿物、含铀矿物（类质同象）和被围岩吸附的形式存在的。

（1）单一铀矿物　单一铀矿物是指具有一定化学组成的铀化合物，因此它们的含铀率比较高。例如：晶质铀矿、沥青铀矿、氢钙铀云母、铜铀云母、铁铀云母、水铀矿、柱铀矿、菱铀矿、硅铀矿、红铀矿、磷铀矿、水碳酸钙铀矿、土水铀矿、黄钾铀矿、板铅铀矿、深黄铀矿、水砷铀矿、钡磷铀石、黄硅钾铀矿、钒钾铀矿、硅铜铀矿等。

（2）类质同象　类质同象是指性质上相近的元素在晶格中以可变量互相代替的现象，即：矿物晶体结构中一种元素（质点）的位置被性质上相近的另一种元素（质点）所取代，但是晶体结构形式、化学键类型和正负离子的电荷平衡保持不变或基本不变，仅仅晶胞参数和物理性质（例如折射率和相对密度等）随置换质点数量的改变而发生变化。

类质同象现象在岩浆岩的副矿物中较常见，例如：在独居石、磷灰石、钛酸盐、铌钽酸盐等矿物中，铀以 U4+形式置换其中离子半径大致相等的元素，形成类质同象形态的含铀矿物。大多数以类质同象现象形成的含铀矿物，其中铀的含量都较低。

（3）围岩吸附　当矿物中铀以铀酰离子（

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93.铀矿物的分类有哪些？

铀矿物可以分为简单氧化物类铀矿物、复杂氧化物类铀矿物、氢氧化物类铀矿物、铀云母、硅酸盐类铀矿物、钼酸盐类铀矿物、硫酸类铀矿物、碳酸盐类铀矿物等。

（1）简单氧化物　以晶质铀矿和沥青铀矿为代表的简单氧化物类铀矿物是提取铀的主要原料，它又可以分为两类：铀的氧化物，例如沥青铀矿和铀黑；铀钍的氧化物，例如晶质铀矿和方钍石。

（2）复杂氧化物　复杂氧化物类铀矿物主要指铀的钛、铌、钽矿物，它们的成分复杂多变，种类繁多。主要元素有铌、钽、钛、铁、锰、钙、钠、铀和钍，次要元素有钾、镁、铝、钡、硅、铅、锶、锑、铋、锌、磷、OH-和 F-。这些元素相互可以进行类质同象置换，形成不同的矿物。

复杂氧化物类铀矿物主要产于高温热液蚀变的花岗岩、高温热液接触变质岩和花岗伟晶岩中。一般为黑色或褐色，含铀高的矿物密度较大，含铁高的矿物具有弱磁性。这类矿物有综合开发利用的价值，但是因为成分复杂和化学稳定性高而难以处理。代表性的矿物有：钛铀矿、铈钛铀铁矿、铌钇矿、黑稀金矿、铀烧绿石、铈铀烧绿石和铌钛铀矿等。

（3）氢氧化物　铀的氢氧化物是由晶质铀矿和沥青铀矿经氧化作用或水化作用而形成的次生矿物。在氧化作用的过程中，铀的氢氧化物又可转化成各种铀的硅酸盐类矿物。这类矿物的颜色鲜艳，有橙红色、红褐色、黄色等，代表性的矿物有：水铀矿、橙水铅铀矿、红铀矿等。

（4）铀云母　铀云母类矿物是六价铀的磷酸盐、砷酸盐和钒酸盐。这类矿物外表特征与云母比较相似，故以「云母」命名。

含钒的铀云母类矿物一般存在于含铀沉积矿床的氧化带中，例如：钾钒铀矿和钒钙铀矿。含磷或砷的铀云母类矿物存在于内生矿床的氧化带中，其中磷酸盐类的代表性矿物包括：钙铀云母、铜铀云母、铁铀云母、钡铀云母、氢铀云母和铝铀云母；砷酸盐类的代表性矿物包括：翠砷铜铀矿和钙砷铀云母。

（5）硅酸盐　硅酸盐类铀矿物分布很广，分为铀硅酸盐和铀钍硅酸盐两类，大多数铀矿床产于氧化带，常与铀酰的氢氧化物类矿物紧密共生，具有表生矿物的特征和共生组合的特点。

硅酸盐类铀矿物性脆，呈黄色或土黄色，含铜时为绿色。铀硅酸盐类的代表性矿物包括：铀石、硅钙铀矿、β-硅钙铀矿、硅镁铀矿和硅铜铀矿。铀钍硅酸盐类的代表性矿物包括：铀钍石和硅铀钙镁矿。

（6）其他　在各类铀矿床中，还存在着铀的铝酸盐类矿物，例如水钼铀矿和褐钼铀矿；铀的碳酸盐类矿物，例如纤铀碳钙石和水菱铀矿；铀的硫酸盐类矿物，例如水铀矾和水硫铀矿；铀的硫酸-碳酸盐类矿物，例如板菱铀矿。

94.铀矿如何预处理？

由于铀矿物在大多数矿床中都是以细分散形式存在，而且与脉石密切相关。在浸出之前必须把铀矿物解离出来，使它能直接与浸出剂接触而被溶解。因此，为了达到能满足浸出要求的矿石解离度，在浸出前必须通过破碎和磨矿，使矿石达到要求的粒度。

