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Verfahren zur Laugung uranhaltiger Erze
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Laugungslösung zu gewinnen, deren Urangehalt gross genug ist, um diese Lösung in üblicher chemischer
Weise zu verarbeiten.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Laugung uranhaltiger Erze mittels einer wässerigen Lösung von Alkalicarbonat und/oder Alkalihydrogencarbonat ist dadurch gekennzeichnet, dass das Laugungsmittel. auf das in einer Schütthöhe von 1/2 bis mehreren 10 m vorliegende gebrochene und grob zerkleinerte Erz bei
Umgebungstemperatur in einer Menge von 0,5 bis 5 l/h und m2 des der Flüssigkeit dargebotenen Querschnittes verteilt wird, wobei das augenblickliche Verhältnis der Laugenmenge zu einer gegebenen Menge des Erzes so eingestellt wird, dass es höchstens gleich dem Retentionskoeffizienten des Erzes ist, und das Erz dem Angriff der Lauge für eine Zeitdauer von etwa einem Monat bis zu mehreren Jahren ausgesetzt wird.
Für die Durchführung des Verfahrens genügt es im allgemeinen, wenn das Erz relativ grob zerkleinert wird und keine besondere Trennung nach Korngrössen erfolgt. Der Durchfluss des Laugungs-Reagens durch das Erz soll jedoch sehr langsam und ohne wesentliche Strömung nur durch Kapillarität oder durch Kapillarität und Schwere erfolgen, wobei die folgenden Wirkungen eintreten : a) Durch die Laugungsflüssigkeit werden keine feinen Teilchen mitgerissen, die zu Verstopfungen oder zum Absetzen von undurchlässigen Schichten führen können ; es ist also nicht notwendig, die feinen Teilchen aus dem zerkleinerten Erz abzuscheiden ;
das Erz kann so verwendet werden, wie es von der Brech-und Zerkleinerungsanlage kommt. b) Durch das langsame Hindurchziehen oder-sickern der Laugungsflüssigkeit erreicht man eine genilgend lange Kontaktzeit zwischen der Lösung und dem Erz, um ein günstiges Herauslösen des Urans zu erzielen und eine Laugungsflüssigkeit mit einem genügend hohen Urangehalt zu erhalten. (Dauer des Durchganges der alkalischen Lösung durch das Erz in der Grössenordnung von einem Tag bis zu mehreren Monaten.)
Jedes Körnchen des Erzes gibt nach und nach sein Uran an die es benetzende Laugungslösung ab und die alkalische Lösung reichert sich auf ihrem Wege zwischen der Aufgabestelle und der Stelle ihres Austretens aus der Masse des Erzes zunehmend mit Uran an.
Durch Analysen von Proben, die man von Zeit zu Zeit an unterschiedlichen Stellen der Masse des Erzes entnehmen kann, lässt sich der Wirkungsgrad der Laugung oder Extraktion in den einzelnen Bereichen der Erzmasse verfolgen. c) Auf diese Weise kann man in wirtschaftlicher Weise noch Erze auslaugen, deren Urangehalt kleiner ist als 1000 Teile/MíI1ion : dieser Gehalt kann gegebenenfalls nur einige 100 Teile/Million betragen.
Das Hindurchziehen oder-sickern der alkalischen Laugungslösung ohne Ausbildung einer eigentlichen Strömung begünstigt die Belüftung des Erzes. Die Verfahren, bei denen das Erz vollkommen. in der Laugungsflüssigkeit schwimmt bzw. von ihr bedeckt wird oder bei denen das Erz von einer Laugungsflüssigkeit durchflossen wird, die das Erz mit relativ kräftiger Strömung durchströmt, können keine gleichzeitige innige Einwirkung der Luft und der Laugungsmittel ergeben.
Bei den Durchführungsbedingungen gemäss der vorliegenden Erfindung wird infolge der Belüftung des Erzes die Löslichkeit des Urans erleichtert.
Die Belüftung der Masse des Erzes kann eine natürliche Belüftung sein, die durch die besondere Art des langsamen Hindurchziehen oder-sickerns der Flüssigkeit gemäss der vorliegenden Erfindung möglich ist ; wenn die Schicht des Erzes, durch die die Luft hindurchstreichen soll, zu stark ist, so verbessert man die Belüftung innerhalb der Erzmasse durch eine Ventilation, z. B. dadurch, dass man in die Erzmasse Kamine aus porösem Ton einsetzt.
Die langsame alkalische Laugung gemäss der Erfindung vermeidet Nachteile anderer Laugungsmittel, wie H SO, die in grösserer Menge als zur Lösung des Urans erforderlich sind, angewendet werden müssen, weil gewisse Bestandteile des Erzes, wie Kalk, diese aufbrauchen.
