Кислотно-бикарбонатный способ выщелачивания урана из руд

(51) 22 3/06 (2009.01) 22 60/02 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из руд методами кучного и подземного выщелачивания. Техническим результатом изобретения является снижение затрат на реагенты. Это достигается тем, что в известном кислотнобикарбонатном способе выщелачивания урана из руд, включающем обработку рудного материала выщелачивающим раствором, содержащим минеральную кислоту и окислитель, согласно изобретению, на начальной стадии выщелачивания в качестве окислителя используют азотную кислоту для окисления органических веществ и сульфидов, содержащихся в рудном пласте, а на заключительной стадии в выщелачивающий раствор вводят более сильный окислитель.(72) Полиновский Константин Дмитриевич Батыршаева Гульмира Саябековна Дуйсебаев Бауржан Оразович Пирматов Эшмурат Азимович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий Товарищество с ограниченной ответственностью Степногорский горнохимический комбинат(54) КИСЛОТНО-БИКАРБОНАТНЫЙ СПОСОБ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ РУД 22548 Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из руд методами кучного и подземного выщелачивания. При выщелачивании урана из руд скорость и степень его извлечения могут быть повышены путем введения в рабочий раствор добавок различных окислителей, например кислорода, озона, пероксида водорода, перманганата калия, пероксосерных кислот и их солей, хлора и его соединений (хлоратов,гипохлоритов), солей трехвалентного железа и др. Выбор окислителя, как правило, определяется особенностями месторождения и конкретными условиями производства. Известен способ подземного выщелачивания золота выщелачивающими растворами, содержащими минеральные кислоты, и в качестве основного окислителя - хлор или гипохлорит натрия. Причем с целью экономии основного окислителя проводят предварительное окисление содержащихся в руде сульфидов (в первую очередь - пирита) раствором, содержащим сульфат трехвалентного железа.(О подземном выщелачивании золота // Фазлуллин М.И. и др. Минеральные ресурсы России. 2005 г.,3, с.52-59.) В данном способе наиболее важным представляется общее техническое решение, заключающееся в двухстадийном окислении компонентов руды, причем на первой стадии процесса применяется дешевый окислитель, недостаточно эффективный для окисления ценного компонента руды, но эффективно окисляющий ряд примесей-восстановителей, а высокоэффективный дорогой окислитель применяется на второй стадии, когда примесивосстановители уже окислены, поэтому он расходуется почти исключительно на окисление ценного компонента, т.е. в значительно меньшем количестве,чем при одностадийном процессе. Недостатком данного способа является низкая универсальность. В частности, окислители, используемые в данном способе, не позволяют использовать его для кислотно-бикарбонатного способа выщелачивания урана. Применение сульфата трехвалентного железа невозможно при рН 2 из-за гидролиза, тогда как кислотно-бикарбонатное выщелачивание урана проводят при рН 6,5-8,5. Применение же хлора или гипохлорита натрия недопустимо потому, что при их разложении образуются ионы С 1-,содержание которых в продуктивных растворах при подземном выщелачивании урана допускается в количестве не более 2 мгэкв/л (0,07 г/л). Известен также кислотно-бикарбонатный способ подземного выщелачивания урановых руд с повышенной карбонатностью, включающий обработку исходного сырья разбавленным раствором (менее 2 г/л) серной кислоты с добавкой в качестве окислителя пероксосульфата аммония.(Исследования и практика применения кислотнобикарбонатной схемы ПВ урана на объектах предприятия п/я А-1372 //Садыков Р.Х. и др. Доклады координационного совета по подземному выщелачиванию. ВНИИХТ. Москва. 1989 г.) 2 Основным недостатком этого способа является высокая стоимость пероксосульфата аммония. Задачей изобретения является создание кислотнобикарбонатного способа выщелачивания урана из руд с двухстадийным окислением компонентов руды. Техническим результатом изобретения является снижение затрат на реагенты. Это достигается тем, что в известном кислотнобикарбонатном способе выщелачивания урана из руд, включающем обработку рудного материала выщелачивающим раствором, содержащим минеральную кислоту и окислитель, согласно изобретению, на начальной стадии выщелачивания в качестве окислителя используют азотную кислоту для окисления органических веществ и сульфидов, содержащихся в рудном пласте, а на заключительной стадии в выщелачивающий раствор вводят более сильный окислитель. Технический результат достигается за счет того,что основная часть содержащихся в пласте восстановителей (главным образом органических веществ и сульфидов) окисляется азотной кислотой, а более эффективный окислитель, обеспечивающий окисление урана, вводят в рабочий раствор только на конечной стадии процесса. Известно, что при той степени разбавления, которая принята при подземном и кучном выщелачивании, азотная кислота и ее соли не являются сколько-нибудь эффективными окислителями, поэтому в настоящее время азотную кислоту в данных процессах практически не применяют. Однако разбавленная азотная кислота и ее соли, не способные окислять органические вещества чисто химическим путем, весьма эффективно окисляют их биохимически в присутствии бактерий-денитрификаторов. При этом конечным продуктом биохимического восстановления азотной кислоты и ее солей являются не токсичные оксиды азота, а элементарный азот. Бактерии-денитрификаторы весьма широко распространены и практически всегда присутствуют в гидрогенных урановых месторождениях. Однако они способны к активной жизнедеятельности только в интервале рН от 7,0 до 8,2, а при значениях рН меньше 6,1 и больше 9,6 погибают. Поэтому при классических способах выщелачивания урана - кислотном, протекающем в интервале рН от 1 до 2, и карбонатном, протекающем при рН 10 и выше, применение азотной кислоты и ее солей в качестве окислителей неэффективно, так как бактерииденитрификаторы не способны выжить при указанных значениях рН среды. В то же время при кислотно-карбонатном способе выщелачивания урана процесс протекает в интервале рН от 6,5 до 8,5, т.