研究生开题报告修改稿.docx

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研究生开题报告修改稿

硕士研究生学位论文开题

报告审核表

姓名：

苑俊廷

学号：

0608150109

导师：

孙占学教授

专业：

水文学及水资源

研究方向：

溶浸水文地质学

研究生部制表

二00八年六月

论文题目

745矿5000吨级含氟铀矿石细菌堆浸工业试验研究

一、立题依据与意义

1、立题依据

在人们越来越重视地球温室效应、气候变化的形势下，由于核电不造成对大气的污染排放，核能逐渐成为人类使用的重要能源，在国务院通过的《核电中长期发展规划》（2005－2020）中，明确规定核电运行装机容量将由目前的700万千瓦争取提高到2020年的4000万千瓦[1]，这标志着我国核电将进入快速发展的新时期，同时也就意味着对铀业发展提出了更高的要求。

为满足我国核电事业的迅速增长，保持经济的可持续发展，我国对天然铀的总需求量将越来越大。

除了部分可从国际市场采购以及通过开发国外的铀矿资源作为补充以外，主要应立足于国内生产供应[2]。

我国铀资源大部分赋存于南方硬岩地区，加强南方硬岩铀资源开发利用是铀矿开发的重点，对于我国核电发展具有重要意义[3]。

在南方硬岩铀矿山矿石中，高品位矿石通常采用常规水冶方法浸铀，常带来良好的经济效益，而低品位矿石因其采用水冶方法效益低而常常被作为废石进行处理，造成铀资源的浪费。

加强低品位矿石的开采，有利于扩大我国的铀资源量及保护环境[4]。

745铀矿是我国的老矿山，铀资源储量大，是我国粤北天然铀生产基地的重要成员。

该矿目前采用常规酸法堆浸工艺浸铀，同以前采用的常规搅拌浸出流程相比，生产成本有了一定程度的下降，但是浸出周期长，酸耗较高，铀浸出率低，渣品位较高，低品位矿石难以利用，从而使得铀资源不能得到充分开发利用，在一定程度上浪费了宝贵的铀资源。

细菌堆浸工艺作为一个强化堆浸新工艺，可以缩短浸出周期，提高铀浸出率，降低耗酸率等，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

为了进一步扩大硬岩铀资源的堆浸生产量，745矿与东华理工大学合作，进行将细菌技术引入745矿的堆浸采铀生产中的科研工作，力争进一步扩大745矿堆浸采铀的生产、并提高其生产和经济效益。

2、研究意义

现今，许多矿山都不同程度的存在着低品位矿、废矿和尾矿，由于用常规水冶方法开采，成本高、经济效益低或根本没有效益，造成铀资源的极大浪费[5]。

如何运用经济合理、技术可行的方法使低品位矿石也能带来经济效益，就成为当前铀资源开采研究的重要课题。

细菌溶浸技术的应用，为开展这项研究奠定了基础和创造了有利的条件。

本文以745矿高氟、低品位铀矿石为研究对象，进行5000吨级现场细菌堆浸浸铀工业试验的研究。

主要有以下理论和实际意义：

（1）对推进745矿铀矿冶技术进步，降低成本、扩大经济可采铀资源量及保护环境有重要的意义；

（2）有助于丰富和完善铀矿堆浸理论，拓展细菌浸出工艺应用范围，特别是低品位、高氟含量细菌堆浸浸铀理论；

（3）有助于解决745铀矿堆浸过程中的耗酸量较大、板结问题以及提高铀浸出率，缩短浸出时间，从而提高矿山的经济效益[6]。

3、选题的国内外研究现状

3.1.堆浸的历史与发展

堆浸，又称堆置浸出，是在预先铺好的底板上将破碎到一定块度的矿石筑成堆，将配置好的溶液喷淋于矿堆表面，溶液在矿堆内的渗透过程中，借助毛细和分子扩散作用而浸出金属，含金属的浸出液送水冶厂回收处理[7]。

堆浸历史悠久，最早可追溯到公元前200年左右，到了20世纪60-70年代，堆浸技术才又新枝萌发，安徽铜陵松树山铜矿、江西德兴、永平铜矿，湖南柏坊铜矿、浙江衢州铀矿等先后开展了铜、铀矿石的堆浸试验，并取得了可靠的成绩。

