Способ получения раствора для подземного выщелачивания урана из руд

(51) 21 43/28 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из руд методом подземного выщелачивания. Техническим результатом изобретения является интенсификация процесса подземного выщелачивания урана и экологическая безопасность. Это достигается тем, что в известном способе получения раствора для подземного выщелачивания урана из руд, включающем доукрепление оборотных растворов подземного выщелачивания серной кислотой и введение окислителя для окисления содержащегося в оборотных растворах железав железо , согласно изобретению, в качестве окислителя используют пероксид водорода.(72) Джакишев Мухтар Еркинович Яшин Сергей Алексеевич Дуйсебаев Бауржан Оразович Полиновский Константин Дмитриевич Мукушева Айым Сабыровна Копбаева Мария Петровна Смайлов Ербол Кабылбекович Ниетбаев Марат Абенович Уваров Александр Дмитриевич Черных Александр Михайлович Чевгун Владимир Ильич Бармасов Владимир Альбертович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий,Товарищество с ограниченной ответственностью Горнорудная компания(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ РУД 20817 Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из руд методом подземного выщелачивания. Подземное выщелачивание урана производится с использованием сернокислотных либо карбонатных растворов и применяется, как правило, на ролловых месторождениях,характерной особенностью которых является то, что в разных частях месторождения уран имеет различную степень окисления (от 4 до 6). При этом уран достаточно легко выщелачивается только из соединений, в которых он находится в степени окисления 6,поэтому при подземном выщелачивании урана как серно-кислотными, так и карбонатными растворами необходимо добавление в состав раствора различных окислителей, окисляющих 4 до 6. При использовании сернокислотных растворов наиболее эффективным из окислителей является железо . Реакция окисления уранажелезом носит обратимый характер 22(4)324 24(1) Соответственно, скорость окисления урана тем выше, чем больше значение соотношения 3/2. Равновесие реакции (1) в промышленных растворах наступает при значении 3/2 около 0,1, для достаточно эффективного выщелачивания требуется 3/2 больше 1 (наиболее желательный интервал 3-10), а повышение значения 3/2 сверх 10 не дает сколько-нибудь заметного эффекта. При сернокислотном подземном выщелачивании урана, как правило, железо в значительном количестве выщелачивается из вмещающих пород. Однако железовыщелачивается значительно легче, чем железо . Так, из сидерита (3) выщелачивается 80-90 содержащегося в нем железа , тогда как из гематита 23 - всего 5-8 содержащегося в нем железа . Кроме того,железочастично восстанавливается до железа содержащимися во вмещающих породах органическими веществами и сульфидами, поэтому в большинстве случаев значение соотношения 3/2 в продуктивных растворах находится в интервале 0,1-1,0. Очевидно, что существенного повышения эффективности процесса подземного выщелачивания можно достичь путем окисления железа , содержащегося в оборотных растворах, в железо . Известен способ окисления железав железо кислородом воздуха в присутствии тиобактерий, широко применяемый при выщелачивании урана в ряде зарубежных стран.(Кузнецова Э.Г. Зарубежный опыт применения микробиологических методов для извлечения урана из бедных руд// Успехи микробиологии М.70,вып.6, с.153-173). Недостатком этого способа является термофильность тиобактерий(максимальная скорость окисления железа наблюдается в интервале температур 30-40 С), в связи с чем данный способ нашел применение преимущественно в странах с очень теплым климатом. Поскольку при температуре ниже 0 С 2 тиобактерии погибают, применение этого способа проблематично в регионах с минусовыми температурами зимнего периода. Известен также способ получения раствора для подземного выщелачивания урановых руд,включающий введение серной и азотной кислот в оборотные растворы, окисление содержащегося в оборотных растворах железав железоазотистой кислотой, образующейся при дегидратации азотной кислоты концентрированной серной кислотой.(Патент 2172792, кл. С 22 В 60/02, 3/06,2001 г.). Недостатком этого способа является высокая токсичность азотистой кислоты. Поэтому в настоящее время, в связи с резким ужесточением экологического законодательства, использование данного способа проблематично,т.