纳米比亚罗辛铀矿放射性显明度研究.pdf

第 卷第期 年月铀矿冶 收稿日期：基金项目：中核集团集中研发项目（）。第一作者简介：田宇晖（），男，河北唐山人，硕士，助理工程师，主要从事放射性共伴生金属矿选矿研究。纳米比亚罗辛铀矿放射性显明度研究田宇晖，刘志超，师留印，王桂硕，贾秀敏，李广（核工业北京化工冶金研究院，北京 ）摘要：纳米比亚罗辛铀矿矿石品位低、矿山年处理量大，采出的矿石夹杂部分废石，磨矿和浸出成本较高。针对这一问题，研究了矿石粒度及铀品位分布规律，统计并计算了代表性矿样的放射性显明度，绘制了放射性可选性曲线。根据边界品位确定理论分选指标：当边界品位为 时，原矿石铀品位为 ，精矿铀品位为 ，尾矿产率为 ，尾矿铀品位为 ，总回收率为 。结果表明，纳米比亚罗辛铀矿采用放射性选矿效果较好，矿石的可选性较高；放射性选矿主要适用于粗粒级、极低品位矿石抛尾。放射性显明度可作为罗辛铀矿放射性选矿的理论依据。关键词：罗辛铀矿；放射性显明度；放射性选矿；铀矿石；铀品位；矿石粒度中图分类号：；文献标志码：文章编号：（）犇 犗 犐：罗辛铀矿（）位于纳米比亚中西部，是世界上最大的白岗岩型铀矿床，矿山年处理量达 万吨，矿石平均铀品位（以计，下同）为 。目前开采的矿石经破磨后全部进入水冶工序，由于矿石品位低、处理量大，磨矿和浸出成本较高 。通过放射性选矿技术将低品位废石抛弃，可提高罗辛铀矿水冶前的矿石品位，减少水冶处理量，进而降低矿山生产成本 。铀矿石具有天然放射性。笔者根据矿石的放射性差异进行放射性分选和试验测定，参照矿样单位质量矿石净值与品位的关系进行统计、计算，研究罗辛铀矿放射性显明度，了解铀在矿石中的分布规律，进而评价罗辛铀矿的放射性可选性 。试验部分 试验仪器与原料主要试验仪器与设备包括 型辐射仪、电子台秤、游标卡尺、振动筛分机、颚式破碎机。试验原料为罗辛铀矿生产现场经一段破碎后的矿石样品，将矿石分为 、等个粒级，分别称重、分析，计算矿石粒度组成及铀品位分布率（表）。表矿石粒度组成及铀品位分布犜 犪 犫 犾 犲犘 犪 狉 狋 犻 犮 犾 犲 狊 犻 狕 犲犮 狅 犿 狆 狅 狊 犻 狋 犻 狅 狀狅 犳狅 狉 犲犪 狀 犱犱 犻 狊 狋 狉 犻 犫 狌 狋 犻 狅 狀狅 犳狌 狉 犪 狀 犻 狌 犿犵 狉 犪 犱 犲粒级粒级分布率铀品位铀分布率 平均值 从表可看出，矿石的平均铀品位为 ，适宜放射性分选的粗粒级矿石（），产率为 ；粒级占全粒级的 。经一段破碎后，大块矿石较多，部分矿石粒级达到 ；矿石粒度越小，铀品位越高，的铀分布在 粒级矿石内，这部分矿石铀品位较高（）。铀在矿石中分布较不均匀，有利于放射性分选。试验方法矿石分级与清洗：将分级后的矿石表面粘结的细泥用水冲洗，收集清洗的细泥并入 粒级矿石中。矿块质量及值测量：用 型辐射仪对矿块进行测量，保持辐射仪与矿块间的距离为。每次测量矿石值前或环境变化前，均先测量次环境本底值。测量每块矿石的质量及矿石的值，每块矿石的值测量次，取平均值；将每块矿石的质量与值一一对应。数据处理：根据测定的放射性显明度，绘制矿石的放射性显明度曲线，得到理论分选指标。试验结果与讨论 参照矿样特征罗辛铀矿的矿石品位较低，综合铀品位仅为 左右。因此在取参照矿样时，为了使拟合曲线在矿石低品位点更加密集，区间更加接近真实值，不含铀或含微量铀的矿石占比应大于。