DD243942B1

DD243942B1 - Verfahren zur karbonatischen laugung von uranerzen

Info

Publication number: DD243942B1
Application number: DD85283656A
Authority: DD
Inventors: Bernd Schaefer; Hans Schmidt; Guenter Lorenz; Werner Damm; Adolf Weiss
Original assignee: Sdag Wismut
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1989-07-12
Also published as: DD243942A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren zur karbonatischen Laugung von Uranerzen ist ein Bestandteil hydrometallurgischer Gewinnungsverfahren, gehört in das Gebiet des Metallhüttenwesens und findet vorteilhaft in Uranerzaufbereitungsanlagen seine Anwendung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei Karbonatgehalten im Uranerz von über 5% wird als Laugungsreagens Natriumkarbonat und/oder Natriumbikarbonat sowie in geringem Maße Ammoniumkarbonat eingesetzt. Das durch Vor- und/oder Naßzerkleinerung, Klassierung und Eindickung vorbereitete Erz wird als Trübe dem Laugungsprozeß zugeführt, indem durch sodaalkalische Lösung Metall aufgelöst bzw. mittels eines Oxydationsmittels, vorzugsweise Luftsauerstoff, eine Oxydation bewirkt wird. Neben anderen Beimengungen des Uranerzes reagiert besonders Pyrit, FeS₂ nach folgender Bruttogleichung mit Soda, Na₂CO₃, wobei Natriumbikarbonat, NaHCO₃, gebildet wird.

2FeS₂ + 8Na₂CO₃ + 7VaO₂ + 7 H₂O -» 2 Fe(OH)₃ + Na₂SO₄ + 8NaHCO₃

Da der Pyritgehalt bedeutend höher ist als der Metallgehalt, wird wesentlich mehr Natriumbikarbonat gebildet als für die Neutralisation der bei der Metallreaktion entstehenden freien OH-Ionen notwendig ist, um ein Ausfällen des gelösten Metalls zu verhindern.

Nach Clement, M., Bergbau-Wissenschaften 18 (1971) 9, S. 292, ist für verschiedene Erztypen zur Erzielung eines maximalen Wertstoffausbringens ein unterschiedlicher, minimaler Gesamtalkaligehalt notwendig, wobei bei einer Zusammensetzung von 20% Soda und 80% Natriumbikarbonat in der Laugelösung, das entspricht einem Natriumkarbonat/Natriumbikarbonat-Verhältnis von 0,25, ein Minimum des Wertstoffausbringens sowie ein möglichst hohes Natriumkarbonat/Natriumbikarbonat-Verhältnis, möglichst größer 1, anzustreben.

Zur Beseitigung dieses technischen Widerspruches sind verschiedene technische Lösungen, die durch Soda(nach)dosierungen bzw. Auftrennen und Zusammenfügen von Mengen gekennzeichnet sind, bekannt.