铀矿的预处理方法除了破碎和磨矿以外，还包括选矿和焙烧。由于大多数铀矿床中铀矿物都呈细分散浸染的状态，选矿方法效率不高，经济效益不好，因此，在浸出之前进行选矿不是必须的。对于含一定量钒的钾钒铀矿，焙烧可以改善矿石的浸出性能。对于含铀煤矿，也可以采用先焙烧后提铀的工艺。由于在自然界的铀矿物和含铀矿物不可能以硫化物的形式存在，因此大多数铀矿不需要焙烧。

95.铀矿的破碎设备有哪些？

工业应用的破碎机有：颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、冲击作用破碎机（锤式破碎机、反击式破碎机、笼形破碎机）和辊式破碎机（单辊式和对辊式）等。

96.铀矿的磨矿设备有哪些？

铀矿的磨矿机主要有球磨机（磨矿介质为金属球）、棒磨机（磨矿介质为钢棒）和砾磨机（磨矿介质为矿石或砾石）。

97.铀矿的分级设备有哪些？

铀矿的分级设备主要有螺旋分级机、耙式分级机、浮槽分级机和水力旋流器四类。最常用的是螺旋分级机和水力旋流器。

98.铀矿有哪些选矿方法？

铀矿选矿的目的和任务是使铀矿物和脉石矿物尽可能分离，以便充分、合理和经济地利用矿产资源。通过选矿可以达到以下目的：① 提高需要加工的铀矿石的品位，减少需要加工的铀矿石量，降低铀矿加工成本；② 减少消耗浸出剂（酸或碱）的脉石矿物，降低浸出剂的消耗；③ 使伴生元素的矿物与铀矿物分离，达到综合回收的目的。

矿石的可选性是由铀矿物在矿石中分布的不均匀性决定的，虽然由于大多数铀矿床中铀矿物以细粒浸染形式存在，矿石的可选性较差，选矿方法难以达到铀的高回收率和高富集比的目的，经济效益较差。但是对于个别铀矿，利用铀矿物与脉石矿物的不同特性，采用合适的选矿方法，仍然可以取得较好的经济效益。

铀矿的选矿方法主要有放射性选矿、辐射选矿、重力选矿、磁性选矿以及浮选法。其中，放射性选矿法应用最多。

放射性选矿是利用铀矿石的放射性特点，从开采后未经破磨的矿石中剔除不含或微含铀的废石，使铀矿石与废石分开。放射性选矿的实质是一种块状矿石的预选方法，一般用于粗碎后铀矿石的分选。因此，大多数放射性选矿厂都建在矿山。通过放射性选矿剔除废石，可以减少运输、破碎、磨矿和浸出的矿石量，提高矿石的铀品位，减少浸出剂的消耗。

用重选方法富集铀，只适用于含铀矿物粒度较粗，有抗破碎和抗细碎特性，含铀矿物与其他矿物共生，而这些矿物本身可以通过密度的差别与脉石分开的铀矿石。因此，适用于重选的含铀矿物主要是天然氧化铀和沥青铀矿。

大多数铀矿物的磁性与其共生的脉石没有明显的差别，因此不适合采用磁选。由于花岗岩型铀矿石中脉石矿物含铀极少，也无磁性，而赤铁矿、钛铁矿等磁性矿物与铀矿关系密切，因此花岗岩型铀矿石可以采用磁选方法剔除脉石。

浮选可以作为从铀矿石中分离硫化物、硫酸盐和含碳矿物的方法。由于去除消耗酸性浸出剂的碳酸盐矿物，或消耗碱性浸出剂的硫化物（黄铁矿），可以减少浸出铀矿石时的试剂消耗。

99.如何从铀矿石中提取铀？

从铀矿石中提取铀是铀矿加工的主要任务，由于铀矿物和含铀矿物的可溶性和矿石中铀品位较低的原因，因此从铀矿石中提取铀主要采用湿法冶金方法。

湿法冶金工艺过程主要由浸出和从溶液中回收金属两部分组成。

100.什么是铀矿的浸出？

铀矿的浸出是指用化学试剂（包括：酸、碱、盐的水溶液和有机溶剂）把铀矿中的有用组分转化为可溶性化合物，并选择性地溶解的过程。通过浸出可以得到含有用组分（金属）的溶液（浸出液），实现有用组分与矿石分离，为进一步从溶液中回收金属创造条件。

101.铀矿浸出常用的氧化剂有哪些？

由于大多数铀矿石，尤其是原生铀矿，浸出过程都需要氧化，如果选择的浸出剂没有氧化作用时，需要在浸出时加入氧化剂。铀矿浸出时常用的氧化剂有：软锰矿、氯酸钠、过氧化氢、氧气等。在矿石中有黄铁矿存在时，也可以利用细菌氧化。

102.铀矿的浸出体系有哪些？

铀矿浸出一般在水溶液中进行。浸出体系按所采用的浸出剂可以分为以下几种。

（1）酸性溶液浸出　铀矿浸出一般都采用酸性溶液浸出，浸出剂常常采用硫酸，也可采用盐酸或硝酸。

（2）碱性溶液浸出　浸出剂常采用碳酸盐（钠盐或铵盐）。

（3）盐溶液浸出　浸出剂常采用三价铁的硫酸盐［Fe2（SO4）3］或盐酸盐（FeCl3）的酸性溶液。

（4）细菌浸出　常用于铀矿浸出的细菌是硫杆菌属，应用最多的是硫杆菌属的氧化铁硫杆菌。

103.什么是铀矿的酸性溶液浸出？影响因素有哪些？

当采用硫酸、盐酸或硝酸等作为浸出剂时的铀矿浸出，叫铀矿的酸性溶液浸出。

例如：硫酸可以溶解铀矿石中的六价铀，形成硫酸铀酰溶液：