Способ подземного выщелачивания урановых руд

(51) 21 43/28 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано в технологических процессах переработки урансодержащего сырья методами подземного,агитационного и кучного выщелачивания. Техническим результатом изобретения является сокращение продолжительности выщелачивания,снижение расхода серной кислоты и повышение степени извлечения урана. Это достигается тем, что в известном способе подземного выщелачивания урановых руд,включающем обработку исходного сырья раствором серной кислоты с окислителем в виде пероксидного соединения, согласно изобретению, в качестве окислителя используют пероксоборат натрия в количестве 0,005 - 0,1 по отношению к исходному сырью.(72) Дуйсебаев Бауржан Оразович Малимбаев Мамбет Султанович Тригубов Александр Владимирович Сайкиева Сагира Халабиевна Садыков Магзум Жанарстанович Кемельбаева Ассем Сабырбековна Умбеткулова Мариям Умаровна Камалов Махсуд Раимович Садырбаева Гульназ Айтказыевна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий(54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНОВЫХ РУД 15517 Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано в технологических процессах переработки урансодержащего сырья методами подземного,агитационного и кучного выщелачивания. Современная гидрометаллургия урана основана на сернокислотном и карбонатном выщелачивании. Известно, что во всех типах урановых руд, наряду с шестивалентным ураном, содержится двуокись урана , практически нерастворимая в серной кислоте и карбонатах. Поэтому, с целью получения приемлемой степени извлечения урана, для перевода 4 в 6 при выщелачивании добавляют окислитель. Известен способ подземного выщелачивания урановых руд сернокислыми растворами с использованием кислорода, заключающийся в том,что кислород из источника, находящегося на поверхности, нагнетается в скважины на глубину забоя и насыщают таким образом раствор под соответствующим гидростатическим давлением,создаваемом напором столба раствора в скважине(патент ЮАР 737598, кл. С 22 В 3/00, 1974). Недостатком способа является необходимость строительства кислородной станции, требующей значительных затрат, а также установки для нагнетания кислорода в скважину, что усложняет конструкцию скважины. Известен способ извлечения урана из руд методом кучного или подземного выщелачивания. Способ включает фильтрацию через руду выщелачивающих растворов, содержащих серную кислоту и нитрат - ионы с переводомив продуктивные растворы, извлечение из них урана с получением маточных растворов. Серную и азотную кислоту вводят в часть маточных растворов, равную 0,05-0,15 от их исходного объема,взятую из условия обеспечения окислительно-восстановительного потенциала(ОВП) 750-850 мВ, затем полученный раствор контактируют с другой частью маточных растворов с обеспечением ОВП 600-700 мВ. Полученный раствор смешивают с оставшимся объемом с обеспечением ОВП 420-500 мВ. Этот окисленный раствор подают на выщелачивание урана (патент,2172792, С 22 В 60/02, 2001). Недостатками способа является сложная подготовка выщелачивающего раствора с заданным ОВП, а также низкая кинетика окисления четырехвалентного урана азотной кислотой. Кроме того, нитрат - ионы отрицательно влияют на процесс сорбции урана, в значительной степени снижая емкость смолы, что приводит к снижению степени извлечения урана и повышению сроков его выщелачивания. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ выщелачивания урановых руд, например,подземное,сернокислыми растворами с применением перекиси водорода. Выщелачивание ведут в отсутствие ионов трехвалентного железа при рН 2,5-5,5, создаваемом серной кислотой, в присутствии перекиси водорода и концентрации 2 оборотного сульфатного раствора (К, , ) 0,81,2 моль/л. Оптимальная концентрация перекиси водорода 110-2 - 1,610-2 моль/л (Патент 4425307, кл. С 01 43/00, 1984). При более высокой концентрации перекиси водорода наблюдается ухудшение извлечения урана из-за возможности осаждения пероксида урана. Ионы сульфата предупреждают его осаждение. Оптимальная рН выщелачивающего раствора 4,при более высоком рН извлечение снижается. С ростом температуры от 30 до 80 С извлечение повышается. При выщелачивании из различных руд в чане с перемешиванием в оптимальных условиях при 30 С за 4 часа извлечение 53-55 урана. К недостаткам этого способа относится невысокая стойкость перекиси водорода, особенно в присутствии переходных металлов. Как известно, во всех урановых рудах содержится железо. Процесс выщелачивания ведут при рН 2,5-5,5. В этих условиях