Yer osti eritmaga o'tkazish usulida qo'llaniladigan kimyoviy reagentlar Reja

1. Yer osti eritmaga o'tkazish
Uranni yer ostida tanlab eritmaga o'tkazish yaxshi o'tkazuvchan cho'kindi qatlamlarida va qo'shimcha maydalashni talab qiladigan qattiq tosh massalarida joylashgan ikkita asosiy turdagi konlardan amalga oshiriladi. Ushbu turdagi ma'danlarni tanlab eritmaga o'tkazish eritmalar hosil bo'lishida va ularni yer yuzasiga olish texnikasida katta farqlarga ega.
Uranni tanlab eritmaga o'tkazish uchun sulfat kislotasining dastlabki kontsentratsiyasi odatda 12-15 g / dm3, keyinchalik 7-8 g / dm3 gacha pasayadi (oksidlanish bosqichi tugaganidan keyin). Eritmadagi qoldiq kislota uranil gidroksidining pH darajasidan past bo'lishi kerak (pH = 2 + 2,5). Amalda u 1,0-3,0 g / dm3 ni tashkil qiladi.
Uran mnerallari va 6 valentli uran sulfat kislotasi eritmalarida yaxshi eriydi. 4 valentli uranining minerallari asta-sekin (1.5) reaktsiya tenglamasiga muvofiq sulfat kislotasi eritmalari bilan o'zaro ta'sir qiladi, ammo amalda yer osti tanlab eritmaga o'tkazish sharoitida bu reaktsiya sodir bo'lmaydi va (1.3) tenglama bo'yicha tanlab eritmaga o'tish davom etadi, chunki 3 valentli temir eritmasi tog jinsini doimo o’rab turgan eritmalarda bo'ladi.
Uranning erishi tezligini oshirish uchun eritmadagi temir ionlari kontsentratsiyasini ko'paytirish
maqsadga muvofiqdir, shuning uchun agar eritilgan eritmadagi ushbu ionlarning konsentratsiyasi yetarli bo'lmasa, temir sulfat (111) yoki boshqa oksidlovchi modda, masalan, NaCIO qo'shilishi kerak.
Fe+3/Fe+2>l nisbati bilan 1-2 g / dm3 darajadagi temir ionlarining kontsentratsiyasi eritmalar bilan aloqa qilganda 4 valentli uran minerallarining to'liq oksidlanishini ta'minlaydi.
Kislotalarni tanlab eritmaga o'tkazish usuli uchun reagent iste'moli, asosan asosiy jinslar uran bo'lmagan minerallarining xususiyatlari bilan belgilanadi. Kislotaning asosiy miqdori suyultirilgan kislota eritmalari bilan osonlikcha o'zaro ta'sir qiladigan kaltsiy, magniy va temir karbonat eritilishiga sarflanadi. Karbonat miqdori yuqori bo'lgan holda kislotalarni tanlab eritmaga o'tkazish usuli iqtisodiy jihatdan zararli bo'ladi.
Deyarli to'liq o'zaro ta'sirga ega bo'lgan 1% CaCO ni eritib yuborish uchun taxminan 1% H2S04 talab qilinadi. CaCO3 ning erishi natijasida hosil bo'lgan CaSO ^ ning past eruvchanligi 2 g / dm3ga teng. Eruvchanligi MgSO <; shuningdek FeS04 juda katta. O'zaro ta'sir davomida chiqadigan karbonat angidrid shakllanishiga to'sqinlik qilishi va qisqarishi va ba'zan in'ektsiya quduqlariga suyuqlik quyilishini butunlay yo'q qilishi mumkin (6.2 va 6.3 bo'limlariga qarang).
Asosiy jins hosil qiluvchi silikat va aluminosilikat minerallari (kvarts, dala shpatlari) suyultirilgan sulfat kislota eritmalarida amalda erimaydi.Slyuda, fosfat, qumli minerallar sulfat kislota bilan o'zaro ta'sir qiladi va eritmada abraziv ifloslantiruvchi elementlar (Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, P va boshqalar) hosil bo'ladi.
Yer osti tanlab eritmaga o'tkazish jarayonida rudadan eritmaga o'tadigan modda miqdori 0,5-1,0% dan oshmaydi. Rudali va asosiy tog 'jinslari bilan o'zaro ta'sir qilish uchun kislota sarfi ularning mineral tarkibiga qarab 7-8 dan 25-30 kg / t gacha o'zgarib turadi.
Karbonat tarkibli eritmalar faqat oksidlanish darajasi maksimal bo'lgan uran birikmalari bilan o'zaro ta'sirlashadi, ya'ni; minerallardagi uran olti valentli holatga kelganda oksidlanishning pastki shakllari eritmada oksidlovchi moddaning mavjudligini talab qiladi.
