CS199836B1 - Method for underground leaching,especially of uranium-zirconium ores difficult to leach - Google Patents
Method for underground leaching,especially of uranium-zirconium ores difficult to leach Download PDFInfo
- Publication number
- CS199836B1 CS199836B1 CS611375A CS611375A CS199836B1 CS 199836 B1 CS199836 B1 CS 199836B1 CS 611375 A CS611375 A CS 611375A CS 611375 A CS611375 A CS 611375A CS 199836 B1 CS199836 B1 CS 199836B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- uranium
- leaching
- leach
- underground
- underground leaching
- Prior art date
Links
- 238000002386 leaching Methods 0.000 title claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- NBWXXYPQEPQUSB-UHFFFAOYSA-N uranium zirconium Chemical compound [Zr].[Zr].[U] NBWXXYPQEPQUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012633 leachable Substances 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 11
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910000372 mercury(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229940102223 injectable solution Drugs 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M sodium bicarbonate Substances [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 229910001727 uranium mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu podzemního loužení uran-zirkoniových rud, který řeší zvýšení výtěžnosti uranu využitím tepla.The invention relates to a method for underground leaching of uranium-zirconium ores, which solves the increase in uranium recovery by utilizing heat.
Metody podzemního hydrochemického dobývání užitečných nerostů, nevyžadující hornickou techniku, spojenou zpravidla s velkými investicemi, pracností a nutností dobývání značných objemů balastů, jsou v některých případech známy již dlouhou řadu let. Tímto způsobem se dobývá například sůl kamenná a spadá sem do jieté míry i Fraschův postup těžby síry. Zvláštním případem těchto metod jsou způsoby hydrochemické, využívající k podzemnímu loužení žádoucího nerostu chemických činidel.Methods of underground hydrochemical mining of useful minerals, not requiring mining technology, usually associated with large investments, laboriousness and necessity of mining large volumes of ballasts, have been known in some cases for many years. In this way, for example, rock salt is mined, and Frasch's sulfur extraction process falls to some extent. A special case of these methods are the hydrochemical methods utilizing the desired mineral reagents for underground leaching.
V těžbě uranu jaou prvé pokusy s podzemním loužením spojeny s pracemi C.W.Livingatona /patent USA č. 2,818.240/, navrženým loužicím médiem byl roztok uhličitanu a hydrouhličitanu sodného. Metoda je vhodná póze pro ideálně uložené rudy, které obsahují jednoduše vázaný uran převážně v šestimocné formě, takže jaou dobře loužitelné. V téže době se ovšem objevily i návrhy včetně praktických zkoušek s podzemním loužením kyselinami, hlavně kyselinou sírovou, a to v koncentracích veaměa nepřevyšujících 50 g HgSO^/l. Tento postup není rovněž univerzální a nehodí ae například pro ložiska, uložená v horninách vykazujících velkou reakčni spotřebu kyseliny. Nedostatky předchozích způsobů se snažil odstranit patent USA č. 2, 896.930, navrhující pro podzemní loužení roztok uhličitanů alkalických kovů a přídavkem oxidantu a komplexotvornáho činidla, obojí bez bližší specifikace. Vtláčený roztok má být podle prvého nároku citovaného patentu chladný, respektive má odpovídatIn uranium mining, the first underground leaching experiments were associated with C.W.Livingaton (US Patent No. 2,818,240), the proposed leaching medium being a solution of sodium carbonate and bicarbonate. The method is suitable for ideally deposited ores, which contain single-bound uranium mainly in hexavalent form, so that they are well leachable. At the same time, however, suggestions appeared, including practical tests with underground acid leaching, mainly sulfuric acid, at concentrations of veam and not exceeding 50 g HgSO4 / l. This procedure is also not universal and is not suitable, for example, for bearings deposited in rocks showing a high acid consumption. The shortcomings of the prior art have been attempted to overcome US Patent No. 2, 896,930, proposing an alkali metal carbonate solution for underground leaching and the addition of an oxidant and a complexing agent, both without further specification. The injectable solution according to the first claim of the cited patent should be cold or corresponding
199 836199 836
199 939 teplotě ložiska. Patent USA č. 2,954.218 vychází z poznatku, že uran vázaný v horninách se zvýšeným obsahem uhlíku nebo organických uhlíkatých slouSenin je bez úpravy velmi těžce loužitelný, a že uspokojivého zvýěení výtěžnosti ae dosáhne pražením takovéto rudy. Navrhuje proto vhánět do uranových ložisek buď plynné, nebo kapalné uhlovodíky a kyslík nebo vzduch, provést podzemní spálení a následné loužení nepříliš koncentrovaným kyselým, nebo i alkalickým roztokem. Tato metoda je prakticky nepoužitelná pro ložiska, charakterizovaná nízkou propustností rudních partií a tlakovým vodním režimem /artěžkým nebo aubartézkým, ale i s tlaky 1,5 MPa a více/.199 939 bearing temperature. U.S. Patent No. 2,954,218 discloses that uranium bound in rocks with an increased content of carbon or organic carbon compounds is very difficult to leach without treatment, and that a satisfactory increase in yield is achieved by roasting such an ore. It is therefore proposed to inject either gaseous or liquid hydrocarbons and oxygen or air into uranium deposits, to carry out underground combustion and subsequent leaching with a not very concentrated acidic or even alkaline solution. This method is practically unusable for bearings, characterized by low permeability of ore parts and pressurized water regime (hard or aubarthesis, but also with pressures of 1.5 MPa and more).
