Способ подземного выщелачивания урана

(51) 21 43/28 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Технический результат изобретения состоит в интенсификации процесса подземного выщелачивания урана. Это достигается тем, что в известном способе подземного выщелачивания урана из руд,включающем обработку руды выщелачивающим раствором, содержащим серную кислоту и окислитель, согласно изобретению, окислитель вводят в выщелачивающий раствор только на стадии закисления, при этом в качестве окислителя используют или озон, или пероксисоединения при концентрации 0,01-0,10 Моль/л, а на стадии активного выщелачивания используют выщелачивающий раствор, имеющий значение рН, равное 1-2,и содержащий в качестве окислителя железо ,генерируемое непосредственно в рудоносном пласте в результате действия окислителя, введенного на стадии закисления.(72) Джакишев Мухтар Еркинович Яшин Сергей Алексеевич Дуйсебаев Бауржан Оразович Полиновский Константин Дмитриевич Мукушева Айым Сабыровна Копбаева Мария Петровна Назаров Таир Назарович Шаванда Владимир Владимирович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий ,Товарищество с ограниченной ответственностью Горнорудная компания(54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА(57) Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из руд методом подземного выщелачивания. 20566 Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из руд методом подземного выщелачивания. Известен способ подземного выщелачивания урановых руд разбавленными (1-2 г/л) растворами серной кислоты, содержащими добавки окислителей(кислорода, пероксида водорода, пероксосульфата аммония), причем извлечение урана осуществляют гидрокарбонатами кальция и магния,генерируемыми непосредственно в рудоносном пласте в результате взаимодействия серной кислоты с карбонатными минералами вмещающих пород. Данный процесс протекает в области значений рН,равном 6,0-7,5, т.е. целиком в области закисления,что позволяет резко снизить расход серной кислоты при выщелачивании.(Садыков Р.Х., Гуров В.А., Щепетков В.А.,Толстов Е.А. Исследования и практика применения кислотно-бикарбонатной схемы ПВ урана на объектах предприятия п/я А-1372// Доклады координационного совета по подземному выщелачиванию, Москва, ВНИИХТ, 1989 г., с.34). Недостатком этого способа является его непригодность на месторождениях, содержащих значительную часть урана в силикатной форме (в первую очередь, в виде коффинита 4). Так,попытка применения данного способа на месторождении Заречное, содержащим уран преимущественно в форме коффинита, оказалась совершенно неудачной. Объясняется это тем, что при выщелачивании урана из коффинита побочным продуктом реакции является кремнекислота,экранирующая поверхность рудной минерализации и затрудняющая развитие процесса. Кремнекислота удовлетворительно растворима в кислых (рН меньше 4,5) и щелочных (рН больше 9,5) растворах, поэтому уран из коффинита успешно выщелачивается при кислотном (рН 1,5-2,5) и жестком карбонатном (рН 9,5-10) процессах, но не при кислотно-бикарбонатном (рН 6,0-7,5) и бикарбонатном (рН 8,0-8,5) процессах. Известен также способ подземного выщелачивания урановых руд растворами,содержащими 0,8-1,2 Моль/л сульфатов калия,натрия и магния и 0,010-0,016 Моль/л пероксида водорода, при значении рН, равном 2,5-5,5,создаваемым серной кислотой.(Патент 4425307, кл. С 01 43/00, 1984). Проведение процесса при повышенных значениях рН имеет целью предотвращение выщелачивания железа из вмещающих пород, и, как следствие, резкое снижение скорости разложения пероксида водорода, причем сульфаты калия, натрия и магния вводят в раствор в качестве буферной добавки, позволяющей повысить рН раствора при сохранении достаточно высокой концентрации серной кислоты. Данный способ, в отличие от предыдущего,позволяет достаточно эффективно выщелачивать коффинит, поскольку при значении рН, равном 2,54,0, растворимость кремнекислоты уже достаточно велика. 