Nach Geier, H., Übersicht über Verfahren der Uranaufbereitung, Chemikerzeitung, Heidelberg, 102 (1978) 3, S.91-99, wird vor dem Laugungsprozeß Soda zugegeben. Es wird durch die Reaktion mit dem Erz, insbesondere bei stark pyrithaitigem Erz, Soda verbraucht und Natriumkarbonat gebildet, so daß in jeder Laugungsstufe ein anderer Sodagehalt und somit ein jeweils verändertes Natriumkarbonat/Natriumbikarbonat-Verhältnis vorliegt. Eine stufenweise Soda-Nachdosierung während des Laugungsprozesses in die verschiedenen Reaktionsbehälter bereitet wegen der Verkrustung der Leitung bei den notwendigen geringen Soda-Nachdosierungsmengen beträchtliche technische Schwierigkeiten. In DD WP 203333 wird vorgeschlagen, 50 bis 70% der Gesamtmenge des Laugungsreagenses Soda in dem Laugungsprozeß vorgelagerten Prozessen und 50 bis 30% o.g. Gesamtmenge nach Ablauf von 30 bis 50% der Laugungszeit zuzugeben, wodurch die Reagenzienkonzentration nochmals aufgestockt wird. Jedoch liegt in diesem Falle ebenfalls in jedem Reaktionsbehälter ein anderes Verhältnis von Natriumkarbonat zu Natriumbikarbonat vor und am Laugungsende kann sich eine ungünstige Reagenzienzusammensetzung einstellen. Den technischen Widerspruch mit weiteren Sodazudosierungen an verschiedenen Stellen des Laugungsprozesses zu lösen, verbietet sich einerseits durch die steigenden Reagenzienkosten und der damit im Zusammenhang stehenden Ökonomie der Verarbeitung, andererseits durch die Notwendigkeit, den Salzrestgehalt am Ende der Laugung so niedrig als möglich zu halten, da die Trübe nach der Gewinnung des Wertstoffes einer Deponie zugeführt wird, womit Umweltbelastungen verbunden sind. In Skorovarov, Gidrometallurgiczeskaja Pererabotka Uranorudnogo Sur'ja, Moskva, Atomisdat, 1979, S. 113-132, werden Betriebe beschrieben, in denen nach der Laugung eine fest-flüssig-T rennung erfolgt und die Lösung nach Extraktion des Wertstoffes dem Prozeß als Mahlwasser wieder zugeführt wird, wodurch bedeutend höhere Sodagehalte eingestellt werden und die ungünstige Reagenzienzusammenstellung nicht eintreten kann. Derartige Reagenzienkreisläufe werden jedoch aus ökonomischen Gründen nicht mehr nachträglich in bestehenden Anlagen eingefügt.

Es ist ebenfalls bekannt, daß Trübeströme nach ihren Wertstoff- oder Sandgehalten aufgeteilt, unterschiedlichen Laugungsstufen zugeführt bzw. Teilströme vorgelaugt und danach mit dem Hauptstrom gemeinsam weitergelaugt werden, z. B. Mining Engineering 26 (1974) 8, S.34. Bei einer Hintereinanderschaltung von Laugungsstufen kann die Vorlaugung bei höheren Sodagehalten erfolgen, weil bei der nachfolgenden gemeinsamen Laugung weiterhin Soda verbraucht wird. Durch die Pyritoxydation liegt aber der überwiegende Teil der Karbonatkonzentration als Natriumbikarbonat vor und die Reagenzienzusammensetzung gelangte dadurch wieder in den uneffektiven Bereich des Natriumkarbonat/Natriumbikarbonat-Verhältnisses.

Ziel der Erfindung

Das vorgeschlagene Verfahren soll einerseits das Ausbringen erhöhen bei gleichgroßen bzw. verringerten Mengen an Laugungsreagenzien ohne weitere zusätzliche Verfahrensschritte, andererseits Umweltbelastungen reduzieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem ohne den Einsatz zusätzlicher Verfahrensschritte die chemische Wirksamkeit des eingesetzten Laugungsreagenses erhöht und dabei der Salzrestgehalt am Ende des Laugungsprozesses gesenkt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daßzunächst in bekannter Weise ein erheblicher Teil, vorzugsweise 85 % bis 95% der Gesamtmenge des einzusetzenden Laugungsreagens unmittelbar vor dem Laugungsprozeß dem Uranerz zugegeben wird. An Stelle des übrigen Teiles des Laugungsreagenses wird während des Laugungsprozesses Natronlauge in alle oder ausgewählte Reaktionsbehälter dosiert. Damit wird der Natriumbikarbonatgehalt nach der Gleichung

