[发明专利]一种耐氟浸矿菌及其应用于高氟铀矿的高效浸出工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生物浸出技术领域，具体涉及一种耐氟浸矿菌及其用于含氟较高的铀矿石的生物浸出工艺。

背景技术

我国是一个贫铀国家，至今已探明大小铀矿200多个，已查明铀矿资源量为6.8万tU，待查明铀矿资源量为0.6万tU，合计铀矿资源量为7.4万tU。我国铀资源量虽分布广、矿化类型多，但成矿年代新、规模小、埋藏浅、品位低。从目前对铀的消耗量来看，国内天然铀的生产基本满足需求，但无法满足核电中长期发展规划中长远需要，预计缺口20万tU以上。到2020年，全国核电运行装机容量将由目前的700万千瓦提高到4000万千瓦，届时天然铀需求量为6000～7200tU/a，其对外依存度将超过60%，2010年到2030年铀矿累计需求量最低预测在28.4万tU，铀缺口量巨大。因此，提高现有铀矿山铀资源的回收率具有重要的意义。而生物提取铀技术作为新兴技术，近年来得到研究与应用：利用浸矿微生物(细菌、真菌、古菌)氧化铀矿围岩中的硫化矿而产生溶解铀矿的氧化剂(Fe³⁺、H⁺等)，或者再生浸出液中的Fe³⁺，从而达到加速溶解铀矿石的目的，此技术可以有效地处理低品位铀矿石和难处理铀矿石。在大多数铀矿石当中，或多或少存在一些金属硫化矿，比较常见的有黄铁矿，可为细菌的生长提高能源物质。硫化矿含量较低的铀矿，可在细菌培养过程中加入少量亚铁作为细菌生长的能源物质。细菌浸出铀矿的机理主要为生物冶金中的间接作用，即铀矿主要是在氧化剂Fe³⁺的氧化作用下和H⁺的作用下溶解，细菌的作用是再生氧化剂Fe³⁺或从围岩中的硫化矿溶解产生的单质硫和其它还原性硫化合物氧化为硫酸，维持铀矿溶解所需的酸性氧化环境等。

生物浸出技术具有工艺简单、成本低、环境友好等优点，然而对于高氟铀矿石的浸出过程中却无法得到工业应用。高氟铀矿石中的含氟矿物如萤石、氟磷灰石等，在酸性条件下易溶解出氟离子，氟对浸矿细菌有毒害作用。生物浸出时的酸性环境能促使HF形成，从而增强氟化物的毒性，对细菌活性影响极大。毒性反应的基础研究，说明pH值为2.3时氟主要存在于HF形态，氟的跨膜是以氟化氢形式被动扩散，HF能够穿透微生物的细胞壁解离为H⁺和F^-离子，H⁺增加细胞内部的酸度，从而导致细胞死亡。但是F^-与三价离子Fe³⁺、Al³⁺容易结合成络合物。这种络合物在一定条件下具有一定的稳定性。络合态的氟对细菌生长的影响较小些。

在水处理工艺中除去溶液中氟的方法常见的有活性氧化铝吸附法（但不适用于强酸、强碱溶液中）石灰中和法（也不适用于强酸条件下且处理过程中会产生沉淀，Fe²⁺、Fe³⁺等金属离子损失严重），这两种方法都不适合生物堆浸的酸性环境条件。因此可从两方面降低或消除氟的影响，一是提高生物浸出的浸矿菌种的耐氟性，二是改进浸出工艺，尽可能降低氟对浸矿细菌的抑制。

一般铀矿石的生物浸出工艺主要有生物堆浸工艺、生物地浸工艺、生物搅拌浸出工艺和生物槽浸工艺。不同的工艺对应不同的铀矿性质。对于浅层易开采的铀矿采用生物堆浸，主要工艺分为筑堆、酸化、菌液生产和喷淋等几部分，具有成本低、环境友好等特点，也是目前应用最好的工艺；对于渗透性好的低品位的铀矿石采用生物地浸工艺，配制的溶浸液通过钻孔工程（注液钻孔、抽液钻孔）在天然埋藏条件下浸出铀，成本较低，但环境污染难以控制；生物搅拌工艺和槽浸浸出工艺适用于较高品位的铀矿石浸出，生物槽浸已设计出多槽串联浸出的工艺，具有铀回收率高的优点，但这两种工艺存在设备损耗严重、成本高的特点。对于高氟铀矿石的生物浸出工艺，不能沿用一般铀矿石的生物浸出工艺。因此有必要设计出适合高氟铀矿石高效生物浸出的工艺，尽可能提高铀金属回收率。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐氟浸矿菌及其应用于高氟铀矿高效生物浸出的工艺。该工艺具有成本低、流程简单、易操作和环境友好的优点，可实现含氟较高、含铀较低的矿石高效浸出提取铀。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：