到80年代，我国堆浸技术已日臻完善，遍地开花，不仅在铜矿、铀矿，而且各小金矿几乎都采用了堆浸法作业。

1991年，我国堆浸技术已达到一个新水平。

目前我国铀矿山关闭了大部分常规采矿生产线，但却在重点发展具有经济效益的堆浸采矿[8-11]。

3.2.细菌堆浸的国内外研究现状

铀矿石细菌堆浸新工艺是将细菌浸出技术与铀矿石堆浸工艺相融合的一项工艺技术，它除了具有堆浸工艺的特点外，还具有细菌浸出的优越性[12]。

依靠细菌的作用，提高铀的浸出率，缩短生产周期，节省硫酸及氧化剂，降低生产成本，避免因采用其他氧化剂所带的成本增加、环境问题以及对堆浸工艺所造成的不利影响。

因为其上述优点，现己成为许多国家发展堆浸技术的重要研究课题。

近10年来细菌堆浸铀矿、铜矿在加拿大、美国、智利等十几个国家的近40个矿山成功地用于生产。

我国细菌堆浸技术经过十几年的探索之后，己经建立了比较完善的实验体系，开发研究能力有很大提高，在处理低品位铀矿石上有了一定规模的工业尝试（扩大和工业试验），但是，在工业化进程与理论研究、试验水平之间差距较大，工业上还未真正大规模采用。

主要原因是技术本身存在某些障碍因素，工程设计不完善，资金不足等都直接影响工业化实施[13-18]。

3.3.影响细菌浸出的主要因素

3.3.1生物方面的影响因素

主要包括菌种的选择与培养、培养基组成、影响细菌活性的介质条件等等。

3.3.2生物工艺学方面的因素

主要包括温度、介质pH值、通气量、营养成分等等。

3.3.3电化学方面的影响因素

主要包括介质的氧化还原电位、催化作用、原电池效应等等。

3.3.4湿法冶金学方面的影响因素

主要包括矿石粒度和矿浆浓度、表面活性剂的种类与浓度、催化剂[19-31]。

3.4.微生物堆浸目前存在的主要问题

经过科学工作者的长期研究，细菌堆浸浸出，特别是对于难浸的低品位铀矿石，在缩短工艺流程、提高浸出率，以及细菌氧化再生液循环利用等方面取得了良好的效果，但还存在许多科学与工艺问题有待进一步研究及解决：

1）高性能浸矿菌种的筛选驯化和提高细菌氧化速度的研究；

2）微生物堆浸浸出的工艺流程、工艺参数的研究与开发；

3）适应性较强细菌堆浸工艺的研究；

4）微生物堆浸系统设备的研制（氧化装置、淋洗系统各参数的测定及自动控制设备仪器等）；

5）微生物堆浸浸矿数学模型的建立；

6）微生物堆浸浸矿的工业应用。

4、主要参考文献

[1]核电中长期发展规划（2005-2020年）国家发展和改革委员会[N]2007年10月

[2]曾毅君张飞凤王廷学我国硬岩铀矿资源开发的技术基础及研究前景[J]铀矿冶2005.2

[3]李雄等生物浸矿技术研究进展[J]工业安全与环保2006.3

[4]王鉴王鉴夫王昌汉中国铀矿开采[M]北京原子能出版社1997

[5]黎维中蓝卓越微生物冶金进展及其在西部矿业开发中的应用前景[J]中国工程科学2005.9

[6]史维浚吴为荣刘辉等745矿微生物浸铀可行性研究中间性报告[R]东华理工大学内部资料2007.6.

[7]张晓文周耀辉刘耀池我国铀矿冶工业与技术进步[J]中国矿业2003.12

[8]浸矿技术编委会浸矿技术北京原子能出版社1994

[9]刘清徐伟昌聂春龙我国浸矿微生物研究的发展概况[J]南华大学学报2003.3

[10]彭艳平余水静我国生物冶金研究的发展概况[J]矿业快报2006.10

[11]刘军强堆浸水动力条件、水文地球化学条件控制对降低山南铀矿堆浸成本的研究东华地质学院硕士毕业论文[C]2001.7.

[12]樊保团孟运生刘建铀矿石细菌堆浸新工艺及其在赣州铀矿的工业化应用[N]中国核科技报告2006.1

[13]ArpadETorma.《ChallenglsinMineralProcossing》[M]Littlcton,Colorado1989.

