Способ выщелачивания урана из карбонатных руд

(51) 22 60/02 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ КАРБОНАТНЫХ РУД(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 снижение расхода реагента при выщелачивании карбонатных руд. Это достигается тем, что в известном способе подземного выщелачивания урановых руд из карбонатных пород, включающем обработку исходного сырья выщелачивающим раствором,согласно изобретению,в качестве выщелачивающего раствора используют раствор серной кислоты концентрацией 3-7 г/л.(72) Дуйсебаев Бауржан Оразович Жатканбаев Ерлан Ержанович Садырбаева Гульназ Айтказыевна Мырзабек ралбек можалы Пирматов Ешмурат Азимович Кудланов Валерий Николаевич Рахметов Марат Есимбаевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий Товарищество с ограниченной ответственностью Степногорский горно-химический комбинат 20561 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 уранаи карбонаты. В настоящее время в Казахстане уран добывают сернокислотным методом. Серная кислота эффективно выщелачивает уран, но при этом растворяется больше пустых пород в отличие от щелочных растворителей. Пригодность месторождения для кислотного процесса определяется стоимостью расходуемой кислоты, масштабом развития кольматации пласта сульфатом кальция и образующимся при разложении кальцита углекислым газом. При повышенном содержании карбонатов в рудах при сернокислотном выщелачивании увеличивается кольматация сульфатом кальция и углекислым газом. При содержании в рудах карбонатов более 1-2 нецелесообразно использовать кислотные растворители такие руды должны отрабатываться с применением щелочных растворителей. Увеличение объемов добычи урана и вовлечение в отработку месторождений с более высоким содержанием карбонатов определяет необходимость разработки альтернативных методов подземного скважинного выщелачивания (ПСВ) урана. К таким методам относится карбонатный метод. Все используемые в настоящее время щелочные растворители содержат карбонат-бикарбонат-ионы,которые с окислом урана образуют растворимый анионный комплекс. Поэтому, с целью получения приемлемой степени извлечения урана, процесс выщелачивания проводится с применением серной кислоты минимальной концентрации. Известен способ переработки твердых отходов,содержащих уран. Отходы обрабатывают горячей(60 - 70 С) 25 3, пульпу нейтрализуют смесью 23 и 3 до 8-9,5, отфильтровывают шлам от уранил карбонатного раствора.(Патент 5384104, кл. С 22 В 60/02, 1996 г.) Недостатками способа являются, во-первых,необходимость поддержания температуры (60 70 С) агрессивной 25 азотной кислоты для выщелачивания, во-вторых, дополнительный расход смеси 23 и -НСО 3 на нейтрализацию пульпы. Известен также способ выщелачивания урана, в котором выщелачивание проводят раствором соды(Патент 4405567, С 22 В 60/02, 1984 г.) Основной недостаток карбонат-бикарбоната как растворителя в том, что он обладает свойством вызывать набухание монтмориллонита и кольматировать поры. Натрий имеет высокую энергию гидратации, поэтому вода входит в состав глин там,2 где адсорбирован натрий. Будучи одновалентным катионом, он не удерживает достаточно прочно (как кальций и магний) микроструктурные прослои глин. Ионы аммония вызывают меньшее набухание, так как у них меньшая энергия гидратации. Однако ионы аммония обладают высокой миграционной способностью, что приводит к экологическому загрязнению подземных вод. Задачей изобретения является создание способа подземного выщелачивания урановых руд,позволяющего выщелачивать уран из карбонатных руд, и снижение расхода реагентов. Техническим результатом изобретения является снижение расхода реагента при выщелачивании карбонатных руд. Это достигается тем, что в известном способе подземного выщелачивания урановых руд из карбонатных пород, включающем обработку исходного сырья выщелачивающим раствором,согласно изобретению,в качестве выщелачивающего раствора используют раствор серной кислоты концентрацией 3-7 г/л. Технический результат достигается за счет использования при выщелачивании карбонатных руд разбавленного раствора серной кислоты. При кислотном выщелачивании пластовых месторождений в результате взаимодействия содержащихся в отложениях