Кислотное выщелачивание

Гидрометаллургическая переработка урановых руд

Измельчение руды

Подготовка урановой руды к гидрометаллургической переработке начинается с ее измельчения. В зависимости от типа и минералогии руды, а также от способа ее дальнейшей переработки требуемая степень измельчения варьируется в пределах 5-0,074 мм (3-200 меш.). Так, содовое выщелачивание требует более тонкого измельчения, чем кислотное. Для измельчения руды используют технологии дробления и размалывания.

Для дробления урановых руд до конечных размеров 19-37 мм широко применяют щековые и конусные дробилки производительностью 140-500 т руды в час, причем для достижения необходимой степени дробления требуется до четырех стадий.

Размалывание на большей части заводов производится мокрым способом на стержневых и шаровых мельницах.

В последнее время на ряде заводов применяют другую схему дробления-размалывания – рудное самоизмельчение с предварительным одностадийным первичным дроблением. Иногда стадия дробления опускается совсем. В случае малого количества крупных кусков крепкой породы (размером 304-380 мм) в мельницы загружаются стальные шары.

Обогащение руды

Другая подготовительная операция – обогащение руды – не получила такого широкого распространения, как измельчение. Лишь на отдельных заводах используют радиометрическую сортировку, флотацию и сепарацию в магнитных полях высокой напряженности с использованием сверхпроводящей соленоидной системы. Гравитационное обогащение урановых руд как самостоятельный метод также широко не применяется. Например, он используется на заводе Palabora (ЮАР), перерабатывающем медную руду с содержанием урана всего лишь 0,0004%. На этом заводе мокрое гравитационное обогащение производится в капсулах Рейхерта, обеспечивающих 40-50-ти кратное обогащение фракции тяжелых минералов.

Радиометрическое обогащение может применяться как единственный метод предварительного обогащения, так и в сочетании с другими методами обогащения и технологическими процессами, например, гравитацией, флотацией, кучным выщелачиванием. Стандартной технологической схемой радиометрического обогащения является двухстадийная сортировка:

1. Вся добытая горнорудная масса направляется на радиометрическую контрольную станцию и в зависимости от содержания урана, разделяется на пустую породу, фабричную и богатую руды.

2. Последующая, более глубокая, покусковая сепарация выделенных на контрольной станции обогащенных сортов руды производится на радиометрических обогатительных фабриках, обычно расположенных непосредственно на месторождениях руд.

Во многих случаях непосредственно на гидрометаллургических заводах осуществляется дополнительная сортировка после среднего дробления.

На практике верхняя граница крупности сортируемых на радиометрических обогатительных фабриках классов составляет 300-100 мм, нижняя – 25-5 мм. Мелкая фракция, не подвергаемая радиометрической сепарации, направляется на обогащение другими методами или объединяется с соответствующими продуктами радиометрической сортировки и идет на гидрометаллургическую переработку.

Радиометрическая сортировка осуществляется на сепараторах, устройство которых в разных странах различно, но конструкция всех сепараторов имеет узлы одного и того же назначения: питатель, подающее устройство, радиометр, разделяющий механизм, сортировочная течка, вспомогательное устройство. Производительность сепараторов в зависимости от крупности сортируемого класса составляет 40-100 т/ч (класс – 200+50 мм), 15-25 т/ч (класс +7,5 мм). Из бедных руд выход отвальных хвостов составляет 40-60%.

Флотация может применяться для выделения имеющихся в руде сульфидных минералов и разделения руды на карбонатный и силикатный продукты. Так, в Канаде на заводе Beavereodge успешно применяют флотацию в содовой среде для выделения из руды пирита, с последующим сернокислым выщелачиванием флотационного пиритного концентрата. Флотация широко применяется в ЮАР для выделения пиритного концентрата из хвостов сернокислотного выщелачивания урана. На двух золото-урановых заводах построены флотационные фабрики производительностью ~ 1 млн. т хвостов в месяц.

Выщелачивание руды

Процесс выщелачивания является основной операцией гидрометаллургической переработки урановых руд, в значительной степени определяющей технологические и экономические показатели процесса гидрометаллургической переработки в целом. Стоимость процесса выщелачивания составляет 35-50% стоимости гидрометаллургической переработки, а при переработке бедных руд относительная стоимость может быть еще выше.

Наиболее распространенным методом выщелачивания урановой руды является сернокислотное выщелачивание. Щелочное (карбонатное) выщелачивание используется для обработки руд с высоким содержанием карбонатов, которые могут забирать большое количество кислоты. Как правило, карбонатное выщелачивание более экономично, чем кислотное, если содержание карбонатов в руде более 7-9%, хотя должны быть учтены и другие факторы, такие как эффективность экстракции урана, количество используемой воды, энергопотребление, требования к качеству продукта, последствия для окружающей среды.

Кислотное выщелачивание

Метод сернокислого выщелачивания (1н. H₂SO₄) является наиболее экономичным и обеспечивает высокое извлечение урана. На заводах применяют следующие способы кислотного выщелачивания:

· с перемешиванием при атмосферном давлении,

· автоклавное,

· кислотный замес,

· кучное выщелачивание.