[14]HenryLE.PastPresentandFutureofBiohydrometallurgy[J]Hydrometallurgy2001

[15]张在海王淀佐邱冠周细菌浸矿的细菌学原理[J]湿法冶金2000.3

[16]BrierleyJAExpandingroleofmicrobiologyinmetallurgicalprocesses[J]MiningEngineering2000

[17]杨松荣邱冠周谢纪元国外生物氧化提取技术的进展[J]有色金属2001

[18]裘荣庆微生物冶金的应用和研究现状[J]国外金属矿选矿1994.8

[19]李旭东译矿石微生物浸出进展评述[J]湿法冶金1989.3

[20]黎维中蓝卓越微生物冶金进展及其在西部矿业开发中的应用前景[J]中国工程科学2005.9

[21]才锡民用高铁离子循环浸出铀矿石的研究[J]铀矿冶1994.2

[22]BennettJCandTributschH.BacteriaLeachingPatternonBacterialLeachingDsurfaces[J]JBacterial1978

[23]NormanPFSnymanCP.TheBiologicalandChemicalLeachingofanAuriferousPyrite/ArsenopyriteFlotationConcentrate:

AMicroscopicExamination[J]GeomicrobiolJ1988

[24]BoonMBrasseHJHansfordGSetal.ComparisonoftheOxidationKineticsofDifferentPyritesinthePresenceofThiobacillusFerrooxidansorLeptospririllumFerrooxidans[J]Hydrometallurgy1999

[25]HiltunenPetal.BacterialPyriteOxidation:

RelatedofIronandScanningElectronMicroscopicObservations[J].Hydrometallurgy1981

[26]胡凯光王清良廖建军通气量影响细菌快速氧化亚铁的探讨[J]中国矿业2003.6

[27]CGomezetal.AStudyofbioleachedchalcopyritesurfacesinpresenceofAgbyvoltammetermethods[J]MineralEngineering1997.1

[28]杨显万邱定蕃湿法冶金[M]北京冶金工业出版社1998.4

[29]科西尼嗜热嗜酸Ab酸杆菌浸出硫化锌精矿[J]国外金属矿选矿2000.9

[30]胡凯光谭凯旋杨仕教微生物浸矿机理和影响因素探讨[J]湿法冶金2004.9

[31]刘晓荣李宏煦胡岳华生物浸矿的电化学催化[J]湿法冶金2000.9

二、工作基础（包括调研情况）

1、前人工作基础

东华理工大学拥有溶浸工艺重点实验室和微生物实验室，自1999年以来开展了大量的细菌浸铀技术研究工作。

结合721、745等矿的矿物学特征及细菌溶浸工艺这一课题，成立了专门课题组，组织力量进行了科研攻关，并在细菌浸矿研究工作中取得了较大的进展，积累了一定的经验和成果。

2、本人工作基础

2.1.资料调研

广泛收集、查阅了国内外有关细菌浸出工艺方面的文献资料，对国内外细菌冶金技术的研究应用现状及发展前景有了基本的了解，同时对745矿室内细菌浸出的相关资料进行了细致的研究分析。

而且查阅了745矿的相关背景资料，并调研了前人对其所做的工作，明确了本次实验的具体方案和目的以及要达到什么样的预期成果。

2.2.理论基础

（1）本人在读研期间，学习了微生物溶浸工艺、水文地球化学

、地球化学模式等课程，并查阅了大量与细菌浸铀相关的资料。

（2）计算机方面能熟练应用Word、Excel、AutoCAD、C语言，Phreeqc等软件对试验数据进行处理、分析和模拟；

（3）外语方面已经通过英语学位考试，能利用工具书查阅外文文献。

以上这些都为完成本课题的研究任务打下了坚实的理论基础。

2.3.技术和科研基础

本人在研一时就加入到学院的细菌浸铀科研组，在课题组的老师和师兄师姐们的帮助下，已经熟练掌握了各种实验技术，并能熟练使用实验仪器。

通过这些训练，使本人掌握了实验研究的方法和分析解决问题的能力，能够保证本论题的顺利进行。

三、研究方案（包括研究内容、研究方法和技术路线）

1、研究内容

本选题以745矿铀矿石为研究对象，应用细菌浸矿这种技术方法，通过试验对细菌在堆浸过程中的作用机制、生理特点及浸出效果进行了探讨，为745矿细菌堆浸生产提供了科学依据。

