CS271107B1

CS271107B1 - Method of uranium ores leaching by means of iron sulphate

Info

Publication number: CS271107B1
Application number: CS875225A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Krepelka; Jaroslav Kropacek; Stefan Ing Lasica; Pavel Ing Urban; Pavel Ing Stary; Jiri Stransky; Ales Malis; Adolf Svehla
Original assignee: Krepelka Jan; Jaroslav Kropacek; Lasica Stefan; Urban Pavel; Pavel Ing Stary; Jiri Stransky; Ales Malis; Adolf Svehla
Priority date: 1987-07-09
Filing date: 1987-07-09
Publication date: 1990-08-14
Also published as: CS522587A1

Abstract

The method is used for processing uranic and polymetallic ores. Iron(II) sulphate is added to the pulp of the uranic ore in batches of 2 to 350 kg/t of the ore. The ore is leached under conditions of the increased temperatures of 110 to 200 degrees C and pressures of 0.3 to 2.5 MPa. Iron(II) sulphate is added in the form of a suspension of hydrated forms of triad iron, which is obtained by pressure oxidation. The acid form of iron (II) sulphate FeSO4.SO3.H2O, which falls off from the production of titanium(IV) oxide, is used at least in part. The concentration of sulphur acid in leaching is possibly maintained by means of technical sulphur acid. The pulp that is lixiviated by sulphur acid under atmospheric conditions and contains a component of iron (II) sulphate in the liquid phase can be used.

Description

Vynález se týká loužení uranových rud účinkem síranu železnatého.The invention relates to the leaching of uranium ores by the action of ferrous sulfate.

Při kyselém hydrometalurgickém zpracování chudých uranových rud se obvykle postupuje tak, že rmut rudy je loužen za různých teplot v atmosférickém tlaku a nebo za zvýšeného tlaku účinkem technické kyseliny sírové. Pro zdárné vyloužení komponenty uranu je nutné zajistit oxidaci složky čtyřmocného uranu, která je v určitém množství v rudě vždy přítomna. To se provádí tak, že ke rmutu uranové rudy a nebo přímo do loužicího procesu je dávkováno oxidovadlo. Nejvíce je rozšířeno použití manganové rudy, která se obvykle přidává v potřebných dávkách přímo do uranové rudy před jejím zpracováním. Často se používá také vzdušného kyslíku a to tak, že rmut uranové rudy je pneumaticky míchán, čímž dochází také к oxidaci složky uranu, případně organických látek, pyritů, železa a podobně.The acidic hydrometallurgical treatment of lean uranium ores is generally carried out in such a way that the ore mash is leached at various temperatures at atmospheric pressure or at elevated pressure by the action of technical sulfuric acid. In order to successfully eliminate the uranium component, it is necessary to ensure the oxidation of the tetravalent uranium component, which is always present in a certain amount in the ore. This is done by dosing the oxidizer with uranium ore mash or directly into the leaching process. The most widespread is the use of manganese ore, which is usually added in the necessary doses directly to the uranium ore prior to its processing. Often air oxygen is also used such that the uranium ore mash is pneumatically agitated, thereby also oxidizing the uranium component, possibly organic matter, pyrites, iron, and the like.