Protože charakter uranových ložisek se případ od případu značně liší, byly i pro metodu podzemního vyluhování navrženy některé další postupy. V aplikacích provozního měřítka se však užívá prakticky výhradně základní varianty, pro níž je charakteristické vtlačení loužicích roztoků sítí vtlačných vrtů a čerpání výluhu sítí tažebnlch vrtů, přičemž jsou preferovány roztoky mírně kyselé /do 50 g HgSO^/l/ a jejích teplota, je z větší čáati dána teplotou ložiska a průměrnou teplotou vzduchu, která se nejčastěji pohybuje v ročním průměru mezi 10 až 15 °C. Nevýhodou dosavadních postupů jsou poměrně nízké výtěžnosti dosahované na ložiskách, charakterizovaných společným výskytem uranu a zirkonia, který má za následek obtížnou loužitelnoet a dále malou propustnost rudních vrstev, která ztěžují pronikání roztoků uranovými minerály a zpětný transport nalouženého kovu.As the nature of uranium deposits varies considerably from case to case, some other procedures have been proposed for the underground leaching method as well. In industrial scale applications, however, practically exclusively the basic variant is used, which is characterized by the injection of leaching solutions through the nets of injection boreholes and pumping of leachate through the nets of extracting boreholes, with slightly acidic solutions (up to 50 g HgSO4 / l) preferred. the larger part is given by the bearing temperature and the average air temperature, which is most often in the annual average between 10 and 15 ° C. The disadvantages of the prior art processes are the relatively low yields achieved in deposits, characterized by the common occurrence of uranium and zirconium, which results in difficult leachability and low permeability of the ore layers, which hinder the penetration of solutions by uranium minerals and the return transport of the leached metal.
Tyto nedostatky jsou odstraněny způsobem podzemního loužení uranzirkoniových rud podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom že se rudní ložisko vyhřeje vtláčením loužicích roztoků, obsahujících kyselinu sírovou v koncentraci 1 až 200 g/1, ohřátých na teplotu 20 až 80 °C. Teplý roztok při průchodu podzemím postupně zahřívá loužený blok rudy, čímž se vytvářejí lepší podmínky pro loužení.These drawbacks are overcome by the underground leaching of uranzirconium ores according to the invention, which consists in heating the ore deposit by injecting leach solutions containing sulfuric acid at a concentration of 1 to 200 g / l, heated to a temperature of 20 to 80 ° C. The warm solution gradually passes through the lined block of ore as it passes through the underground, creating better leaching conditions.
Způsob podle vynálezu přináší zvýšení výtěžnosti nebo zkrácení vyluhovacich cyklů; takto lze urychlit rekultivaci rozsáhlých exploatovaných ploch. Vedla přínosu ekonomického přináší tek vynález i významný prospěch ochraně životního prostředí. Podle laboratorních testů činí přírůstek výtěžnosti při zvýšení teploty o 1 °C, v oboru 15 až 60 °C v závislosti na typu rudy 0,4 až 1,5 % z celkových zásob uranu. Přitom pro začátek uvedeného teplotního intervalu a obtížněji loužitelné rudy jsou přírůstky výtěžnosti obvykle vyěěí a naopak Protože ae současně zvyšuje strmost výtěžnostmi křivky v prvních letek loužení, může být hlavním efektem podstatné zkrácení doby loužení, potřebné k dosažení stanovené výtěžnosti.The process of the invention results in an increase in yield or shortening of leaching cycles; this can speed up the reclamation of large exploited areas. In addition to the economic benefits of bringing the invention and significant benefits of environmental protection. According to laboratory tests, the increase in yield with a temperature increase of 1 ° C, in the range of 15 to 60 ° C, depending on the type of ore, is 0.4 to 1.5% of the total uranium reserves. At the beginning of said temperature interval and the more difficult to leach ore, yield gains are usually higher and vice versa Since at the same time increasing the steepness of the yield curves in the first leaching flight, the major effect may be a substantial reduction in leaching time required to achieve the determined yield.