Nach diesem erfindungsgemässen Verfahren liegt die Konzentration der alkalischen Laugungslösung in der Grössenordnung von einigen Gramm des alkalischen Reagens pro Liter der Lösung (untere Grenze 1 g/l, obere Grenze 10 g/l), und die durch die langsame Laugung erhaltenen uranhaltigen Laugungsflüssigkeiten haben einen sehr unterschiedlichen Urangehalt. So können einige Milligramm Uran je Liter bis zu mehreren hundert Milligram je Liter enthalten. Der jeweilige Urangehalt ändert sich entsprechend dem Gehalt des Erzes, den Möglichkeiten des Laugungsangriffes und der Schichthöhe des Erzes, die das Laugungsmittel zu durchdringen hat.
Das alkalische Laugungsmittel, das am ökonomischesten zu verwenden ist, ist Natriumcarbonat (oder NAHCO, oder eine Mischung dieser beiden Salze) ; die Konzentration der oben angegebenen Lösungen beziehen sich auf dieses Salz.
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Zum Unterschied von den klassischen Verfahren, bei denen alkalische Laugungsflüssigkeiten verwen- det werden, wird das Uran mit einer wesentlich grösseren Selektivität ausgezogen und die uranhaltige alkalische Laugungsflüssigkeit, die bei dieser langsamen Laugung erhalten wird, ist wesentlich reiner, so dass die bekannte Weiterbehandlung unter Verwendung von Ionenaustauscherharzen zu einer abfliessenden alkalischen Lösung führt, die ohne weiteres für eine erneute Laugung des Erzes wiederverwendbar ist. Die
Urankonzentrationen der uranhaltigen Lösungen, die durch Eluieren der Ionenaustauscherharze gewonnen werden können, liegen in der Grössenordnung von 5 g/l bis zu etwa 20 g/l.
Bei gewissen Erzen wird während einer bestimmten Zeit, z. B. während einiger 10h kein Uran aus dem Erz gelöst, worauf das Uran sodann mehr oder weniger schnell in Lösung geht, wobei die Geschwin- digkeit der Lösung des Urans nach Ablauf einer bestimmten Zeit einen mittleren Wert annimmt.
Bei andern Erzen kann man von Anfang an bereits beim Hindurchtreten des alkalischen Laugungs- mittels eine gute Lösung des Urans beobachten, wobei das Laugungsmittel nach seinem Hindurchtreten durch die Masse des Erzes zuerst, z. B. während einer Zeit von beispielsweise 100h, einen im wesentli- chen konstant bleibenden Gehalt an Uran aufweist und erst dann sich dieser Urangehalt vermindert.
Man muss bei der Durchführung des erfindungsgemässen Laugungsverfahrens der Tatsache Rechnung tragen, dass eine gewisse Menge der Laugungsflüssigkeit zunächst von der Masse des Erzes zurückgehalten wird (250 kg zerkleinerten Erzes können anfangs einige Prozent Feuchtigkeit enthalten, sie halten dann 40 l aus den ersten 100 l der aufgegebenen Laugungsflüssigkeit zurück) und dementsprechend die Zerstäubung oder die Aufgabe des Laugungsmittels zu Anfang grösser wählen als für den dann anschliessenden Laugungsvorgang.
Gemäss einer besonderen Verfahrensweise der vorliegenden Erfindung wählt man im Falle der industriellen Anwendung die Höhe der Erzschicht, durch die die Laugungsflüssigkeit hindurchtreten muss, vorzugsweise genügend gross, u. zw. in der Grössenordnung von mehreren Metern bis zu einer Höhe bis zu weit mehr als 10 m, damit man eine uranhaltige Laugungsflüssigkeit mit einem grösstmöglichen Gehalt an Uran erhält ; anderseits kann man die Laugung unmittelbar an einer im Freien liegenden Erzaufschüttung durchführen, wodurch man sämtliche Schwierigkeiten vermeidet, die mit der Herstellung einer besonderen Laugungsapparatur oder -anlage verbunden sind ; nach ihrer Auslaugung bildet die Erzaufschüttung eine Halde, auf der sich nur ausgelaugtes Material befindet.