карбонатов с раствором серной кислоты образуется углекислый газ. Количество образующегося газа зависит от содержания карбонатов в горной породе и от концентрации поступающего в пласт раствора серной кислоты, которая при этом нейтрализуется с образованием сернокислого кальция Взаимодействие карбонатов и серной кислоты протекает в закрытой системе в условиях полного насыщения пласта водой при пластовом давлении,равном гидростатическому напору в данной точке. Образующийся углекислый газ в условиях высокого давления и насыщения пласта водой полностью растворяется. Допускается, что растворенный СО 2 находится в виде Н 2 СО 3. Угольная кислота частично гидратирует и диссоциирует на ионы (диссоциацияиступеней). В результате в растворе устанавливается подвижное равновесие Угольная кислота вступает во взаимодействие с содержащимися в горных породах карбонатами Вследствие этого карбонаты в значительных количествах переводятся в раствор, так как кислые углекислые соли обладают хорошей растворимостью. Таким образом, в пласте в области влияния закачной скважины в начальный период ее работы формируется обстановка,характеризующаяся довольно отчетливо выраженной зональностью. 20561 Вблизи скважины располагается сернокислотная зона, в пределах которой легко растворимые компоненты, в основном карбонаты, разлагаются с образованием углекислого газа и новых плохо растворимых в воде продуктов. За сернокислотной зоной находится бикарбонатная зона, формирование которой связано с угольной кислотой,способствующей образованию хорошо растворимых в воде кислых солей. Далее следует зона первичной обстановки. Данный эффект был положен в основу малореагентного метода выщелачивания урана,который заключается в выщелачивании урана раствором с содержанием серной кислоты в пределах 3-7 г/л,раствора колеблется в пределах 6-8. В процессе используется раствор угольной кислоты с концентрацией, достаточной для поддержанияраствора 7. Максимальная концентрация не должна превышать значения, при котором количество образующегося карбоната кальция будет выше его растворимости в растворе выщелачивания в противном случае произойдет образование осадков. Максимальная концентрация угольной кислоты варьируется широко в зависимости от количества кальция в залежи, типа используемой воды для приготовления растворов,отношение объма закачиваемого раствора к объму откачиваемого и других факторов. Общепринятой мерой содержания угольной кислоты является количество бикарбонат-иона, образующегося в растворе. Обычно концентрация угольной кислоты,выражаемая в виде бикарбонат-иона, составляет 300- 1000 мг/л, а предпочтительно от 460 до 700 мг/л. 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. Пример осуществления способа урановую руду,содержащую 0,051 урана и 2,17 карбонатов, в количестве 3 кг выщелачивали в фильтрационной трубке длиной 1 м и диаметром 5 см по следующей схеме водная отмывка выщелачивание с концентрацией 24-3 г/л с поэтапным повышением концентрации кислоты до 25 г/л. В таблице представлены основные геотехнологические параметры, полученные в результате проведенных исследований. Основные геотехнологические параметры Максимальное содержание урана в карбонатном фронте рН 7-8, мг/л Среднее содержание урана в ПР за период проведения опыта, мг/л Среднее содержание бикарбонат- иона в растворе, мг/л Отношение ЖТ рН Степень извлечения,Концентрация кислоты, г/л Средний дебит с водной отмывкой за время опыта, мл/сут-при выщелачивании урана из карбонатных руд серной кислотой механизм выщелачивания идет по карбонат-бикарбонатному методу. Оптимальным пределом концентрации кислоты является от 3 г/л до 7 г/л.-степень извлечения урана достигнута 79 при отношении ЖТ-4,25. Представленные результаты свидетельствуют о том, что выщелачивание урана происходит карбонат бикарбонатом, синтезированным в процессе взаимодействия слабого раствора серной кислоты с карбонатами рудовмещающей породы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ подземного выщелачивания урановых руд из карбонатных пород, включающий обработку исходного сырья выщелачивающим раствором, отличающийся тем, что в качестве выщелачивающего раствора используют раствор серной кислоты концентрацией 3-7 г/л.