NaHCO₃ + NaOH -» Na₂CO₃ + H₂O

auf ein notwendiges Minimum von 1,5g/l bis 5,0g/l, vorzugsweise 3,0g/l, in der Laugelösung gesenkt und der Sodagehalt einschließlich des daraus resultierenden Gesamtalkaligehaltes erhöht. Bei der Natronlaugedosierung, die in kleinsten Mengen und infolge der höheren Löslichkeit in Wasser gegenüber Natriumkarbonat ohne technische Schwierigkeiten, z. B. keine Verkrustung in Leitungen, erfolgen kann, wird ein korrelativer Zusammenhang zwischen der Dosiermenge und dem sich daraufhin einstellenden quasikonstanten Natriumkarbonat/Natriumbikarbonat-Verhältnis in Höhe von größer 1 im ablaufenden Laugungsprozeß hergestellt. Das o.g. Minimum an Natriumbikarbonat in der Laugelösung ist erforderlich, damit die sich bei der Pyritoxydation bildenden freien OH-Ionen, sofort neutralisiert werden können. Die Natronlaugedosierung wird bei ausreichender Durchmischung durchgeführt, um örtliche pH-Wert-Überhöhungen und daraus resultierende Ausfällungen von gelöstem Metall zu verhindern. Die vorteilhafte Wirkung dieser Verfahrensweise besteht darin, daß in der Laugelösung ständig ein auf die Laugungsgeschwindigkeit effektiv wirkendes Natriumkarbonat/Natriumbikarbonat-Verhältnis vorliegt und ein Teil der erforderlichen Menge Soda nicht wie bisher üblich dem Laugungsprozeß weiterhin zugegeben werden muß, womit eine Steigerung des Gesamtsalzgehaltes in der später abzustoßenden und zu deponierenden Lösung bzw. Trübe verursacht wird, sondern durch chemische Umwandlungsprozesse aus dem durch das Uranerzbegleitmaterial Pyrit erzeugten, laugungshemmend wirkenden Natriumbikarbonat im Zuge des Laugungsprozesses Natriumkarbonat zurückgewonnen wird und im Laugungsprozeß wieder nutzbringend zur Verfügung steht.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Das zu laugende Uranerz wird in einer Aufbereitungsanlage wie üblich zerkleinert und unter Zugabe von 85% der Gesamtsodamenge dem Laugungsprozeß zugeführt. Die sodaalkalische Laugung erfolgt in zehn hintereinandergeschalteten Reaktionsbehältern. In den Behältern 3, 5,7 und 9 einer Laugungskaskade werden die Natriumkarbonat- und Natriumbikarbonatgehalte in der Lösung bestimmt und anschließend die dementsprechende Menge Natronlauge zur Erzielung des effektiven Natriumkarbonat/Natriumbikarbonat-Verhältnisses von größer 1 zudosiert. Die Natronlaugedosierung und die Natriumkarbonat- und Natriumbikarbonatkonzentration vor und nach der Dosierung sind in folgender Tabelle zusammengestellt:

Zugabe vor NaOH-Zugabe nach NaOH-Zugabe

NaOH Na₂CO₃ NaHCO₃ Na₂CO₃ NaHCO₃

B.3 2,0 g/l 4,0 g/l 6,7 g/l 9,3 g/l 2,5 g/l

B. 5 1,0 g/l 2,1 g/l 7,1 g/l 4,2 g/l 4,4 g/l

B. 7 1,0 g/l 1,9 g/l 5,4 g/l 4,0 g/l 2,7 g/l

B. 9 1,0 g/l 1,3 g/l 5,5 g/l 3,4 g/l 2,8 g/l

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde der Reagenzienaufwand um 4% gesenkt und das Wertstoffausbringen um 1 % gesteigert.

Claims

1. Verfahren zur karbonatischen Laugung von Uranerzen, wobei ein Teil der notwendigen Laugungsreagenzien in bekannter Weise vor dem Laugungsprozeß und der übrige Anteil nach Ablauf einer bestimmten Verarbeitungszeit vollständig oder in Teilmengen dem Laugungsprozeß zugegeben werden, gekennzeichnet dadurch, daß für den übrigen Anteil des Laugungsreagenses eine Zugabe von Natronlauge erfolgt, die der Bedingung gehorcht, daß ein korrelativer Zusammenhang zwischen der Natronlaugezugabe und einem quasi-konstanten Natriumkarbonat/ Natriumbikarbonat-Verhältnis im ablaufenden Laugungsprozeß im Größenbereich von größer 1 hergestellt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Natronlaugedosierung in einer solchen Menge erfolgt, daß inderflüssigen Phase 1,5g/l bis5,0g/l,vorzugsweise3,0g/l Natriumbicarbonat verbleiben.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Natronlaugedosierung in einer Zone des Reaktionsbehälters mit hoher Mischintensität erfolgt.