Karbonatni tanlab eritmaga o'tkazish olti valentli uranning karbonat (bikarbonat) muhitida barqaror va juda yaxshi eriydigan murakkab birikma hosil
qilish qobiliyatiga asoslanadi, bunda natriy, kaliy, ammoniy, kaltsiy va magniy ionlari odatda kation vazifasini bajaradi va uranil uch karbonat [UO2 (CO3)3]4- anion, yoki uranil dikarbonat [UO2 (CO3)2]2-
Karbonatli yer osti tanlab eritmaga o'tkazish usulining ijobiy tomoni kislotali usulga qaraganda
metallning kamroq korroziyasi; teng minerallarga ta'sirning selektivligi, reagentning kam sarflanishiga va uranning toza eritmalarini olishga yordam beradi; molibden, reniy va vanadiy birikmalarining karbonat eritmalarida yaxshi eruvchanligi va ularning biriktirilishini osonlashtiradi.
Karbonat eritmasi bilan tanlab eritmaga o'tkazishning
kamchiliklari shundaki, uranni eritmaga o’tkazishda kislotali usuli bilan solishtirganda (o'rtacha 10%), ishqorlash vaqtining sezilarli darajada (taxminan 1,5-2 baravar) va so’rib olingan eritma hajmining (J / T) miqdori. mos ravishda ulardagi uranning past konsentratsiyasi, oksidlovchi moddalarning
majburiy ishlatilishi, reagent bilan aralashtirilganda yomon eriydigan kaltsiy karbonatining paydo bo'lishi tufayli hosil bo'lgan suvning qattiqligini kamaytirish uchun maxsus choralar zarur (suvni tozalash).
Karbonatli eritmadan muvaffaqiyatli foydalanish to’rt valentli uran minerallarining oksidlanishi uchun zarur bo'lgan sharoitlarni yaratishga bog'liq.
Karbonatli ishqorlash paytida oksidlovchi moddalar turli xil kimyoviy birikmalar, texnik kislorod va atmosferadagi kislorod bo'lishi mumkin. Quyida oksidlovchi-qaytariluvchi muhitda reaktsiyalarining normal potentsiallari keltirilgan.
Uran konlarini qazib olishda ishlatiladigan reagent va texnologik sxemalar.
Uranni yer ostida tanlab eritmaga o'tkazish yaxshi o'tkazuvchan cho'kindi qatlamlarida va qo'shimcha maydalashni talab qiladigan qattiq tosh massalarida joylashgan ikkita asosiy turdagi konlardan amalga oshiriladi. Ushbu turdagi ma'danlarni tanlab eritmaga o'tkazish eritmalar hosil bo'lishida va ularni yer yuzasiga olish texnikasida katta farqlarga ega.
Birinchi turdagi rudalar odatda suvli qatlam bilan chegaralangan. Rudaning yuqori tabiiy dispersiyasi uni maydalash zaruratini yo'q. Ishqorlash yer yuzidan qazilgan quduqlar yordamida amalga oshiriladi. Amaldagi sxemalarning aksariyati uchun eritmalar harakati gorizontal yo'nalishda (qatlamli) filtrlash xususiyatiga ega va yer osti gidrodinamikasining qonunlariga bo'ysunadi (aniqroq, fizik-kimyoviy gidrodinamika).
Ikkinchi turdagi ma'danlar yoriqli tog 'jinslari bilan bog'liq. Ushbu turdagi ma'danlar, qoida tariqasida, dastlabki portlash yoki maydalashni talab qiladi, so'ngra maydalanish zonalari shakllanishi bilan bloklarda foydali qazilmalarni qazib olishni talab qiladi. Ishqorlash yer osti ishlovi yordamida amalga oshiriladi. Eritmalarning harakati blokni yuqoridan pastga qarab tortish shaklida (g'ovak bo'shlig'I to'yingan holda va bitta piezometrik sirt hosil qilmasdan) va kapillyarlarning ma'dan bo'laklariga kirib borishi natijasida sodir bo'ladi. Ba'zi hollarda, qo'shimcha maydalashni talab qilmaydigan, yuqori yoriqli jinslarda (masalan, nurash qobig'ida) suvli qatlamlarga bog'langan quduq variantida oraliq turdagi ma'danlarni ajratish mumkin. Yer osti usulidan tashqari, yer osti boyliklaridan qazib olingan yo’l-yo’lakay rudalarni uyumlarda tanlab eritmaga o'tkazish ham foydali qazilmalarni ajrati olish sifatida ishlatiladi.