к. для эффективного протекания реакции окисления железа требуется концентрация в растворе нитритионов 100 мг/дм 3 и выше, тогда как современные нормы предельно-допустимых концентраций допускают наличие в сбросных водах не более 1 мг/дм 3 нитрит-ионов. Задачей изобретения является создание экологически безопасного способа получения раствора для подземного выщелачивания урана, в котором обеспечивается окисление содержащегося в оборотных растворах железав железос высокой скоростью, не зависящей от климатических условий региона. Техническим результатом изобретения является интенсификация процесса подземного выщелачивания урана и экологическая безопасность. Это достигается тем, что в известном способе получения раствора для подземного выщелачивания урана из руд, включающем доукрепление оборотных растворов подземного выщелачивания серной кислотой и введение окислителя для окисления содержащегося в оборотных растворах железав железо , согласно изобретению, в качестве окислителя используют пероксид водорода. Технический результат достигается за счет того,что в растворах окисление железав железопероксидом водорода происходит практически мгновенно (за доли секунды), что позволяет предельно упростить аппаратурное оформление процесса. При этом побочным продуктом процесса окисления является только вода, благодаря чему процесс является абсолютно безопасным с точки зрения экологии 2424 Н 2 О 22(4)322 (2) Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. К оборотным растворам подземного выщелачивания урана (как правило, маточникам сорбции), содержащим в существенном количестве(до 1 г/л) ионы железа (И), после их доукрепления серной кислотой до заданной кислотности добавляют пероксид водорода в количестве,обеспечивающем окисление железав железо в такой степени, чтобы соотношение/ достигало значения от 2 до 1000 (в зависимости от индивидуальных характеристик месторождения). Поскольку значение окислительно-восстановительного потенциала раствора (ОВП) определяется в первую очередь значением соотношения 3/2,путем измерения значения ОВП легко контролировать степень конверсии железав железо(в том числе автоматически). Пример осуществления способа. Технологический блок уранового месторождения подвергали подземному выщелачиванию. На блоке были выбраны две ячейки (опытная и контрольная),находящиеся в одинаковых геологических условиях и имеющие одинаковую продуктивность по урану. В руде контрольной и опытной ячеек наблюдалась концентрация урана Сруд, равная 0,04 или 0,4 кг/т. Отработку блока осуществляли до получения плановой степени извлечения урана, равной 90. Скорость фильтрации растворов сквозь горнорудную массусоставляла 0,004 м 3/(тсут). Выщелачивающий раствор готовили путем доукрепления серной кислотой оборотных растворов (маточников сорбции). В состав выщелачивающего раствора, поступающего в опытную ячейку, добавляли пероксид водорода в количестве (С 2 О 2) 0,15 г/л, обеспечивающем степень конверсии железав железо , равную 70. Составы выщелачивающих растворов,поступающих в контрольную и опытную ячейки,приведены в таблице. Таблица Состав выщелачивающих растворов Ячейка Контрольная ячейка Опытная ячейка Состав выщелачивающего раствора 2, Г/Л 3, г/л 3/2, ОВП, мВ Продуктивные растворы опытной и контрольной ячеек анализировали на содержание урана. В опытной ячейке плановая степень извлечения урана достигнута при значении (ЖТ)90 опыт, равном 1,86 м 3/т, в контрольной ячейке - при (ЖТ)90 контр,равном 4,62 м 3/т. Срок отработки опытной и контрольной ячеек составил, соответственно опыт - (ЖТ)90 опыт/1,86/0,004465 сут. контр(ЖТ)90 контр/4,62/0,0041155 сут. Среднее содержание урана в продуктивных растворах опытной и контрольной ячеек составило,соответственно опыт(Сруд 0,90)/(ЖТ)90 опыт (0,40,90)/1,860,194 г/дм 3. С контр(Сруд 0,90)/(ЖТ)90 контр(0,40,90)/4,620,078 г/дм 3. Представленные результаты свидетельствуют о том, что предложенный способ позволяет сократить объем продуктивных растворов и, как следствие,срок отработки по сравнению с ныне принятой схемой процесса в 2,5 раза. Удельный расход пероксида водорода составил Руд Н 2 О 2 СН 2 О 2/С опыт 0,15/0,1940,773 кг/кг урана. Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить себестоимость урана в 1,5-2 раза. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения раствора для подземного выщелачивания урана из руд, включающий доукрепление оборотных растворов подземного выщелачивания серной кислотой и введение окислителя для окисления содержащегося в оборотных растворах железав железо ,отличающийся тем, что в качестве окислителя используют пероксид водорода.