2 Недостатками этого способа являются сильное отрицательное влияние сульфатов калия, натрия и магния на параметры последующей переработки продуктивных растворов и значительно более низкая скорость выщелачивания коффинита по сравнению с классическим сернокислотным процессом. Объясняется это тем,что повышение концентрации сульфат-ионов в продуктивном растворе уже до 0,2 Моль/л существенно ухудшает параметры процесса сорбционного извлечения урана из продуктивных растворов, а концентрация сульфат-ионов выше 0,5 Моль/л считается недопустимой. И в сернокислотных средах растворимость кремнекислоты максимальна в интервале значения рН, равном 1,35-2,10, а уже при значении рН, равном 2,5, заметно снижается. К тому же при рН меньше двух из выщелачиваемых пород в продуктивный раствор интенсивно выщелачивается железо , являющееся наиболее эффективным окислителем при подземном скважинном выщелачивании урана. Кроме того, в данном способе концентрация окислителя выбрана сравнительно низкой, с расчетом на его постепенное расходование в течение всего процесса выщелачивания, поэтому на стадии закисления, как правило, достигается только частичное окисление содержащихся в пласте восстановителей, в первую очередь органики и карбоната железа(сидерита еСО 3), а также урана, находящегося в несиликатных формах. При этом та часть окислителя, которая расходуется на окисление сидерита, тратится бесполезно, поскольку активное выщелачивание преднамеренно ведется в режиме, исключающем извлечение железаиз лимонита,являющегося продуктом окисления сидерита, в продуктивный раствор. Задачей изобретения является создание способа подземного выщелачивания урана, в котором обеспечивается высокая скорость процесса выщелачивания урана как на стадии закисления, так и на стадии активного выщелачивания при исключении разложение окислителя и без использования буферных добавок,вредно влияющих на процесс сорбции урана из продуктивных растворов. Технический результат изобретения состоит в интенсификации процесса подземного выщелачивания урана. Это достигается тем, что в известном способе подземного выщелачивания урана из руд,включающем обработку руды выщелачивающим раствором, содержащим серную кислоту и окислитель, согласно изобретению, окислитель вводят в выщелачивающий раствор только на стадии закисления, при этом в качестве окислителя используют или озон, или пероксисоединения при концентрации 0,01-0,10 Моль/л, а на стадии активного выщелачивания используют выщелачивающий раствор, имеющий значение рН,равное 1-2, и содержащий в качестве окислителя железо , генерируемое непосредственно в 20566 рудоносном пласте в результате действия окислителя, введенного на стадии закисления. Технический результат достигается за счет того,что весь объем окислителя(озона или пероксосоединения) вводят на стадии закисления,что позволяет уже на этой стадии окислить основную часть содержащихся в пласте восстановителей, а также урана, находящегося в несиликатных формах (настурана, черней и др.). В результате уже на стадии закисления может быть достигнуто полное извлечение урана из несиликатных форм. При последующем активном выщелачивании искусственное введение окислителей в состав раствора уже не требуется,поскольку продуктом окисления сидерита является лимонит, из которого в области рН меньше 2,5 эффективно извлекается в раствор железо . В случае применения предлагаемого способа окислители, введенные в состав выщелачивающего раствора на стадии закисления, окисляют сидерит в лимонит, поэтому при последующем активном выщелачивании в раствор сразу извлекается почти исключительно железо- как из лимонита, ранее присутствовавшего во вмещающих породах, так и из новообразованного в результате окисления сидерита. При этом, поскольку содержавшаяся в пласте органика уже окислена на стадии закисления,железовосстанавливается до железав весьма незначительной степени только силикатными минералами урана и мелкодисперсным дисульфидом железа 2(крупные кристаллы 2 окисляются железомкрайне медленно по причине пассивации их поверхности элементной серой). Следует отметить,что в определенной степени железопри активном выщелачивании также извлекается из темноцветных силикатов (биотита, хлоритов,пироксенов), однако скорость этого процесса на 1-2 порядка ниже, чем скорость извлечения из сидерита,поэтому в продуктивном растворе соотношение 3/2 составляет, как правило, более 3. Таким образом, применение данного способа позволяет обеспечить высокое значение соотношения 3/2 в продуктивных растворах уже в самом начале периода активного выщелачивания, т.