Im Laboratorium und in kleinerem industriellem Massstabe kann man mit ganz unterschiedlichen Behältern zur Aufnahme des zerkleinerten Erzes arbeiten ; so kann man beispielsweise vertikal aufgestellte Holzfässer verwenden, man kann zylindrische vertikale Röhren aus Glas benutzen, in denen die Schichthöhen des Erzes, durch die die Laugungsflüssigkeit hindurchtreten soll, zwischen einigen Zentimetern bis zu einem oder zwei Metern betragen. Es lassen sich schliesslich auch aus Metall hergestellte Türme verwenden, wenn die Schichthöhen mehrere Meter übersteigen ; man kann bei derartigen Versuchen auch bis zu Schichthöhen von mehreren 10 m gehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet es, in wirtschaftlicher Weise auch arme Erze zu verarbeiten, selbst solche Erze, deren Urangehalt wesentlich unter 1000 Teilen/Million liegt und beispielsweise nur wenige 100 Teile/Million beträgt. Das Uran wird mit Wirkungsgraden oder Ausbeuten ausgelaugt, die in Anbetracht des sehr geringen Urangehaltes der verwendeten Erze relativ günstig sind. Die Anwendung des erfindungsgemässen Laugungsverfahrens ist gerade für die Verarbeitung armer Erze besonders wirtschaftlich ; hierin zeigt sich ein besonderer Vorteil dieses neuen Verfahrens.
Es ist durchaus erwünscht, dass das Erz nur verhältnismässig grob zerkleinert wird, der Anteil an feinen Teilchen (deren Durchmesser beispielsweise kleiner als 1 mm ist) soll sehr gering bleiben, damit diese feinen Partikel nicht mit dem Laugungsmittel (trotz dem Durchgang ohne Rieseln) mitgeschleppt werden und die Zwischenräume zwischen den grösseren Erzkörnern verstopfen, wodurch der Umlauf des Laugungsmittels gestört oder gar unterbrochen werden könnte.
Grundsätzlich sollen Erzkörner mit Abmessungen, die etwa 1 cm überschreiten, nicht verwendet werden ; man kann jedoch trotzdem einen gewissen Anteil von Erzkörnern zulassen, die etwas grösser sind, beispielsweise Abmessungen von 25 mm haben. Bei der Laugung von uranhaltigen Schiefern können auch derartig grosse Erzkörner vollständig ausgelaugt werden, wenn die Laugungszeit genügend lang gewählt wird, beispielsweise mehrere Monate.
Wenn man die Laugung unmittelbar an Erzaufschüttungen ausführt, auf die man das aus der Grube gewonnene Erz bringt, wird die Vorrichtung für die Laugung des Erzes aus folgenden Gründen besonders einfach : a) Man kann einen ganz erheblichen Teil der Zerkleinerungsanlage fortlassen ; b) es braucht überhaupt keine übliche Laugungsanlage errichtet zu werden ; c) eine Einrichtung für das Abscheiden von mehr oder weniger tauben Erzen ist nicht nötig ;
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d) die Halden, auf denen sonst Berge oder arme Erze gelagert werden, sind nicht notwendig, da die
Erzaufschüttung, die man der Laugung unterwirft, im Laufe des Laugungsverfahrens allmählich zu einer Halde ausgelaugter Erze wird ; e) die Filter für die Klärung der Laugungsflüssigkeit lassen sich einsparen ;
f) die Abmessungen der Anlage, in der der lonenaustausch erfolgt, können verringert werden, da die
Durchsatzmenge der uranhaltigen Flüssigkeit nur sehr gering ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist infolgedessen wirtschaftlich ; einerseits wegen der oben genann- ten Gründe, anderseits, weil man nach diesem Verfahren noch Erze ausnutzen kann, die man bisher ver- werfen musste. Man kann beispielsweise ein Erzvorkommen, aus dem man früher lediglich die reichsten
Erzadern-einer Verarbeitung zuführt, nunmehr zur Gänze aufarbeiten ; die sehr hohen Kosten für die
Trennung oder Scheidung der reichen und armen Erze werden eingespart.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist in zwei Fällen mit besonderem Vorteil anwendbar :
1) Um Vorkommen oder Lagerstätten auszubeuten, deren Gesamterzmengen relativ gering sind und bei denen die Erze nur einen Gehalt von etwa 1000 Teilen/Million Uran haben ;
2) bei Lagerstätten mit sehr grossen Erzmengen, bei denen jedoch der Urangehalt niedriger liegt als
1000 Teile/Million.
Die Gesamtheit oder zumindest ein wesentlicher Teil des Vorkommens kann dann an Ort und Stelle nach dem neuen Verfahren verarbeitet werden.