трехвалентное железо находится в нерастворимой форме в виде гидроксида. Переходящее в раствор в процессе выщелачивания двухвалентное железо при рН 2,5-5,5 легко окисляется перекисью водорода и также выпадает в осадок. Таким образом, трехвалентное железо в данном способе не участвует в процессах окисления четырехвалентного урана, снижая, тем самым,эффективность выщелачивания урана, а часть перекиси водорода расходуется впустую на осаждение двухвалентного железа. Кроме того,необходимость применения повышенных концентраций сульфат - ионов приводит к значительному снижению емкости смолы по урану. Это также способствует снижению степени извлечения урана и повышению сроков его выщелачивания. Задачей изобретения является создание способа подземного выщелачивания урановых руд,позволяющего повысить степень извлечения урана и снизить сроки выщелачивания и расход серной кислоты. Техническим результатом изобретения является сокращение продолжительности выщелачивания,снижение расхода серной кислоты и повышение степени извлечения урана. Это достигается тем, что в известном способе подземного выщелачивания урановых руд,включающем обработку исходного сырья раствором серной кислоты с окислителем в виде пероксидного соединения, согласно изобретению, в качестве окислителя используют пероксоборат натрия в количестве 0,005-0,1 по отношению к исходному сырью. Технический результат достигается за счет того,что пероксоборат натрия 222462 содержит 10,4 мас.активного кислорода, который выделяется при его растворении в разбавленных растворах серной кислоты. В водном растворе пероксобората натрия существует равновесие, выражаемое уравнением 2 В 2(ОО)2(ОН)42-2 В(ОН)4-2 Н 2 О 22 (1) 15517 Выделяемый по реакциям (1,2) кислород имеет высокую активность и соответственно обладает сильной окислительной способностью. Также установлено,что наряду с пероксоборатным ионом В(ОН)4- в растворе присутствуют пероксоборатные анионы по крайней мере шести видов, например, Н 2 О 2 В(ОН)4-,Н 2 ВО 3 Н 2 О 2-, Н 2 ВО 32 Н 2 О 2-. Причем, скорость окисления отдельных субстратов пероксоборатными ионами превосходит в 7-10 раз скорости окисления перекисью водорода. Поскольку пероксоборат натрия при растворении дает слабощелочную среду, то при его дозировке находящееся в выщелачивающем растворе при рН 1,5-2,0 двухвалентное железо будет легко окисляться, образуя эффективный дополнительный окислитель - ионы трехвалентного железа. Таким образом, применение пероксобората натрия в качестве окислителя позволяет эффективно окислять ионы четырехвалентного урана в процессе выщелачивания. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. При подземном выщелачивании растворы серной кислоты подают в пласт через закачные скважины, а урансодержащий раствор выводят из пласта через откачные скважины, оборудованные насосами. Приготовление выщелачивающих растворов с заданной концентрацией серной кислоты осуществляется в специальной емкости. На этой стадии проводят подачу пероксобората натрия через дозатор с учетом потока растворов. В предлагаемом способе выщелачивания дозировка пероксобората натрия ведется на стадии доукрепления маточных растворов серной кислотой. Примеры осуществления способа урановую руду, содержащую 0,032 урана, в количестве 2 кг выщелачивали в фильтрационной трубке длиной 2 м и диаметром 3 см по установленному регламенту выщелачивания. Пероксоборат натрия подавался в раствор серной кислоты. В таблице приведены примеры по выщелачиванию урана в трубках,моделирующие процессы подземного выщелачивания. Таблица Для сравнения приводим пример по способу агитационного выщелачивания, указанного в прототипе При выщелачивании руды в течение 4-х часов при ЖТ 31, концентрации серной кислоты 20 г/л и добавке пероксобората натрия в количестве 0,015, извлечение урана составило 58-61. Представленные результаты свидетельствуют о том, что использование предложенного способа позволяет сократить время выщелачивания в 1,5-2 раза (при этом следует учитывать, что если раствор подается с постоянной скоростью то отношение ЖТ является характеристикой продолжительности выщелачивания), увеличить извлечение урана в раствор на 10-15 и в 1,2-1,4 раза снизить расход серной кислоты по сравнению с прототипом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ подземного выщелачивания урановых руд, включающий обработку исходного сырья раствором серной кислоты с окислителем в виде пербксидного соединения, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют пероксоборат натрия в количестве 0,005 - 0,1 по отношению к исходному сырью.