Oxidace vzdušným kyslíkem je výhodná z toho důvodu, že do rmutu nejsou zanášeny další komponenty ovlivňující případně navazující technologické postupy zpracování vylouženého rmutu. Oxidace vzdušným kyslíkem je nejvíce účinná, je-li ruda zpracovávána postupem kyselého tlakového vyluhování. Kyselé tlakové vyluhování uranových rud technickou kyselinou sírovou však klade zvýšené nároky na protikorozní ochranu materiálu, ze kterých jsou technologické aparáty vyrobeny. Pro požadovanou protikorozní ochranu materiálu je nutné v případě použití antikorozních typů ocelí zajistit oxidační prostředí, které je charakterizováno vysokou hodnotou elektrochemického potenciálu, dosahujícího hodnot -400 mV až -500mV. Pro zajištění těchto potenciálů je nutné při loužení dávkovat zvýšenou dávku oxidovadla, které v daném případě zajišíuje především podmínky protikorozní ochrany aparátů a z vlastního technologického hlediska zvyšuje náklady zpracování. Náklady na technickou kyselinu sírovou a náklady na případné použití přídavného oxidačního činidla představují rozhodující položku ve zpracovatelských nákladech při zpracování uranových rud metodou kyselého loužení.Oxidation with air oxygen is advantageous because no other components are affected by the mash to affect any subsequent processing processes of the mashed mash. Oxidation by air oxygen is most effective when the ore is treated by an acid pressure leaching process. The acid pressure leaching of uranium ores with technical sulfuric acid, however, places increased demands on the corrosion protection of the material from which the technological apparatuses are made. For the required corrosion protection of the material, it is necessary to provide an oxidizing environment in the case of using corrosion resistant steel types, which is characterized by a high value of electrochemical potential reaching values of -400 mV to -500mV. In order to ensure these potentials, it is necessary to dosed with an increased amount of oxidant during leaching, which in this case ensures primarily the conditions of corrosion protection of the apparatuses and from the technological point of view increases the processing costs. The costs of technical sulfuric acid and the cost of the possible use of an additional oxidizing agent are a decisive factor in the processing costs of the acid leaching of uranium ores.

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob loužení uranových rud účinkem síranu železnatého podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se síran železnatý přidává do rmutu uranové rudy v dávkách 2 až 350 kg/t rudy a ruda se louží za podmínek zvýšených teplot 110 až 200 °C a tlaků 0,3 až 2,5 MPa. Výhodným provedením vynálezu je, že se síran železnatý přidá ve formě suspenze hydratovaných forem trojmocného železa, získané tlakovou oxidací a že se použije alespoň části kyselé formy síranu železnatého FeSO^.SO-j. . H^O odpadající z výroby oxidu titaničitého. Koncentrace kyseliny sírové v loužení se případně udržuje pomocí technické kyseliny sírové. S výhodou je také možno použít rmut vytoužený kyselinou sírovou za atmosférických podmínek, který v kapalné fázi obsahuje složku síranu železnatého.The above-mentioned drawbacks are largely eliminated by the method of leaching uranium ores by the ferrous sulfate according to the invention, which consists in adding ferrous sulfate to the uranium ore mash at doses of 2 to 350 kg / t ore and leaching at elevated temperatures 200 ° C and pressures from 0.3 to 2.5 MPa. It is a preferred embodiment of the invention that iron (II) sulfate is added in the form of a suspension of hydrated forms of ferric iron obtained by pressure oxidation and that at least a portion of the acid form of iron (II) sulfate is used. . H 2 O from the titanium dioxide production. The concentration of sulfuric acid in the leaching is optionally maintained by means of industrial sulfuric acid. It is also possible to use a mash obtained by sulfuric acid under atmospheric conditions, which contains a ferrous sulfate component in the liquid phase.