Uplatňují se zde / v různé míře u různých typů rud/ tři faktory, zvyšující výtěžnost v časové jednotce.Three factors, which increase the yield per unit of time, apply here (to varying degrees to different types of ores).
Zrychlení filtračních procesů v rostlé rudě v důsledku nižší viskozity roztoku znamená rychlejší přinos reakčního čiůidla do hůře propustných vrstev a rychlejší transport vyloučeného kovu z těchto vrstev.The acceleration of the filtration processes in the growing ore due to the lower viscosity of the solution means a faster delivery of the reaction reagent to the less permeable layers and a faster transport of the precipitated metal from these layers.
Zvýšení rychlosti ďifúzních procesů má význam především pro velmi málo rozpustné až nepropustné vrstvy, čočky a laminy, obsahující zpravidla užitkovou složku ve vyšší koncentraci než je průmšr na ložisku.Increasing the rate of diffusion processes is particularly important for very poorly soluble to impermeable layers, lenses and laminae, usually containing the utility component at a higher concentration than the diameter of the bearing.
Dále dochází k intenzivnějšímu rozrušování specifických vazeb uranu a zirkonia v příslušných minerálech, za obvyklých ložiskových teplot značně stabilních i vůči působeníFurthermore, the specific bonds of uranium and zirconium in the respective minerals are more intensively disrupted, and at the usual bearing temperatures they are very stable even against the effects of
199 838 běžně používaných kyselých loužicích roztoků.199,838 commonly used acid leach solutions.
Potřebné teplo lze získat z obvyklých spalovacích procesů nebo z jaderných reakcí. Mimořádně výhodné je využití tepla uvolněného při procesech spojených s výrobou kyseliny sírové, která je zároveň hlavní reageneií pro podzemní louženi uranu, nebo jiného odpadního tepla z technologických procesů. Procesy spojené s výměnou tepla lze uskutečnit f obvyklými postopy a v zařízeních běžného typu.The necessary heat can be obtained from conventional combustion processes or from nuclear reactions. It is particularly advantageous to use the heat released in the processes associated with the production of sulfuric acid, which is also the main reagent for underground leaching of uranium, or other waste heat from technological processes. The heat exchange processes can be carried out using conventional postures and in conventional type equipment.
Výpočty tepelných ztrát spojených s aplikací postupu podle vynálezu prokázaly, že únik tepla do podloží a nadloží rudních vrstev je únosný. V prvých dvou letech činí kolem 25 % dodaného tepla, později klesá pod 10 %. Ztráty ve vrtech a povrchových rozvodech lze řešit tepelnou izolací, případně úpravou vrtné sítě, systému rozvodů a režimu vtláčení.The heat loss calculations associated with the application of the process of the invention have shown that heat loss to the subsoil and overburden of the ore layers is acceptable. In the first two years it is around 25% of the heat supplied, later falling below 10%. Losses in boreholes and surface distributions can be solved by thermal insulation or by adjusting the drilling network, distribution system and injection mode.