е. до возвращения оборотных растворов в технологический цикл. Способ осуществляется следующим образом. Выщелачивание урана из руд проводят раствором серной кислоты и окислителя. На начальной стадии процесса (стадии закисления) в качестве окислителя используют озон или пероксосоединения(пероксид водорода,пероксосерные кислоты или их соли и др.). Концентрацию окислителя и серной кислоты, а также длительность подачи окислителя в состав раствора задают в зависимости от индивидуальных характеристик месторождения с таким расчетом,чтобы в максимальной степени окислить входящие в состав вмещающих пород органические вещества и сидерит. По окончании подачи окислителя в состав выщелачивающего раствора выщелачивание продолжается в обычном режиме. При этом в результате окисления органики и сидерита на стадии активного выщелачивания из вмещающих пород в продуктивный раствор эффективно выщелачивается железо , которое и служит окислителем на данной стадии,причем соотношение 3/2 поддерживается на достаточно высоком уровне (как правило, более 3), в результате чего обеспечивается высокая скорость выщелачивания урана. В период активного выщелачивания концентрацию серной кислоты в выщелачивающем растворе задают с таким расчетом, чтобы в продуктивном растворе сохранялась остаточная кислотность, достаточная для предотвращения гидролитического осаждения железа . Пример. Урановую руду, содержащую 0,06 урана(0,035 в составе настурана и черней и 0,025 в составе коффинита) и 0,35 карбонатов (в пересчете на СО 2) в количестве 500 г выщелачивают в фильтрационном режиме при комнатной температуре (18-20 С) в трубках длиной 400 мм и диаметром 33 мм с постоянной скоростью фильтрации 0,25 дм 3 /(кгсут). Для трубки 1 в выщелачивающий раствор вводилось железо с концентрацией,достигнутой в продуктивном растворе в предыдущие сутки (т.е. имитировалось возвращение оборотных растворов в технологический цикл). Для трубки 2 (ныне применяемый способ в производстве) в выщелачивающий раствор вводилось железос концентрацией, равной суммарной концентрации железаи железа ,достигнутых в продуктивном растворе в предыдущие сутки, т.е. имитировалось возвращение оборотных растворов в технологический цикл с предварительным окислением содержащегося в оборотных растворах железав железо . Для трубки 3 извлечение железав продуктивный раствор практически отсутствует,поэтому в выщелачивающий раствор железоне вводилось. Состав выщелачивающих растворов приведен в таблице 1. Таблица 1 Результаты опытов представлены в табл.2 и на рисунке. При расчете расхода пероксида водорода для трубки 2 полагают, что окисление содержащегося в оборотных растворах железав железоосуществляется с помощью пероксида водорода. Представленные результаты свидетельствуют о том, что предложенный способ (трубка 1) позволяет значительно сократить объем продуктивных растворов и, как следствие, срок отработки месторождения по сравнению как с ныне применяемым способом (трубка 2), так и с прототипом (раствор 3). Таким образом,предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс подземного выщелачивания урана 0,96 0,006-0,02 1,23 0,96 0,006-0,02 1,23 1,0 2,51 1,0 2,86 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ подземного выщелачивания из руд,включающий обработку руды выщелачивающим раствором, содержащим серную кислоту и окислитель, отличающийся тем, что окислитель вводят в выщелачивающий раствор только на стадии закисления, при этом в качестве окислителя используют или озон,или пероксисоединения при концентрации 0,01-0,10 Моль/л, а на стадии активного выщелачивания используют выщелачивающий раствор, имеющий значение рН, равное 1-2, и содержащий в качестве окислителя железо,генерируемое непосредственно в рудоносном пласте в результате действия окислителя, введенного на стадии закисления.