Uranni nuragan va zich yoriqli jinslarning yer osti boyliklaridan ajratib olish jarayoni mohiyatidagi jiddiy farq tufayli, tadqiqot usullari va konlarni ekspluatatsiya qilish usullari bir-biridan farq qiladi. Ko'rsatilgan turdagi ma'danlarni tanlab eritmaga o'tkazishning asosiy texnologik sxemalari 1.2 va 1.3. chizma
Suvli sementlanmagan cho'kindi jinslar bilan chegaralangan suvli konlarda uranni yer osti tanlab eritmaga o'tkazish keng tarqalgan. Zich kristalli massalarni ma'danlardan ajratib olish ko'proq vaqt talab etadi va qimmatga tushadi. Shuning uchun u yer osti kon tizimining mavjudligida ko'pincha ishlab chiqarishda yordamchi usul sifatida ishlatiladi.
An'anaviy qazib olish usulidan farqli o'laroq, qattiq foydali qazilmalar bilan ishlashda uranni yer ostida tanlab eritmaga o'tkazish uni mahsuldor eritma shaklida quduqlardan olish bilan bog'liq. Uran ion almashinuvi texnologiyasidan foydalangan holda eritmadan olinadi, so'ngra sorbentning regeneratsiyasi va keyinchalik qayta ishlashga yaroqli mahsulotlar olinadi.
Uranni suyuq holatga o’tkazish uchun reagentlar sifatida ammoniy, natriy, kaliy, kaltsiy va magniy tuzlari bo'lgan sulfat kislotasi, karbonat (bikarbonat) ning eritmalari qo'llaniladi. Karbonatni tanlab eritmaga o'tkazish oksidlovchi vosita (vodorod peroksid, kislorod va boshqalar) yordamida amalga oshirilishi kerak. Yer osti va uyumlarda tanlab eritmaga o'tkazish jarayonida ishlatiladigan va olingan kimyoviy moddalar to'g'risida umumiy ma'lumotlar Sulfat kislota kislotali tanlab eritmaga o'tkazish usulida erituvchi sifatida qo’llaniladi. Sulfat kislotasi tashish uchun qulaydir (qora po'latdan yasalgan idishlar ishlatiladi), dastlabki suvli eritmada asosiy
moddaning yuqori miqdori bor, oksidlovchi vositadan foydalanmasdan hal qiluvchi bo'lib xizmat qilishi mumkin va eritmaga radium va boshqa nuklidlarni juda kam o'tkazadi.
Uranni tanlab eritmaga o'tkazish uchun sulfat kislotasining dastlabki kontsentratsiyasi odatda 12-15 g / dm3, keyinchalik 7-8 g / dm3 gacha pasayadi (oksidlanish bosqichi tugaganidan keyin). Eritmadagi qoldiq kislota uranil gidroksidining pH darajasidan past bo'lishi kerak (pH = 2 + 2,5). Amalda u 1,0-3,0 g / dm3 ni tashkil qiladi.
Uran mnerallari va 6 valentli uran sulfat kislotasi eritmalarida yaxshi eriydi. 4 valentli uranining minerallari asta-sekin (1.5) reaktsiya tenglamasiga muvofiq sulfat kislotasi eritmalari bilan o'zaro ta'sir qiladi, ammo amalda yer osti tanlab eritmaga o'tkazish sharoitida bu reaktsiya sodir bo'lmaydi va (1.3) tenglama bo'yicha tanlab eritmaga o'tish davom etadi, chunki 3 valentli temir eritmasi tog jinsini doimo o’rab turgan eritmalarda bo'ladi.
Uranning erishi tezligini oshirish uchun eritmadagi temir ionlari kontsentratsiyasini ko'paytirish maqsadga muvofiqdir, shuning uchun agar eritilgan eritmadagi ushbu ionlarning konsentratsiyasi yetarli bo'lmasa, temir sulfat (111) yoki boshqa oksidlovchi modda, masalan, NaCIO qo'shilishi kerak.
Fe+3/Fe+2>l nisbati bilan 1-2 g / dm3 darajadagi temir ionlarining kontsentratsiyasi eritmalar bilan aloqa qilganda 4 valentli uran minerallarining to'liq oksidlanishini ta'minlaydi.
Sulfat eritmalarida uranil ioni quyidagi reversiv reaktsiyalar natijasida sulfat va bisulfat ionlari bilan anion uranil sulfat komplekslarini yaratishga qodir:
Ushbu komplekslarning hosil bo'lish reaksiya konstantalari quyidagilardan iborat: reaksiya uchun (1.6) - 5 + 6,5; (1.7) - 50 + 96; (1.8) - 350 + 900; (1.9) -2500.