Způsobem loužení uranových rud podle vynálezu se významně snižují zpracovatelské náklady procesu a současně lze získat výhodné složení výluhů, což sníží dále náklad při technologické operaci zpracování rmutů za účelem separace složky uranu. Rmut uranové rudy je při tom loužen účinkem přítomnosti síranu železnatého za podmínek zvýšených tlaků a teplot při provzdušňování rmutu vzdušným kyslíkem. Také je možné postupovat tak, že se pro loužení využije monohydrát síranu železnatého s obsahem kyseliny sírové, který odpadá z výroben oxidu titaničitého. 3e možné také využít síranu železnatého vylouženého z rudy účinkem kyseliny sírové v předchozí operaci. Účinkem kyslíku a teploty dochází к rychlému hydrolytickému štěpení síranu železnatého za současné oxidace složky dvojinocného železa na trojmocné. Hydrolytické reakce jsou velmi rychlé, což zajišťuje vysoké hodnoty oxidačních potenciálů roztoků ihned při zahájení vyluhovacího procesu. Důsledkem hydrolýzy je získání výluhů obsahujících minimální koncentrace složky trojmocného železa, což má velký význam při zpracování výluhů sorpcí uranu na iontoměničích po provedeném tlakovém loužení rudy. Kromě toho průběh hydrolytické reakce zajištuje průběžně tvorbu kyseliny sírové a udržování koncentrace volné kyseliny po celou dobu vyluhovacího procesu. V důsledku tvorby oxidačních složek, síranu železitého a nerozpustných forem solí trojmocného železa je neobyčejně urychlována kinetika vyluhování komponenty uranu z rudy, což má velký ekonomický význam. U vybraných typů uranového zrudnění je současně docilováno i zvýšení výtěžnosti. VýšeThe process of leaching uranium ores according to the invention significantly reduces the process cost of the process and at the same time obtains an advantageous composition of the extracts, which further reduces the cost of the mash process for the separation of the uranium component. The uranium ore mash is leached by the presence of ferrous sulfate under elevated pressures and temperatures during aeration of the mash with air oxygen. It is also possible to use a sulfuric acid-containing iron (II) sulfate monohydrate which is omitted from titanium dioxide plants for leaching. It is also possible to utilize ferrous sulfate extracted from the ore by the action of sulfuric acid in a previous operation. The effect of oxygen and temperature leads to rapid hydrolytic cleavage of ferrous sulphate while oxidizing the divalent iron component to trivalent. Hydrolytic reactions are very fast, which ensures high values of the oxidation potential of the solutions immediately at the start of the leaching process. The result of the hydrolysis is to obtain extracts containing minimum concentrations of the iron (III) component, which is of great importance in the treatment of extracts by the sorption of uranium on ion exchangers after the pressure leaching of the ore. In addition, the course of the hydrolysis reaction continuously ensures the formation of sulfuric acid and the maintenance of the free acid concentration throughout the leaching process. Due to the formation of oxidizing components, ferric sulphate and insoluble forms of trivalent iron salts, the leaching kinetics of the uranium component from ore is extremely accelerated, which is of great economic importance. For selected types of uranium mineralization, an increase in yield is achieved. Above

CS 271107 01 uvedeným způsobem lze účinně vyloužit uranové rudy i bez použití přídavku technické kyseliny sírové a oxidovadla. V případě, že uranová ruda pro dosažení potřebné výtěžnosti vyžaduje během loužení udržovat koncentrace kyseliny sírové, které by bylo možné zajistit již jen nereálnými dávkami síranu železnatého, je možné nezbytnou koncentraci kyseliny udržovat dávkováním technické kyseliny sírové.In this way, uranium ores can be effectively eliminated even without the addition of industrial sulfuric acid and oxidizing agents. If uranium ore requires to maintain concentrations of sulfuric acid during leaching, which could only be provided by unrealistic doses of ferrous sulphate, the necessary acid concentration can be maintained by dosing industrial sulfuric acid.

Příklad 1Example 1

Lehce loužitelná uranová ruda byla loužena za tlaku 1,5 MPa a teploty 150 °C při dávce 300 kg FeS0^.7 H?0 na tunu rudy, při provzdušňování rmutu. Po 20 minutách loužení byl uran z rudy vyloužen ve stejném množství, jako kdyby bylo pro loužení použito technické kyseliny sírové v dávce odpovídající množství kyseliny uvolněné v důsledku hydrolýzy z přidaného síranu železnatého a ruda byla loužena po dobu 5 hodin za stejných podmínek. Po 1 hodině loužení se obsah kyseliny sírové v roztoku prakticky nezměnil, zatímco při loužení technickou kyselinou sírovou poklesl o polovinu. Oxidačně redukční potenciál roztoku činil po 20 minutách -430mV a po 1 hodině loužení -450 mV a to bez použití oxidovadla. Okamžitě po přidání roztoku síranu železnatého do rmutu bylo v kapalné fázi nalezenoThe easily leachable uranium ore was leached at a pressure of 1.5 MPa and a temperature of 150 ° C at a rate of 300 kg of FeSO 4 .7H 2 O per ton of ore while aerating the mash. After leaching for 20 minutes, the uranium was extracted from the ore in the same amount as if leaching with technical sulfuric acid at a rate corresponding to the amount of acid released as a result of hydrolysis from the added ferrous sulphate and leaching for 5 hours under the same conditions. After 1 hour of leaching, the sulfuric acid content of the solution remained virtually unchanged, whereas by leaching with technical sulfuric acid, it fell by half. The oxidation-reduction potential of the solution was -430mV after 20 minutes and -450mV after 1 hour of leaching without the use of an oxidant. Immediately after adding the ferrous sulfate solution to the mash, it was found in the liquid phase

13,5 g/1 Fe^⁺ a po 1 hodině loužení klesla koncentrace celkového železa na 1,2 g/1.13.5 g / l Fe ^ ⁺ and after 1 hour leaching the total iron concentration decreased to 1.2 g / l.