Die Laugung uranhaltiger Erze, wie sie soeben beschrieben wurde, lässt sich grundsätzlich für Uran- erze aller Art benutzen ; man kann sie selbst bei Erzen anwenden, bei denen das Herauslösen des Urans durch bekannte Verfahren mit kurzer oder mittlerer Laugungsdauer und Lösungs- oder Laugungsmitteln mittlerer Konzentration bisher sehr schwierig war.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemässe Verfahren nicht allein auf die Laugungsbehandlung von uranhaltigenErzen anwendbar ist. Man kann dieses Verfahren auch zur Laugung von Erzen verwenden, die andere Metalle - ebenfalls in geringer prozentualer Menge - enthalten, wenn man ein geeignetes stark verdünntes Laugungsmittel unter den gleichen Bedingungen anwendet, wie es oben für die Laugung uranhaltiger Erze beschrieben wurde.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist unter anderem aus wirtschaftlichen Gründen interessant, denn in seiner einfachsten Anwendungsform kann man dieses Verfahren auch in weit von dem Verkehr abgelegenen Lagerstätten durchführen, bei denen es Schwierigkeiten machen würde, die Erze einer besonderen Verarbeitungsanlage zuzuführen.
Die Zerkleinerung der Erze erfordert keine besonderen Massnahmen, die Sichtung des zerkleinerten Erzes auf Korngrösse braucht nicht sehr genau zu sein und die Einrichtungen für die Laugung und die Reinigung haben geringe Ausmasse, auch der Verbrauch an Energie für die Durchführung des Verfahrens ist klein gegenüber dem Verbrauch in den bisher bekannten üblichen Anlagen. Man benötigt lediglich die Energie, die-an sich zur Erzgewinnung in dem Bergwerk notwendig ist und darüber hinaus nur die geringe Leistung, die zum Betrieb einer kleinen Pumpenanlage mit ihren zusätzlichen Vorrichtungen erforderlich ist. Die Anlagekosten sind relativ niedrig, wenn man von dem Aufwand für die Einrichtung des Bergwerkes selbst absieht.
Die Anlage für die Extraktion des Urans hat nur sehr geringe Abmessungen, sie kann überdies in einer mehr oder weniger leicht beweglichen und transportierbaren Form ausgeführt werden, so dass sie sich gegebenenfalls leicht auf-und abbauen lässt, wenn sie an einer andern Betriebsstelle verwendet werden soll.
Nach Beendigung der Gewinnungsaroeiten wird die Extraktionsanlage demontiert oder abgebaut, man neutralisiert die Aufschüttung der ausgelaugten Erze, um eine Vergiftung oder unerwünschte Beeinflussung des Pflanzenwuchses in der Umgegend zu verhindern.
Nach einer abschliessenden Kontrolle der Halden verstopft man diejenigen Kanäle, aus denen die uranhaltige alkalische Laugungsflüssigkeit floss, dann neutralisiert man die Alkalität, die noch in der Aufschüttung vorhanden ist.
Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens werden jetzt einige unterschiedliche Durchführungsweisen dieses Verfahrens an Hand der schematischen Fig. l - 5 der Zeichnung genauer beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sollen lediglich als Beispiele des erfindungsgemässen Verfahrens und der zur Durchführung des Verfahrens zu benutzenden Vorrichtungen gewertet werden.
Es zeigen Fig. l eine Schnittdarstellung einer kleineren Laugungseinheit, in der das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt wird, u. zw. mit einer Erzmenge von 250 kg uranhaltigen Erzes, die in einer Schütthöhe von 85 cm in. der Vorrichtung angeordnet ist ; Fig. 2 eine Anlage, in der das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung
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Fig. 3 eine Kolonne, die die Durchführung des Verfahrens in laboratoriumsmässigem Massstabe gestattet und in der eine alkalische Laugung von unterschiedlichen Uranerzen durchführbar ist ; Fig. 4 einen Laugungsturm, der die Anwendung des Verfahrens in halbindustriellem Massstabe gestattet ; Fig. 5 eine Vorrichtung, die die im Freien nicht zu vermeidenden Auswirkungen von Regenfällen auf die alkalische Laugung uranhaltiger Erze, z.
B. in einer Anlage nach Fig. 2, kompensiert.
Es sind jeweils in den Figuren nur diejenigen Teile dargestellt, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig erscheinen.
Nach der Darstellung gemäss der Fig. l befindet sich eine Aufschichtung von zerkleinertem Erz 1 in einem senkrecht aufgestellten Holzfass 2 ; alkalische Laugungsflüssigkeit wird über die Zuleitung 3 zugeführt und die durch das Erz langsam hindurchgesickerte uranhaltige Laugungsflüssigkeit über die Ablaufleitung 4 entnommen. Die feine Verteilung der alkalischen Flüssigkeit über das Erz erfolgt mit Hilfe eines horizontalen vierarmige Kreuzverteilers 5, von dem man in der Fig. 1 nur zwei Arme sieht, und einer Verteilerschicht 6. Die Arme des Kreuzverteilers 5 sind hohl und an ihren äusseren Enden abgeschlossen, die Zuleitung der alkalischen Laugungsflüssigkeit erfolgt an dem innerenSternpunkt des Kreuzverteilers 5.
