Выщелачивание при атмосферном давлении

Выщелачивание с перемешиванием при атмосферном давлении нашло более широкое применение, чем другие методы. Оно осуществляется в непрерывном режиме в каскаде последовательно соединенных аппаратов, в качестве которых на большинстве американских заводов служат чаны с металлическими мешалками. Диаметры чанов колеблются в пределах 4-6 м, а диаметр мешалки – 1,1-2,4 м. Обычно аппараты устанавливаются по самотечной схеме, но в ряде случаев предусматриваются эрлифты. Чаны соединяются обводными линиями и трубопроводами, что позволяет отключать некоторые из них, не нарушая нормального процесса выщелачивания.

В последнее время используют деревянные чаны, футерованные стеклопластиком или стальные гуммированные чаны, а на ряде заводов – бетонные, футерованные базальтовой плиткой или кислотоупорным кирпичом.

Перемешивание смеси в чанах осуществляется механическим способом (турбины и пропеллеры) или пневматическим (воздушное перемешивание). Выбор метода перемешивания определяется рядом факторов, таких как плотность, размер частиц, абразивные свойства подаваемой смеси. Пневматическое перемешивание предпочтительно для мелкодисперсных пульп или для пульп, обладающих абразивными свойствами. Расход воздуха для перемешивания пульпы составляет 0,014-0,02 м³/мин на 1 м³ пульпы. Расход электроэнергии для компрессоров – 0,05-0,1 кВт/м³ пульпы. Расход электроэнергии на выщелачивание в чанах с мешалками составляет 0,1-0,18 кВт/м³ пульпы, а при интенсивном выщелачивании – до 0,4 кВт/м³ пульпы.

Выщелачивание производится при температуре до 70 °С и рН 0,9-1,9 в течение достаточно длительного промежутка времени (12-24 часа).

Для окисления урана, находящегося в руде в четырехвалентном состоянии, используют природный пиролюзит (с 40-50% MnO₂; его расход 4,5 кг/т в ЮАР и 1,35-3,15 кг/т в США) и хлорат натрия (его расход не более 1,35 кг/т руды). Окислителем может служить воздух и кислород. Вместо пиролюзита в северной Австралии успешно использовали Caro-кислоту (H₂SO₅), которая на месте получается по реакции H₂SO₄ и Н₂О₂.

Контроль и регулирование кислотности осуществляется рН-метрами со стеклянным электродом (при концентрации кислоты 10-15 г/л), а контроль и регулирование окислительно-восстановительного потенциала раствора при концентрации свободной кислоты 40-50 г/л производится с помощью платиновых и каломельных электродов, высокоомных преобразователей и регулирующих приборов.

Производительность заводов, работающих по методу кислотного выщелачивания, колеблется в пределах 500-7000 т руды в сутки, а наиболее распространенная – 1000-2000 т руды в сутки.

В ЮАР и Великобритании проведены работы по созданию процессов выщелачивания в присутствии трехвалентного железа как способа увеличения извлечения урана до 95%. Результаты экспериментов показали, что может быть достигнут коэффициент извлечения урана 93% при проведении процесса при 64 °С в течение 24 часов с добавлением 6 г Fe(III) и 14 г H₂SO₄ на тонну руды.

Кислотное выщелачивание в присутствии Fe(3+) было применено на заводе Rossing. Увеличение концентрации железа с 0,8-1,5 г/л до 3 г/л увеличивает экстракцию урана на 4-5%.