根据参照矿样的元素分析结果，得到不同粒级矿石单位质量净值（净值矿石测试值本底值）与铀品位的多项拟合曲线（图），以及矿石粒级范围与品位函数的对应关系（表）。图不同粒级矿石单位质量净值与品位的关系犉 犻 犵 犚 犲 犾 犪 狋 犻 狅 狀 狊 犺 犻 狆犫 犲 狋 狑 犲 犲 狀狏 犪 犾 狌 犲狆 犲 狉狌 狀 犻 狋犿 犪 狊 狊犪 狀 犱犵 狉 犪 犱 犲狅 犳狅 狉 犲 狊狅 犳犱 犻 犳 犳 犲 狉 犲 狀 狋狆 犪 狉 狋 犻 犮 犾 犲犵 狉 犪 犱 犲 狊表矿石粒级范围与品位函数的关系犜 犪 犫 犾 犲犚 犲 犾 犪 狋 犻 狅 狀 狊 犺 犻 狆犫 犲 狋 狑 犲 犲 狀狋 犺 犲狅 狉 犲 狊 犻 狕 犲 狉 犪 狀 犵 犲犪 狀 犱狋 犺 犲犵 狉 犪 犱 犲 犳 狌 狀 犮 狋 犻 狅 狀矿石粒级范围品位函数 狔 狓 狓 狔 狓 狓 狔 狓 狓 狔 狓 狓 由图、表可看出，不同粒级的矿石，单位质量矿石净值与品位的关系适用不同的函数。放射性选矿主要适宜粗选，采用多段接力式测量装置来减少误差。因此可认为本次试验得到的拟合曲线是可用的，该结果是罗辛铀矿放射性显明度研究的重要依据。在试验中发现，因部分 粒级的矿石第期田宇晖，等：纳米比亚罗辛铀矿放射性显明度研究过大，次测量无法完整表征矿石的测试平均值；超过 矿石的值测量，需要多点位、多方位进行测量取平均值；而 粒级的矿石，在测量过程中仅测量次即可完整表征矿石的测试值，这与辐射仪探头探测范围有关。粒级矿石品位较高，铀分布率较高，矿石洗矿前后测量的值基本一致，矿石上粘附的矿粉对整个矿石的值影响不大，这可能是由于矿石上粘附的矿粉相对于整块矿石的占比很小。在实验室单独测量时，环境中基本没有粉尘，这对辐射仪的探测是有利的。后续使用放射性选矿机进行试验，可以先分级，不同粒级矿石独立分选。在环境除尘较好的情况下，可不进行洗矿，这较适用于罗辛铀矿这种水资源较为缺乏的矿山。放射性显明度研究放射性元素在单位体积的矿石间品位分布的不均匀程度，称放射性显明度。将测量的每一块矿石单位质量净值对应带入公式后，得到每一块矿石的计算品位，然后将可入选的粒级 矿石按照品位进行分组，分别计算产率、品位、回收率，得到相应的显明度（犻），以及精矿和尾矿的相关工艺指标。罗辛铀矿全粒级放射性显明度测定结果见表，放射性可选性曲线见图。显明度（犻）的计算公式 为犻 犻 犼狆犻狆犻式中：犻第犻组的显明度，；犻铀品位组序号；狆犻第犻组的产率，。表全粒级放射性显明度测定结果犜 犪 犫 犾 犲犚 犲 狊 狌 犾 狋 狊狅 犳 犳 狌 犾 犾 狆 犪 狉 狋 犻 犮 犾 犲 犾 犲 狏 犲 犾 狉 犪 犱 犻 狅 犪 犮 狋 犻 狏 犻 狋 狔狏 犻 狊 犻 犫 犻 犾 犻 狋 狔铀品位分组平均铀品位产率分布率精矿（由下而上累计）尾矿（由上而下累计）累计产率铀品位回收率累计产率铀品位回收率显明度 平均值 铀矿冶第 卷图罗辛铀矿放射性可选性曲线犉 犻 犵 犚 犪 犱 犻 狅 犪 犮 狋 犻 狏 犻 狋 狔 狊 犲 犾 犲 犮 狋 犻 狏 犻 狋 狔犮 狌 狉 狏 犲狅 犳犚 狅 狊 犻 狀 犵犝 狉 犪 狀 犻 狌 犿 犕 犻 狀 犲从表可看出，罗辛铀矿的矿石中，铀品位 的矿石约占全粒级可入选矿石总质量的 ，综合品位为 ，这部分矿石品位极低，可作为尾矿抛弃；铀品位 的矿石约占全粒级可入选矿石的 ，综合品位为 ，高品位矿石较少，矿石铀品位多集中在 之间。