Die alkalische Laugungsflüssigkeit tritt tropfenweise aus an der Unterseite der Verteilerarme vorgesehenen Löchern aus und tropft in einzelnen Tropfen auf die Verteilerschicht 6, die ihrerseits eine gleichmässige Verteilung des Laugungsmittels auf die gesamte Fläche des Erzes bewirkt. Die Verteilerschicht 6 kann beispielsweise aus einer Scheibe von Filterpapier mit 1 cm Stärke bestehen. Die Belüftung des von der Laugungsflüssigkeit benetzten Erzes wird durch Löcher 7 verbessert, die in der Verteilerschicht 6 angeordnet sind.
Das Fass 2 hat etwa die folgenden Abmessungen : Höhe 95 cm, Durchmesser in der Mitte 65 cm, an den beiden Enden 52 cm ; die Höhe der Erzaufschichtung ist ungefähr 85 cm. Die über die Zuleitung 3 zugeführte Laugungsflüssigkeit kann eine Flüssigkeit sein, die beispielsweise aus einer kleinen Vorrichtung für die chemische Behandlung der uranhaltigen alkalischen Flüssigkeit (beispielsweise einer Vorrichtung mit Ionenaustauscherharzen) abfliesst.
Die Darstellung der Fig. 2 zeigt eine Erzgrube 8, eine Brechanlage 9, einen Vorratsbehälter 10 für konzentrierte Lauge, eine Erzaufschüttung 11, auf der das zerkleinerte Erz in regelmässiger Weise aufgeschichtet und die Auslaugung durchgeführt wird. Das Erz war zu relativ groben Körnern zerkleinert worden. Weiterhin zeigt die Fig. 2 eine kleine, im Anschluss an die Gesamtanlage erstellte Anlage 12, in der die uranhaltige Lösung behandelt wird. Es ist keine besondere Anlage für die weitere chemische Behandlung vorgesehen. Die konzentrierte Lauge, die aus dem Vorrat 10 entnommen wird, wird in dem Behälter 13 verdünnt ; 14 ist eine Zulaufleitung für das zu dieser Verdünnung benötigte Wasser.
Die verdünnte Lauge wird mit Hilfe einer Pumpe 15 in den Vorratsbehälter 16 befördert und dann in Form eines Sprühregens oberhalb der Erzaufschüttung 11 aus den Verteilerrohren 17 fein über das gesamte Erz versprüht.
Die Grundfläche, auf der die Erzaufschüttung 11 erfolgt, hat eine abfallende Neigung. Man kann
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lässig ist, kann man ihn beispielsweise dadurch abdichten, dass man in den Boden Kalksilikat injiziert. Durch darauffolgendes Einwirken einer Säure bildet sich Kieselsäuregel, das den Boden dicht genug macht. Auf der Bodenfläche ist ein Drainagesystem 19 vorgesehen, das aus in Sand verlegten Tonrohren besteht. Eine soeben beschriebene Anordnung der Erzaufschüttung gestattet eine sehr gute und gleichmä- ssige Verteilung der Laugungsflüssigkeit über das gesamte Erz.
In die Erzaufschüttung 11 eingesetzte Kaminrohr 20 aus porösem Ton sind für die Ventilation im Inneren der Aufschüttung vorgesehen.
Man beginnt mit der Laugung der aufgeschütteten Erze, sobald eine grössere Erzmenge gefördert, zerkleinert und etwa auf dem unteren Teil der Aufschüttungsfläche untergebracht ist. Es mögen beispielsweise zunächst 50 000 t Erz in geeigneter Weise auf der Bodenfläche der Aufschüttung angeordnet sein.
Nun wird auf diese Erzaufschüttung die verdünnte alkalische Laugungsflüssigkeit versprüht. Die Erzförderung kann dabei fortgesetzt werden, das neu geförderte Erz wird weiter nach oben auf der geneigten Fläche der Erzaufschüttung angeschüttet.
Auf diese Weise wird allmählich die gesamte Bodenfläche bedeckt und die Erzaufschüttung jeweils bis zu derjenigen Höhe geführt, wie sie in der Fig. 2 im Endstadium dargestellt ist.
Wenn man die Höhe der Erzaufschüttung steigert, muss man auch die Belüftung verbessern und eine grössere Zahl von Kaminen 20 einsetzen, die diese Belüftung sichern.