Kislotali eritmalarda uranning asosiy shakli uranil 3 sulfat kompleksi [U02 (S04)?) -4 bo'lib, uran anion almashinadigan qatronlar bilan so'riladi. Eritmadagi uranil sulfat komplekslaridagi barcha uch tur muvozanatdadir.
Kislotalarni tanlab eritmaga o'tkazish usuli uchun reagent iste'moli, asosan asosiy jinslar uran bo'lmagan minerallarining xususiyatlari bilan belgilanadi. Kislotaning asosiy miqdori suyultirilgan kislota eritmalari bilan osonlikcha o'zaro ta'sir qiladigan kaltsiy, magniy va temir karbonat eritilishiga sarflanadi. Karbonat miqdori yuqori bo'lgan holda kislotalarni tanlab eritmaga o'tkazish usuli iqtisodiy jihatdan zararli bo'ladi.
Deyarli to'liq o'zaro ta'sirga ega bo'lgan 1% CaCO ni eritib yuborish uchun taxminan 1% H2S04 talab qilinadi. CaCO3 ning erishi natijasida hosil bo'lgan CaSO ^ ning past eruvchanligi 2 g / dm3ga teng. Eruvchanligi MgSO <; shuningdek FeS04 juda katta. O'zaro ta'sir davomida chiqadigan karbonat angidrid shakllanishiga to'sqinlik qilishi va qisqarishi va ba'zan in'ektsiya quduqlariga suyuqlik quyilishini butunlay yo'q qilishi mumkin (6.2 va 6.3 bo'limlariga qarang).
Asosiy jins hosil qiluvchi silikat va aluminosilikat minerallari (kvarts, dala shpatlari) suyultirilgan sulfat kislota eritmalarida amalda erimaydi.Slyuda, fosfat, qumli minerallar sulfat kislota bilan o'zaro ta'sir qiladi va eritmada abraziv ifloslantiruvchi elementlar (Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, P va boshqalar) hosil bo'ladi.
Yer osti tanlab eritmaga o'tkazish jarayonida rudadan eritmaga o'tadigan modda miqdori 0,5-1,0% dan oshmaydi. Rudali va asosiy tog 'jinslari bilan o'zaro ta'sir qilish uchun kislota sarfi ularning mineral tarkibiga qarab 7-8 dan 25-30 kg / t gacha o'zgarib turadi.
Karbonat tarkibli eritmalar faqat oksidlanish darajasi maksimal bo'lgan uran birikmalari bilan o'zaro ta'sirlashadi, ya'ni; minerallardagi uran olti valentli holatga kelganda oksidlanishning pastki shakllari eritmada oksidlovchi moddaning mavjudligini talab qiladi.
Karbonatni tanlab eritmaga o'tkazish olti valentli uranning karbonat (bikarbonat) muhitida barqaror va juda yaxshi eriydigan murakkab birikma hosil qilish qobiliyatiga asoslanadi, bunda natriy, kaliy, ammoniy, kaltsiy va magniy ionlari odatda kation vazifasini bajaradi va uranil uch karbonat [UO2 (CO3)3]4- anion, yoki uranil dikarbonat [UO2 (CO3)2]2-
Karbonatli yer osti tanlab eritmaga o'tkazish usulining ijobiy tomoni kislotali usulga qaraganda metallning kamroq korroziyasi; teng minerallarga ta'sirning selektivligi, reagentning kam sarflanishiga va uranning toza eritmalarini olishga yordam beradi; molibden, reniy va vanadiy birikmalarining karbonat eritmalarida yaxshi eruvchanligi va ularning biriktirilishini osonlashtiradi.
Karbonat eritmasi bilan tanlab eritmaga o'tkazishning kamchiliklari shundaki, uranni eritmaga o’tkazishda kislotali usuli bilan solishtirganda (o'rtacha 10%), ishqorlash vaqtining sezilarli darajada (taxminan 1,5-2 baravar) va so’rib olingan eritma hajmining (J / T) miqdori. mos ravishda ulardagi uranning past konsentratsiyasi, oksidlovchi moddalarning majburiy ishlatilishi, reagent bilan aralashtirilganda yomon eriydigan kaltsiy karbonatining paydo bo'lishi tufayli hosil bo'lgan suvning qattiqligini kamaytirish uchun maxsus choralar zarur (suvni tozalash).
Karbonatli eritmadan muvaffaqiyatli foydalanish to’rt valentli uran minerallarining oksidlanishi uchun zarur bo'lgan sharoitlarni yaratishga bog'liq.
Karbonatli ishqorlash paytida oksidlovchi moddalar turli xil kimyoviy birikmalar, texnik kislorod va atmosferadagi kislorod bo'lishi mumkin. Quyida oksidlovchi-qaytariluvchi muhitda reaktsiyalarining normal potentsiallari keltirilgan.