罗辛铀矿中的铀分布不均匀，极低品位的废石超过一半，可选性较好；可在原矿石经一段破碎后，通过放射性选矿提高水冶前的矿石品位。当分选边界品位设定为 时，精矿产率为 （铀品位 ），尾矿产率为 （铀品位 ）；当分选边界品位设定为 时，精矿产率为 （铀品位 ）；尾 矿 产 率 为 （铀 品 位 ）。因本研究是在实验室静态测量环境下，对铀矿放射性可选性进行的粗略评价，边界品位设定较低；在工程应用中，需考虑细化动态测量精度与仪器设备灵敏度的适应性。不同粒级放射性显明度研究为探究分级分选适应性，将每个粒级的矿石分别按照品位进行分组，计算粒级分布率、品位、回收率。、的放射性显明度见表 表。在 矿石中，铀品位 的矿石约占 矿石总质量的 ，这部分矿石综合铀 品 位 为 ，铀 分布 率 仅 占 ，可作为尾矿抛弃。的矿石大多不含铀或含微量铀，铀品位 的矿石约占该粒级矿石总质量的 ，这部分矿石 的 综 合 品 位 为 ，铀 分 布 率 占 ，可 作 为 尾 矿 抛 弃。在 的矿石中，铀品位 的矿石约占该粒级矿石总质量的 ，这部分矿石的综合品位为 ，铀分布率占 ，可作为尾矿抛弃。的矿石仅有少量不含铀或含微量铀，铀品位 的矿石约占该粒级矿石总质量的 ，这部分矿石的综合品位为 ，可作为尾矿抛弃。表 犿犿矿石的放射性显明度测定结果犜 犪 犫 犾 犲犚 犲 狊 狌 犾 狋 狊狅 犳 狉 犪 犱 犻 狅 犪 犮 狋 犻 狏 犻 狋 狔狏 犻 狊 犻 犫 犻 犾 犻 狋 狔犳 狅 狉 犿犿狅 狉 犲 狊铀品位分组平均铀品位粒级分布率铀分布率累计铀品位 合计 第期田宇晖，等：纳米比亚罗辛铀矿放射性显明度研究表 犿犿放射性显明度测定结果犜 犪 犫 犾 犲犚 犲 狊 狌 犾 狋 狊狅 犳 狉 犪 犱 犻 狅 犪 犮 狋 犻 狏 犻 狋 狔狏 犻 狊 犻 犫 犻 犾 犻 狋 狔 犳 狅 狉 犿犿狅 狉 犲 狊铀品位分组平均铀品位粒级分布率铀分布率累计铀品位 合计 表 犿犿放射性显明度测定结果犜 犪 犫 犾 犲犚 犲 狊 狌 犾 狋 狊狅 犳 狉 犪 犱 犻 狅 犪 犮 狋 犻 狏 犻 狋 狔狏 犻 狊 犻 犫 犻 犾 犻 狋 狔犳 狅 狉 犿犿狅 狉 犲 狊铀品位分组平均铀品位粒级分布率铀分布率累计铀品位 合计 表 犿犿放射性显明度测定结果犜 犪 犫 犾 犲犚 犲 狊 狌 犾 狋 狊狅 犳 狉 犪 犱 犻 狅 犪 犮 狋 犻 狏 犻 狋 狔狏 犻 狊 犻 犫 犻 犾 犻 狋 狔 犳 狅 狉 犿犿狅 狉 犲 狊铀品位分组平均铀品位粒级分布率铀分布率累计铀品位 合计 铀矿冶第 卷矿 石 分 级 后 的 放 射 性 显 明 度 结 果 表 明，的矿石大多不含铀或含微量铀，可采用放射性分选；的矿石品位较高，为 ，达到罗辛铀矿水冶品位，且铀品位 的 矿 石 仅 占 该 粒 级 矿 石 总 质 量 的 ，占全级的 ，放射性选矿抛尾率不高，因此可直接水冶。罗辛铀矿在边界品位为 时，粒级的 矿 石 品 位 较 高，可 直 接 合 并 至 精 矿；对 粒级的矿石进行分选。分选后全粒级矿石 加 权 平 均 品 位 为 ，尾 矿 产 率 为 ，尾矿品位为 ，精矿总回收率为 。放射性选矿具有一定的效果，矿石的可选 性 较 高，主 要 适 用 于 极 低 品 位 矿 石 抛尾，而高品位矿石分组效果较差。