本选题的主要研究内容包括：

（1）国内外细菌浸铀历史、现状和发展前景；

（2）745铀矿的地质条件、岩石矿物学特征研究，并对745铀矿堆浸工艺条件进行讨论；

（3）耐氟细菌的驯化与培养、生物接触氧化槽挂膜以及酸化及细菌浸出阶段pH值、Eh值、Fe3+、Fe2+铁等的变化规律；

（4）探讨细菌在堆浸试验中的作用机制及浸出效果，讨论细菌浸铀技术在745铀矿应用的可行性；

（5）提出适合745铀矿细菌浸矿的工业试验模式，找出适合745矿细菌堆浸的最佳堆浸参数（包括最佳pH、Eh、铁浓度、喷淋制度等）。

为细菌浸矿技术在745矿推广应用提供依据。

2、研究方法

（1）工业试验研究方法：

对细菌的选育、细菌浸矿的作用、细菌浸矿的工艺条件进行研究；对矿样采用实验室拟定的堆浸工艺条件进行试验；

（2）试验分析方法：

对试验样品进行分析及测试，主要包括、Eh值、Fe2+、Fe3+、F-、U6+等项目；根据测定的数据作图并及时调整溶浸液的pH值、铁浓度以及喷淋制度等。

（3）计算机数据处理方法：

对实验数据进行整理以及对试验过程进行模拟。

3、拟采取的技术路线与实验方案

3.1.技术路线

（1）资料收集、整理；

（2）铀矿石样品处理，化学成分与物相分析测试；

（3）工业试验研究，通过堆浸试验，确定745铀矿细菌堆浸的最佳水文地球化学条件和最佳工艺方法；

（4）资料综合整理与编写硕士论文。

3.2.实验方案

细菌堆浸工业试验的工艺流程见下图

拟分四个阶段对745铀矿细菌堆浸工艺进行研究：

（1）第一阶段为初期酸化阶段：

该阶段的主要目的是尽快降低其浸出液的pH值。

该阶段采用高浓度（最大酸度25g/L）、大喷淋量的喷淋制度，视其浸出液的pH值下降情况而逐步降低酸度和喷淋强度。

当浸出液的pH值小于或等于2时，视这一阶段结束。

（2）第二阶段为带菌酸化阶段：

该阶段在继续完成酸化，使矿石达到酸化成熟的同时，又开始利用三价铁氧化溶浸铀矿石，尽快发挥细菌的优势。

具体方法是菌液加一定量的酸（以保证浸出液pH小于2）菌液、酸液分别喷淋，喷酸液的次数大于喷菌液的次数。

在逐渐降低溶浸液酸度的同时（最低pH值为1.7），保证浸出液的PH值稳定在1.7~1.9之间，视该阶段结束。

（3）第三阶段为菌喷阶段：

在酸化阶段结束以后，也就是出液pH值保证在1.9以下不反弹时，开始进入菌喷阶段。

具体方法是当接触氧化槽的细菌生长好以后，将其用泵打至配液槽，利用尾液（清水）调节一下铁浓度或酸度，然后进行喷淋。

根据其浸出液的铀浓度来选择不同的喷停比。

（4）第四阶段为清水喷淋阶段：

此时大量铀已被浸出，浸出率已经达到了指标，所以利用清水喷淋几天，在继续浸出铀的同时，可以将堆中矿石的酸洗出来，在保证矿石可以达到出堆条件的同时，还可以再利用洗出来的酸。

3.3.预期成果

1）工业试验预期的技术指标：

渣计浸出率达到89.5%以上。

浸出耗酸率≤5%，浸出周期≤120天。

2）提交5000吨级工业试验工艺流程方案。

四、论文进度安排

2007.3～2008.4:

在资料调研和野外调查和初步室内研究的基础上，撰写开题报告；

2007.3～2008.6:

室内实验研究；

2008.6～2008.9：

野外现场实验；

2008.9～2008.12：

补充室内外研究、论文撰写；

2009.1～2009.5：

数据整理，完成论文初稿；

2008.4～2008.5：

论文修改定稿、送审、答辩。

五、导师意见

导师签名：

年月日

论证结果

签名：

年月日