Am Fussteil der Sperre 18 fliesst die durch das belüftete Erz langsam hindurchwandernde Laugungs-
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flüssigkeit über eine Sammelleitung 21 ab, durch die die gesamte uranhaltige alkalische Lösung hindurchläuft, die aus den in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellten Drainagerohren kommt. Diese uranhaltige Flüssigkeit wird in das Ausgleichsbecken 22 eingeleitet. Die Pumpanlage 23 pumpt dann die Lösung in eine relativ kleine Behandlungsanlage 12, wo die uranhaltige Lösung einem Extraktionsprozess unterworfen wird, bei dem entweder ein organisches Lösungsmittel oder Ionenaustauscherharze benutzt werden.
Die dann von dem Uran befreite, alkalische Flüssigkeit wird über die Leitung 24 abgezogen und durch die Leitung 25 erneut in den Behälter 13 eingeführt, aus dem die Pumpe 15 die Flüssigkeit wieder in die VerteiJeranlage drückt.
In der Fig. 3 ist eine zylindrische Kolonne 27 aus Glas dargestellt, in der eine Auslaugung im Labormassstab durchgeführt werden kann. Die Höhe dieser Kolonne ist 60 cm, ihr Innendurchmesser 14 cm.
Verdünnte alkalische Laugungsflüssigkeit, die 5 g Na ! COS je Liter enthält, wird über die Leitung 28 zugeführt und tropft in einzelnen Tropfen an der mit 29 bezeichneten Stelle auf die Verteilerschicht 30. Die alkalische Flüssigkeit zieht dann langsam durch die Erzmasse 31 hindurch, die von dem Gitter 32 festgehalten wird. Die uranhaltige Flüssigkeit wird in dem Behälter 33 aufgefangen, dessen Volumen grösser als 5 1 ist. Die Lösung wird jeweils in Anteilen von 5 1 entnommen. Man analysiert sie auf ihren Urangehalt und fuhrt dann diese Lösung durch eine Reihe von Kolonnen, die Ionenaustauscher einer stark basischen Type enthalten. Der Titer der von Uran befreiten Flüssigkeit wird sodann auf den Ausgangswert (5 g Na CQ je Liter) eingestellt und die Lösung erneut zur Auslaugung des Erzes benutzt.
In dieser Kolonne wurden drei unterschiedliche Erze gelaugt.
Im ersten dieser Versuche wurde ein Uranschiefer aus Saint-Hippolyte mit einem Urangehalt von 2 015 Teilen/Million behandelt. Die Kolonne 27 enthielt 10 681 g dieses Erzes (Trockengewicht), dessen grösste Körner einer Durchmesser von weniger als 6 mm hatten. Die Hälfte der Masse bestand aus Kör-
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Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst :
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<tb>
<tb> Versuchsdauer <SEP> Uran-Konzentration <SEP> Flüssigkeitsmenge <SEP> Summe <SEP> der <SEP> Ausbeute
<tb> Tage <SEP> der <SEP> Flüssigkeit <SEP> in <SEP> in <SEP> 1
<tb> mg/l
<tb> 1 <SEP> 238 <SEP> 4
<tb> 2 <SEP> 384 <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 3%
<tb> 4 <SEP> 376 <SEP> 5
<tb> 10 <SEP> 280 <SEP> 5 <SEP> 2. <SEP> 8.
<SEP> 6% <SEP>
<tb> 13 <SEP> 173 <SEP> 5
<tb> 14 <SEP> 56 <SEP> 5
<tb> 16 <SEP> 46 <SEP> 5 <SEP> 35, <SEP> 41o <SEP>
<tb> 19 <SEP> 49 <SEP> 5
<tb> 21 <SEP> 35 <SEP> 5
<tb> 22 <SEP> 27 <SEP> 5
<tb> 25 <SEP> 38 <SEP> 5 <SEP> 39, <SEP> 00/0 <SEP>
<tb> 28 <SEP> 62 <SEP> 5
<tb> 32 <SEP> 65 <SEP> 5
<tb> 35 <SEP> 38 <SEP> 5
<tb> 36 <SEP> 105 <SEP> 5 <SEP> 45, <SEP> silo <SEP>
<tb> 42 <SEP> 51 <SEP> 5
<tb> 46 <SEP> 67, <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 49 <SEP> 61, <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 50 <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 50,0%
<tb> 51 <SEP> 24, <SEP> 0 <SEP> 5
<tb> 53 <SEP> 22, <SEP> 0 <SEP> 5
<tb> 55 <SEP> 30, <SEP> 0 <SEP> 5
<tb> 56 <SEP> 25, <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 58 <SEP> 37 <SEP> 5 <SEP> 53,
<SEP> 21o <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> Versuchsdauer <SEP> Uran-Konzentration <SEP> Flüssigkeitsmenge <SEP> Summe <SEP> der <SEP> Ausbeute
<tb> Tage <SEP> der <SEP> Flüssigkeit <SEP> in <SEP> in <SEP> l
<tb> mg/l
<tb> 61 <SEP> 20 <SEP> 5
<tb> 63 <SEP> 68. <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 65 <SEP> 19, <SEP> 2 <SEP> 5
<tb> 69 <SEP> 38, <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 74 <SEP> 33 <SEP> 5
<tb> 85 <SEP> 91, <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 112 <SEP> 57 <SEP> 5
<tb> 126 <SEP> 160, <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 65, <SEP> 850 <SEP> ; <SEP> 0 <SEP>
<tb>
Der Aufwand an Na2CO3 ergibt sich zu 5 kg je Tonne des Erzes und die Flüssigkeiten, die bei dem
Eluieren der Ionenaustauscher erhalten werden, erreichen eine Urankonzentration von 15 g/l.