е. в зоне наибольшей активности бактерийденитрификаторов, что дает возможность успешно применять азотную кислоту для окисления органики. Следует отметить, что ураноокисляющие бактерии в природе не обнаружены, поэтому применение азотной кислоты для биохимического окисления урана невозможно. В то же время известно, что в условиях подземного и кучного выщелачивания 22548 урана обычно только от 2 до 5 окислителя расходуется на окисление урана, а основная часть - на окисление органических веществ и/или сульфидов. Поэтому при кислотно-бикарбонатном выщелачивании урановых руд наиболее целесообразно использование двухстадийного окисления компонентов руды. Причем на первой стадии процесса в качестве окислителя органики и сульфидов целесообразно использовать азотную кислоту, а на следующей стадии процесса - более активный окислитель(пероксосерные кислоты или их соли, пероксид водорода и т.д.) для окисления урана, что позволит заменить до 90 дорогостоящего активного окислителя значительно более дешевой азотной кислотой. Способ осуществляется следующим образом. Выщелачивание урана из руд проводят выщелачивающим раствором, содержащим минеральную кислоту и окислитель. На начальной стадии процесса выщелачивание осуществляют раствором серной и/или азотной кислот. При низкой восстановительной емкости пласта азотную кислоту используют в качестве окислителя, а серную - в качестве растворителя. При высокой восстановительной емкости пласта азотную кислоту используют в качестве как окислителя, так и растворителя, а серную кислотуопыта Состав раствора при ЖТ от 0 при ЖТ от 1,5 до 2 дм 3/кг до 3 дм 3/кг 1.96 г/л 24 1,96 г/л 241,71 г/л Представленные результаты свидетельствуют о том, что при кислотно-бикарбонатном выщелачивании урана использование в качестве единственного окислителя пероксосульфата аммония (опыт 2) приводит к росту извлечения на 21,1 , тогда как использование азотной кислоты в качестве единственного окислителя (опыт 3) приводит к росту извлечения всего на 6,4 . Рост извлечения по всей вероятности, объясняется тем, что в отсутствии азотной кислоты весь растворенный кислород практически полностью расходуется на окисление сульфидов и органики, а в присутствии азотной кислоты - также и на окисление урана. Следовательно, полная замена пероксосульфата аммония азотной кислотой нецелесообразна по причине значительно более низкой эффективности. В тоже время, если замена пероксосульфата аммония азотной кислотой производится только на начальной стадии процесса (опыт 4), достигаются практически те же показатели извлечения, что и для опыта 2 (разброс значений не превышает возможной ошибки измерения). При этом расход пе не применяют. На заключительной стадии процесса после окисления содержащиеся в пласте органических веществ и сульфидов выщелачивание проводят раствором серной кислоты с добавкой более активного окислителя (пероксосерных кислот или их солей, пероксида водорода и т.д.). Пример. Для экспериментального исследования данного способа использовали урановую руду, содержащую 0,03 урана и 4,5 карбонатов в пересчете на СО 2. Опыты проводили в колонках диаметром 30 мм с навесками руды 500 г. Руду в колонках подвергали замачиванию, а затем проводили выщелачивание в фильтрационном режиме до получения ЖТ 31 дм 3/кг. Все рабочие растворы имели одинаковую кислотность (0,04 Н). Опыт 1 (контрольный) проводили в отсутствии окислителей, остальные опыты-при одинаковой концентрации окислителей в пересчете на активный кислород (0,12 г/дм 3). Опыты 1-3 проводили по одностадийной схеме с использованием одного окислителя в течение всего процесса до достижения ЖТ 3 дм 3/кг, а опыт 4 - по двухстадийной схеме с использованием одного окислителя до достижения ЖТ 2 дм 3/кг, а другого - ЖТ 3 дм 3/кг. Результаты экспериментов представлены в таблице. Таблица Извлечение урана,при ЖТ, Расход окислителя,дм 3/кг кг/кг урана 1 2 3 41,0 41,2 роксосульфата аммония снижается в 3 раза (с 18,57 кг до 6,20 кг на килограмм извлеченного урана при ЖТ 3 дм 3/кг), а 1 кг азотной кислоты заменяет(18,57 - 6,20)/1,379 кг пероксосульфата аммония. Следовательно, замена пероксосульфата аммония азотной кислотой на начальной стадии процесса весьма целесообразна по причине значительно более низких стоимости и расхода азотной кислоты. Таким образом, можно рекомендовать при кучном и подземном выщелачивании урана из руд кислотнобикарбонатным способом на начальной стадии заменить дорогостоящий пероксосульфонат аммония на значительно более дешевую азотную кислоту. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Кислотно-бикарбонатный способ выщелачивания урана из руд, включающий обработку рудного материала выщелачивающим раствором, содержащим минеральную кислоту и окислитель, отличающийся тем, что на начальной стадии выщелачивания используют в качестве окислителя азотную 3 22548 кислоту для биохимического окисления органических веществ и сульфидов, содержащихся в рудном пласте, а на заключительной стадии в выщелачивающий раствор вводят более сильный окислитель.