Příklad provedeníExemplary embodiment
Průměrná mocnost propustného horizontu, obsahující rudní těleso, je 25 m, průměrná objemové tepelná kapacita horniny 2,43 MJ.m-3 .K**1, přirozená teplota vrstvy 15 °C, ruda obsahuje v podstatné míře zirkonium a je značně odolná proti působení loužicích reageneií Vyčerpaný roztok po separaci uranu a dokyselení na koncentraci 50 g H^SO^/l prochází výměníkem tepla, kde se ohřeje na 60 °C. Ohřátý roztok je rozveden potrubím ke vtlačným vrtům a jimi do zájmového horizontu. V důsledku tepelných ztrát na povrchu a ve vrtech je průměrná teplota roztoku při vstupu do vrstvy 45 °C. Při intenzitě cirkulace 151. m“2. den**1 připadá na plochu jedna ha denní dávka tepla 18,8 GJ. Na ohřátí celého horizontu na stejné ploěe o 30 °C je třeba 18,2 TJ. Protože teplo z vrstvy uniká do podloží a nadloží a později i ve výluhu, ohřeje ae rudní těleeo za 3 roky o 20 °C a za 8 až 10 let při stále se snižující spotřebě tepla v důsledku rostoucí teploty čerpaného roztoku o 27 °C. Při patnáctiletém těžebním cyklu se zvýěí výtěžnost o 18,6 %·The average thickness of the permeable horizon containing the ore body is 25 m, the average volume thermal capacity of the rock is 2.43 MJ.m -3 .K ** 1 , the natural layer temperature is 15 ° C, the ore contains substantially zirconium and is highly resistant to The spent solution after uranium separation and acidification to a concentration of 50 g H 2 SO 4 / l passes through a heat exchanger where it is heated to 60 ° C. The heated solution is distributed through a pipeline to the injection wells and through them to the horizon of interest. Due to heat losses on the surface and in the wells, the average solution temperature at the inlet of the layer is 45 ° C. With a circulation intensity of 151. m “ 2 . day ** 1 the area is one hectare and the daily heat dose is 18.8 GJ. 18.2 TJ is needed to heat the entire horizon on the same surface by 30 ° C. Because the heat from the layer escapes to the subsoil and overburden and later to the leachate, it heats the ore body by 20 ° C in 3 years and in 8 to 10 years while the heat consumption is constantly decreasing due to 27 ° C increasing temperature of the pumped solution. With a 15-year mining cycle, yield increases by 18.6% ·
Vynález lze využít va věech případech podzemního louženi užitkových nerostů, kde je doba těžebního cyklu relativně dlouhá vzhledem k době střední obrátky roztoku a přírůstek výtěžnosti v souvislosti s cenou produktu zaručí rentabilitu aplikace.The invention can be used in all cases of underground leaching of mineral minerals, where the extraction cycle time is relatively long relative to the medium solution turnover time and the increase in yield in relation to the price of the product guarantees the profitability of the application.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS611375A CS199836B1 (en) | 1975-09-09 | 1975-09-09 | Method for underground leaching,especially of uranium-zirconium ores difficult to leach |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS611375A CS199836B1 (en) | 1975-09-09 | 1975-09-09 | Method for underground leaching,especially of uranium-zirconium ores difficult to leach |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS199836B1 true CS199836B1 (en) | 1980-08-29 |
Family
ID=5407404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS611375A CS199836B1 (en) | 1975-09-09 | 1975-09-09 | Method for underground leaching,especially of uranium-zirconium ores difficult to leach |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS199836B1 (en) |
-
1975
- 1975-09-09 CS CS611375A patent/CS199836B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bartlett | Solution mining: Leaching and fluid recovery of materials | |
| US6030048A (en) | In-situ chemical reactor for recovery of metals or purification of salts | |
| Takuma et al. | CO2 fracturing of volcanic rocks under geothermal conditions: Characteristics and process | |
| US3917345A (en) | Well stimulation for solution mining | |
| US3896879A (en) | Stimulation of recovery from underground deposits | |
| NO332879B1 (en) | Mineral CO2 leaching | |
| US3640579A (en) | In situ pressure leaching method | |
| US3574599A (en) | Mineral recovery | |
| CS199836B1 (en) | Method for underground leaching,especially of uranium-zirconium ores difficult to leach | |
| US3915499A (en) | Acid pre-treatment method for in situ ore leaching | |
| US3834760A (en) | In-situ generation of acid for in-situ leaching of copper | |
| US2964380A (en) | Recovery of uranium and vanadium values from ores | |
| US3823981A (en) | Situ leaching solvent extraction-process | |
| Trexler et al. | Heap leaching | |
| Lewis | Chemical mining of primary copper ores by use of nuclear technology | |
| US4291920A (en) | In situ exploitation of deep set porphyry ores | |
| O'Gorman et al. | Novel in-situ metal and mineral extraction technology | |
| Liu et al. | Evaluation of acid fracturing in carbonatite geothermal reservoirs based on a coupled thermo-hydro-mechanical-chemical model considering discrete fracture networks | |
| US4342484A (en) | Well stimulation for solution mining | |
| Free | Metal extraction | |
| US3865435A (en) | Stimulation of recovery from underground deposits | |
| Bhatti et al. | Some historical briefs and outlooks of the chemical and biological acid leaching of uranium ores | |
| Parker et al. | In situ leach mining and hot dry rock (HDR) geothermal energy technology | |
| Liao et al. | Oxygen Used as an Oxidizer in Acid In-Situ Leach Uranium: From Theory to Practice | |
| Jeuken et al. | Uranium ISL operation and water management under the arid climate conditions at Beverley, Australia |