Man konnte feststellen, dass die geringe Konzentration der Laugungsflüssigkeiten an Na2CO3 sehr vorteilhaft für die Bindung des Urans in den Ionenaustauschern ist.
Im zweiten Versuch wurde ein Uranschiefer aus Saint-Hippolyte mit einem Urangehalt von nur
320 Teilen/Millionbehandelt.Die Abmessungen der Kolonne 27 waren etwas andere als im ersten Versuch (Höhe 65 cm, Durchmesser 4,5 cm). Der Inhalt dieser Kolonne war 1 kg Erz (Trockengewicht) die Kör- nung des Erzes war ungefähr die gleiche wie bei dem vorhergehenden Versuch.
Es wurden die folgenden
Ergebnisse erzielt :
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<tb>
<tb> Versuchsdauer <SEP> Uran-Konzentration <SEP> Flüssigkeitsmenge <SEP> Summe <SEP> der <SEP> Ausbeute
<tb> Tage <SEP> der <SEP> Flüssigkeit <SEP> in <SEP> in <SEP> 1
<tb> mg/l
<tb> 1 <SEP> 8 <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 5.
<SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 8, <SEP> 40/0 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 10, <SEP> 6% <SEP>
<tb> 5 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 11, <SEP> 3ouzo <SEP>
<tb> 6 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 12, <SEP> 80/0 <SEP>
<tb> 9 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 14,0%
<tb> 13 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 16, <SEP> 90/0 <SEP>
<tb> 17 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 18, <SEP> 7% <SEP>
<tb> 18 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 21,8%
<tb> 31 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 29, <SEP> 0% <SEP>
<tb>
Der Verbrauch an NazCO3 liegt in der gleichen Grössenordnung wie bei dem Erz des vorangehenden Versuches ; die Konzentration des Eluats an Uran war naturgemäss wesentlich kleiner, sie lag in der Grö- ssenordnung von 8 bis 10 g/l.
Im nächsten Versuch wurde ein Erz behandelt, das kein Schiefererz ist und aus Saint-Symphorien des Ruaux kam ; dieses Erz enthielt Calciumcarbonat und die saure Laugung ergab einen relativ hohen Verbrauch des Laugungsmittels. Es wurde daher eine Menge von 10 kg zerkleinerten Erzes wie in dem vorherigen Beispiel mit einer verdünnten alkalischen Laugungslösung behandelt, die 5 g Na2CO/l enthielt. Die mittlere Menge des Laugungsflüssigkeitsdurchsatzes lag bei etwa 1 1/24h.
Die Abmessungen der Kolonne waren wieder etwas andere als vorher : Höhe 80 cm, Durchmesser 100 mm ; die Geschwindigkeit der Auslaugung des Urans ergibt sich aus der folgenden Tabelle :
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<tb>
<tb> Versuchsdauer <SEP> Uran-Konzentration <SEP> Flilssigkeits-Summe <SEP> der <SEP> pH-Wert <SEP> der
<tb> Tage <SEP> der <SEP> Flüssigkeit <SEP> in <SEP> menge <SEP> in <SEP> 1 <SEP> Ausbeute <SEP> uranhaltigen
<tb> mg/l <SEP> Lösung
<tb> 1 <SEP> 554 <SEP> 5 <SEP> 26, <SEP> 6% <SEP> 8. <SEP> 39 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 240 <SEP> 5 <SEP> 37, <SEP> 1% <SEP> 10, <SEP> 22 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 126 <SEP> 5 <SEP> 42, <SEP> 301o <SEP> 10,35
<tb> 14 <SEP> 152 <SEP> 5 <SEP> 48, <SEP> 4 <SEP> % <SEP> 10,1
<tb> 20 <SEP> 180 <SEP> 5 <SEP> 56 <SEP> 10,25
<tb>
Die Fig.