Příklad 2Example 2

Obtížně loužitelný typ uranové rudy byl loužen za tlaku 1,5 MPa a teploty 150 °C při dávce FeS0^.7 H^O 300 kg/t rudy, při provzdušňování rmutu. Po 20 minutách byl uran z rudy vyloužen s výtěžností vyšší o 30 %, než kdyby se pro loužení rudy použilo za stejných podmínek technické kyseliny sírové v množství odpovídajícím množství kyseliny uvolněné ze síranu železnatého hydrolýzou a ruda loužena za stejných podmínek po dobu 5 hodin. Po 20 minutách byl v roztoku stanoven redox potenciál -420 mV a po 1 hodině loužení -430 mV. Po 1 hodině se obsah kyseliny sírové nezměnil, zatímco při použití technické kyseliny sírové poklesl o 53 4. Koncentrace železa v kapalné fázi po 1 hodině loužení činilaThe difficult-to-leachable type of uranium ore was leached at a pressure of 1.5 MPa and a temperature of 150 ° C at a rate of 300 kg / t of FeSO 4 · 7 H 2 O, during mash aeration. After 20 minutes, the uranium was extracted from the ore with a yield of 30% higher than if the leaching of the ore was used under the same conditions industrial sulfuric acid in an amount corresponding to the amount of acid released from ferrous sulfate by hydrolysis and ore leached under the same conditions for 5 hours. After 20 minutes, the redox potential was determined to be -420 mV in the solution and after 1 hour leaching, -430 mV. After 1 hour, the sulfuric acid content did not change, while using technical sulfuric acid it decreased by 53 4. The iron concentration in the liquid phase after 1 hour of leaching was

1,4 g/1. Po ukončení loužení byl rmut ochlazen a přidána technická kyselina sírová tak, aby koncentrace kyseliny činila 80 g/1 a při atmosférickém tlaku za teploty 75 °C dále loužen po dobu 30 minut. Po této době byl stanoven oxidačně redukční potenciál v kapalné fázi -610 mV a koncentrace železa Fe²⁺ ve výluhu činila 0,7 g/1 a Fe^⁺ 18 g/1.1.4 g / l. After the leaching was complete, the mash was cooled and technical sulfuric acid added to give an acid concentration of 80 g / l and further leached for 30 minutes at 75 ° C at atmospheric pressure. After this time, the oxidation reduction potential in the liquid phase was determined to be -610 mV and the iron concentration of Fe ²⁺ in the leachate was 0.7 g / l and Fe 2 ⁺ 18 g / l.

Příklad 3Example 3

Těžce loužitelný typ rudy s vysokým obsahem organických látek a pyritických složek byl loužen kyselým monohydrátem síranu železnatého, který odpadá z výroby oxidu titaničitého. Ruda byla loužena za tlaku 1,5 MPa a teploty 140 °C při provzdušňování pulpy. Po 2 hodinách loužení byl kov vyloužen o 25 4 více, obsah kyseliny sírové v kapalné fázi byl o 30 % vyšší a hodnota oxidačně redukčního potenciálu o 40 mV vyšší než kdyby stejný typ rudy byl loužen oxidačním postupem s využitím kyseliny sírové uvolněné oxidací pyritických složek. Po ochlazení rmutu byla do rmutu přidána technická kyselina sírová v množství 250 g/1 a rmut dále loužen po dobu 5 hodin v atmosférických podmínkách. Bylo dosaženo stejné výtěžnosti, jako kdyby rmut byl loužen bez přídavku síranu železnatého, ale se specifickou spotřebou kyseliny sírové o 60 % nižší.A hardly leachable type of ore with a high content of organic substances and pyritic constituents was leached by the acid monohydrate of ferrous sulphate, which falls off the production of titanium dioxide. The ore was leached at a pressure of 1.5 MPa and a temperature of 140 ° C while aerating the pulp. After 2 hours of leaching, the metal was leached 25 4 more, the sulfuric acid content in the liquid phase was 30% higher and the redox potential was 40 mV higher than if the same type of ore was leached by the oxidation process using sulfuric acid released by oxidation of pyritic constituents. After cooling the mash, 250 g / l of industrial sulfuric acid was added to the mash and the mash was further leached for 5 hours under atmospheric conditions. The same yield was obtained as if the mash was leached without the addition of ferrous sulfate, but with a specific sulfuric acid consumption 60% lower.

