铀矿石预先抛尾—两段放射性分选试验研究

刘志超，马 嘉，李春风，强录德，吴永永，李 广，唐宝彬

(核工业北京化工冶金研究院，北京 101149)

某矿石中，铀的存在形式有铀矿物、类质同象和吸附状态3种，铀矿物主要为沥青铀矿、钛铀矿。由于矿床采矿贫化率较高，出窿矿石品位不均，在水冶之前须进行分选[1-4]。

铀矿石可采用放射性选矿技术进行分选，抛弃不含铀或含微量铀部分，提高矿石品位。放射性分选矿石粒度上限为300 mm，下限为20 mm[5-7]。研究矿石的放射性显明度，了解铀在矿石中的分布规律，可以确定放射性选矿的可能性及理论上可以达到的选矿工艺指标。

试验研究了某铀矿石的放射性显明度并绘制放射性可选性曲线，确定了不同放射性分选边界品位下的理论分选效果。根据铀矿石的放射性可选性，推荐采用预先抛尾—两段放射性分选工艺对铀矿石进行分选，并计算理论选矿指标。

1 试验部分

1.1 试验原料与仪器

某铀矿石：铀品位0.298%，粒度组成及铀品位分布见表1。可以看出：矿石中+150 mm粒级矿石产率19.41%，铀品位较低，为0.174%；80～150 mm粒级中铀品位较高，为0.427%；0～2.5 mm 粒级中铀品位最高，为0.475%。铀在矿石中分布不均，初步判断有利于放射性分选。

表1 某铀矿石粒度组成及铀品位分布

试验仪器及设备：HD-2000型γ辐射仪，电子台秤，游标卡尺，振动筛，鄂式破碎机。

1.2 试验方法

放射性分选针对块状矿石，一般适合入选的粒级为25～150 mm[8-9]。首先确定适合入选粗粒矿石的产率，然后测定其放射性显明度，并绘制放射性可选性曲线。根据放射性显明度曲线，计算理论选矿指标，推荐放射性选矿工艺。

2 试验结果与讨论

2.1 适合放射性分选的粗粒矿石产率

对于具体矿石，入选粒级产率愈大，尾矿产率也越大，放射性分选效果愈明显。适合放射性分选的矿石粒级一般在+25～150 mm之间，这部分粒级矿石产率越高，可入选矿石的量就越大，取得的技术指标越好[10-11]。铀矿石不经破碎、直接破碎和预筛分后再破碎至+25～150 mm粒级矿石的产率见表2。可以看出：将矿石预筛分后再破碎与直接破碎相比，可以将适合入选的粗粒矿石产率由61.57%提高到65.38%。因此，为了提高粗粒矿石入选率，矿石破碎前应将-150 mm粒级矿石提前筛分出来。

表2 粗粒级矿石产率

2.2 矿石的放射性显明度及可选性

对-150～+25 mm粗粒级矿石进行分级、清洗、称重，测定显明度(λi)，计算公式如下：

式中：i—铀品位组序号；pi—第i组的产率，%。测定结果见表3，放射性可选性曲线如图1所示。

表3 粗粒级铀矿石放射性显明度测定结果 %

图1 某铀矿石的放射性可选性曲线

由表3看出：矿石中大部分颗粒不含铀或含微量铀，铀品位≤0.02%的矿石占75.97%，综合品位仅0.004 8%；铀主要集中在少量矿石中，铀品位≥0.5%的矿石产率仅4.94%，但铀金属质量占整个可入选矿石的91.75%。

由图1看出：当分选边界品位设定为0.03%时，精矿产率为20.32%，铀品位为1.061%；当分选边界品位设定为0.05%时，精矿产率为14.87%，铀品位为1.436%。说明矿石中铀分布极其不均匀，这对放射性分选较为有利。

2.3 矿石的放射性分选

2.3.1 矿石预先抛尾

铀矿石+150 mm粒级中铀品位较低，这部分矿石可在井下或出窿后分选出去，回填矿井，既节省运输费用，又减少破碎费用。

对+150 mm粒级矿石按铀品位和产率分组，计算各不同边界品位条件下的精矿铀品位、累计产率、回收率及可抛尾率。+150 mm粒级矿石放射性显明度测定结果见表4。可以看出：当边界品位设定为0.03%时，尾矿产率为76.98%，铀损失率2.08%，即相对于原矿可提前抛弃14.94% 废石，指标较好。

表4 +150 mm粒级矿石放射性显明度测定结果 %

2.3.2 矿石两段分选

矿石通过放射性多段分选可获得高品位、中品位、低品位3种。低品位矿石可以直接抛弃，中品位矿石可通过堆浸工艺回收铀，高品位矿石则可采用搅拌方式回收铀。

将矿石按铀品位分组，计算不同品位范围内对应的精矿产率和回收率。根据高、中、低品位矿石所占比例，评价两段分选的可行性。

铀矿石首先经预先抛尾将+150 mm粒级的大块矿石中的脉石组分分离出来，剩余矿石占整个可入选矿石的73.50%。矿石预先抛尾后放射性显明度测定结果见表5。设定2个不同的分选边界品位，获得高、中、低品位3种矿石的具体选矿指标见表6。可以看出：矿石通过一段分选抛弃大部分尾矿，再通过二段分选获得中品位和高品位矿石。综合考虑生产成本和铀回收率，推荐一段分选边界品位为0.03%，二段分选边界品位为0.30%。在此条件下，可以抛弃占整个可入选粒级54.09%、品位为0.006 7%的尾矿，得到产率为13.69%、品位为0.066 7%的中品位矿石，产率为5.73%、品位为3.370 5%的高品位矿石。

表5 矿石预先抛尾后的放射性显明度测定结果 %

表6 矿石两段分选理论选矿指标 %

2.4 放射性分选工艺流程及分选指标

根据矿石特点，确定采用预先抛尾—两段放射性分选工艺处理矿石，推荐工艺流程如图2所示。

图2 铀矿石放射性分选工艺流程

预先抛尾边界品位设定为0.03%，一、二段分选边界品位分别设定为0.03%、0.30%，选矿指标见表7。可以看出，采用预先抛尾—两段分选放射性分选工艺：理论上可以抛弃占原矿52.06%的低品位矿石，铀品位0.006 3%，损失率1.10%；得到占原矿9.39%的中品位矿石，铀品位0.066 7%，回收率2.10%；得到占原矿3.93%的高品位矿石，铀品位3.370 5%，回收率44.45%。

表7 放射性分选理论选矿指标 %

3 结论

铀分布不均匀的铀矿石有利于放射性分选。通过预先抛尾，可选出大部分大块脉石组分，然后再通过两段放射性分选，可获得产率9.39%、回收率2.10%、铀品位0.066 7%的中品位精矿和产率3.93%、回收率44.45%、铀品位3.370 5%的高品位精矿。铀主要集中在少量高品位精矿中，产率仅为4.94%，铀质量占原矿铀质量的91.75%。