4 zeigt einen Turm mit lichtem viereckigem Querschnitt (gesamte Querschnittsfläche 1,66 m) und 9 m Höhe. Dieser Turm erfasste eine Menge von 22 t Uranschiefer, der 1200 Teile/min Uran enthielt und in üblicher Weise grob zerkleinert war. Mit Hilfe von Verteilerleitungen 29 wurde eine alkalische Laugungslösung versprüht, die 5 g Na CO/1 enthielt und deren pH-Wert etwa 10 war. Der Durchsatz dieser Flüssigkeit war 4 l/h. Die alkalische Flüssigkeit verteilte sich in der Verteilerschicht 30 auf den ge-
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;gungsflüssigkeit war am 38. Tage etwa 300-350 mg/l.
Die uranhaltige Flüssigkeit wurde bei 33 aufgefangen, über eine Pumpe 34 in zwei Kolonnen 35 und 36 eingeleitet, die mit Anionenaustauscherharzen gefüllt waren (organische Harze eines stark basischen Typs). Die von Uran befreite Flüssigkeit wurde durch die Pumpe 37 weiterbefördert und-nach Einstellung auf eine Konzentration von 5 g nua. - erneut für die Laugung des Erzes verwendet. Eine dritte Kolonne 38 wurde während der Zeit der Verwendung der Kolonnen 35 und 36 eluiert.
Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung, mit der man die für die Auflösung des Carbonats in einem Behälter 40 benutzte Wasserzuflussmenge durch die Leitung 39 steuern oder regeln kann, u. zw. in Abhängigkeit von der Menge des Regens 41, der unmittelbar auf eine in 31 schematisch angedeutete Aufschüttung des Erzes fällt. Mit 32 ist die Rückführleitung der Laugungsflüssigkeit bezeichnet, aus der das Uran extrahiert worden ist. Wenn es regnet, verändert sich die Konzentration der leitenden Salzlösung in dem Rohr 42, in die das durch den Trichter 43 gesammelte Regenwasser hineinläuft. Das Rohr 42 wird in ständigem Strom über die Zuleitung 44 mit einer Kochsalzlösung gespeist, die eine 0, 1-normale Lösung ist und mit stetig gleichbleibender Menge zugeführt wird.
Die Konzentration an dem Ausfluss 45 des Rohres 42 ist-je nach der Menge des in das Rohr hineinfliessenden Regenwassers - veränderlich und die dadurch bedingten Änderungen des elektrischen Widerstandes dieser Salzlösung gestatten es, über ein zwischengeschaltetes Hilfsorgan, das gleichzeitig als Relais wirkt, das Elektroventil 47 zu betätigen, das seinerseits den Wasserzulauf über die Leitung 39 in das Gefäss 40 steuert. Die Schaltung dieser Anordnung arbeitet nach einem Differentialprinzip ; zwei Leitungssonden 48 und 49 dienen zur Messung der Differenzen zwischen dem veränderlichen Widerstand der aus dem Rohr 42 ausfliessenden Salzlösung und einem Standardwiderstand einer 0, l n-NaCl-Lösung, die sich in dem Gefäss 50 befindet.
Die Betätigung des Elektroventils 47 erfolgt nun in einer solchen Abhängigkeit von den Widerständen, dass jeweils der Wasserzufluss auf einen veränderlichen Wert eingestellt wird, der unter Berücksichtigung der fallenden Regenmenge zu einer gleichbleibenden Konzentration des Salzes in der Laugungsflüssigkeit führt ; Regenfälle können daher den im Freien durchgeführten Laugungsprozess nicht beeinträchtigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Laugung uranhaltiger Erze mittels einer wässerigen Lösung von Alkalicarbonat und/oder Alkalihydrogencarbonat, dadurch gekennzeichnet, dass das Laugungsmittel auf das in einer Schütthöhe von 1/2 bis mehreren 10 m vorliegende gebrochene und grob zerkleinerte Erz bei Umge bungstemperatur in einer Menge von 0,5 bis 5 l/h und Quadratmeter des der Flüssigkeit dargebotenen Querschnittes verteilt wird, wobei das augenblickliche Verhältnis der Laugenmenge zu einer gegebenen Menge des Erzes so eingestellt wird, dass es höchstens gleich dem Retentionskoeffizienten des Erzes ist, und das Erz dem Angriff der Lauge für eine Zeitdauer von etwa einem Monat bis zu mehreren Jahren ausgesetzt wird.