Příklad 4Example 4

Těžce loužitelný typ rudy byl loužen kyselinou sírovou při počáteční koncentraci 300 g/1 a při teplotě 110 °C a atmosférickém tlaku po dobu 2 hodin. Za tuto dobu byla ruda vytoužena na požadovanou výtěžnost, obsah FeSO^ v kapalné fázi vytouženého rmutu byl stanoven na 110 g/1 a obsah volné zbytkové kyseliny sírové na 200 g/1. Poté byl rmut smíchán se rmutem lehce loužitelné rudy v poměru 1:8 a směs loužena při teplotě 140 °C a tlakuThe hardly leachable type of ore was leached with sulfuric acid at an initial concentration of 300 g / l and at a temperature of 110 ° C and atmospheric pressure for 2 hours. During this time the ore was desired for the desired yield, the FeSO4 content in the liquid phase of the desired mash was determined to be 110 g / l and the free residual sulfuric acid content to 200 g / l. Then the mash was mixed with the mash of easily leachable ore in a ratio of 1: 8 and the mixture leached at 140 ° C and pressure

1,4 MPa při provzdušňování po dobu 5 hodin. Účinkem zbytkových chemikálií bylo dosaženo požadované výtěžnosti směsného rmutu, přičemž v kapalné fázi byl stanoven obsah kyseliny sírové 8 g/1 a celkový obsah železa 1 g/1.1.4 MPa with aeration for 5 hours. By the effect of residual chemicals, the desired yield of mixed mash was achieved, with the sulfuric acid content of 8 g / l and the total iron content of 1 g / l determined.

Těžce loužitelný typ rudy byl loužen ve směsi s lehce loužitelným typem rudy v poměruThe poorly leachable ore type was leached in a mixture with the slightly leachable ore type in proportion

1:8 síranem železnatým v dávce 300 kg/t rudy při teplotě 140 °C a tlaku 1,4 MPa. Po 5 hodinách bylo dosaženo výtěžnosti o 30 ’ί horší než v příkladu 4. Obsah železa v kapalné fázi byl stanoven 1,1 g/1 a obsah kyseliny sírové činil 0,5 g/1.1: 8 ferrous sulphate at a rate of 300 kg / t ore at a temperature of 140 ° C and a pressure of 1.4 MPa. After 5 hours the yield was 30% worse than in Example 4. The iron content in the liquid phase was determined to be 1.1 g / l and the sulfuric acid content was 0.5 g / l.

Příklad 5Example 5

Způsob podle vynálezu je určen pro zpracování uranových rud, lze jej však použít i při hydrometalurgickém zpracování jiných polymetalických rud, například pro vyluhování mědi, zinku a podobně.The process according to the invention is intended for the treatment of uranium ores, but it can also be used in the hydrometallurgical treatment of other polymetallic ores, for example for leaching copper, zinc and the like.

Claims

1. A method of leaching uranium ores effect of ferrous sulfate, characterized in that sulfate is added to the lesion that- mash uranium ore in doses of 2 to 350 kg / t of ore, and the ore is leached ^r under elevated temperature conditions of 110 to 200 ° C and a pressure of 0 3 to 2.5 MPa for aeration.

2. A process according to claim 1, wherein the ferrous sulfate is added in the form of a suspension of hydrated forms of ferric iron obtained by pressure oxidation.

3. A process according to claim 1 or 2, characterized in that at least a part of the acid form of ferrous sulphate FeSO4SO4H2O used from the titanium dioxide plants is used.

4. Process according to claim 1 or 2, characterized in that the concentration of sulfuric acid in the leaching is maintained by means of industrial sulfuric acid.

5. A process as claimed in any one of claims 1 to 4, wherein the mash obtained by sulfuric acid under atmospheric conditions containing ferrous sulphate in the liquid phase is used.