不同粒级在分选边界品位（）下 的 理 论 分 选 指 标 见表。罗辛铀矿适用于放射性选矿，可根据水冶铀品位需求，将一段破碎后的 或 的矿石进行放射性选矿，抛弃一部分不含铀或含微量铀的矿石。鉴于罗辛铀矿的年处理量较大，为提高分选效率，可先分级，再选矿。表放射性选矿理论分选指标统计犜 犪 犫 犾 犲犛 狋 犪 狋 犻 狊 狋 犻 犮 狊狅 犳 狋 犺 犲 狅 狉 犲 狋 犻 犮 犪 犾 狊 犲 狆 犪 狉 犪 狋 犻 狅 狀 犻 狀 犱 犲 狓狅 犳 狉 犪 犱 犻 狅 犪 犮 狋 犻 狏 犲犿 犻 狀 犲 狉 犪 犾 狆 狉 狅 犮 犲 狊 狊 犻 狀 犵粒级粒级分布率铀品位 铀分布率占本级（分界品位 ）占全级尾矿产率尾矿品位尾矿回收率精矿产率精矿品位精矿回收率尾矿产率精矿产率精矿回收率 结论和建议 结论对一段破碎后 的矿石进行放射性选矿，在边界品位为 时，选前平均品位为 ，选后精矿平均品位为 ，尾矿产率为 ，尾矿品位为 ，总回收率为 ，放射性选矿具有一定的效果。罗辛铀矿石的可选性较高，可在原矿石经一段破碎后，放射性分选出极低品位矿石抛尾；因罗辛铀矿石高品位矿石较少，放射性选矿对高品位矿石的分组效果较差。建议罗辛铀矿适于放射性选矿，可根据水冶铀品位需求，将一段破碎后 或 的矿石进行放射性选矿。一段破碎后的大块矿石，对放射性选矿探测设备的灵敏度要求较高，测量误差较大，使用接力式探测设备可减少误差。不同粒级的矿石，单位质量矿石净值与品位的关系适用不同的拟合函数，后续采用放射性分选，可减少每个粒级范围，得到足够多的数学模型，进而更加准确地拟合净值与品位的关系。本放射性显明度研究是在实验室静态测量环境下，对铀矿放射性可选性进行的粗略评价，在工程应用前需进一步细化动态测量精度与仪器设备灵敏度的适应性。参考文献：陈旭，范洪海，陈东欢，等纳米比亚罗辛地区白岗岩成因及铀成矿作用地学前缘，（）：西蒙（）罗辛西南矿床（）矿物学、岩石学、成因及资源量研究北京：中国地质大学（北京），左立波，任军平，邱京卫，等纳米比亚罗辛铀矿床第期田宇晖，等：纳米比亚罗辛铀矿放射性显明度研究地质特征、地球化学特征及成矿模式地质找矿论丛，（）：王德荫罗辛铀厂铀矿选冶，（）：张晓康，聂凤军，吴科税，等纳米比亚罗辛大型白岗岩型铀矿床矿床地质，（）：邓寿昌 型放射性分选机在南非铀矿山的应用国外核新闻，（）：汪淑慧国外铀矿石放射性分选的现状铀矿冶，（）：汪淑慧铀矿石放射性分选的技术与经济铀矿冶，（）：汪淑慧铀矿选矿技术研究进展与展望铀矿冶，（）：崔拴芳，杨帅低品位硬岩型铀矿选冶技术的新进展铀矿冶，（）：王冬阳基于反褶积法的铀矿石放射性分选方法研究南昌：东华理工大学，汪淑慧铀矿的需求与选矿国外金属矿选矿，（）：强录德，李广，刘志超，等某硬岩铀矿放射性显明度研究铀矿冶，（）：刘志超，马嘉，李春风，等铀矿石预先抛尾两段放射性分选试验研究湿法冶金，（）：犛 狋 狌 犱 狔狅 狀犚 犪 犱 犻 狅 犪 犮 狋 犻 狏 犻 狋 狔犞 犻 狊 犻 犫 犻 犾 犻 狋 狔狅 犳犚 狅 狊 狊 犻 狀 犵犝 狉 犪 狀 犻 狌 犿 犕 犻 狀 犲 犻 狀犖 犪 犿 犻 犫 犻 犪 ，（，）犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋：，：，犓 犲 狔狑 狅 狉 犱 狊：；铀矿冶第 卷