DE2838070B2

DE2838070B2 - Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von Metallen, insbesondere Uran, durch Laugen der Erze und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2838070B2
Application number: DE2838070A
Authority: DE
Inventors: Shoichi Tokio Hasegawa; Mitsuo Tokio Kameda; Thoru Yokohama Kanagawa Yamashita
Original assignee: International Resources Co Ltd Tokio
Current assignee: International Resources Co Ltd Tokio
Priority date: 1977-09-09
Filing date: 1978-08-31
Publication date: 1979-12-06
Also published as: AU528692B2; CA1117771A; FR2402712A1; BR7805858A; JPS5442302A; US4225563A; GB2003744B; GB2003744A; JPS5931577B2; SE7809185L; ZA785106B; AU3882178A; DE2838070A1; DE2838070C3; US4324764A; OA06049A

Description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von Metallen, insbesondere Uran, aus Erzen durch Laugen der Erze ohne mechanische Vermischung von Erz und Laugungsmittel, sowie Aufschlämmung der Mischung und Abtrennung der Lauge, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfdirens.

Zur Gewinnung von Metallbestandteilen aus Uran- oder anderen Erzen wird das Erz im allgemeinen bei normaler Temperatur oder bei erhöhter Temperatur während einer langen Zeit mit einem sauren oder alkalischen Lösungsmittel geringer Konzentration ausgelaugt In diesem üblichen Verfahren verläuft die

j5 Laugung sehr langsam. Wenn man beispielsweise ein Uranerz nach diesem üblichen Verfahren behandelt, kann nur eine niedrige Uranausbeute erzielt werden und ist der Vorrichtungsaufwand extrem hoch, weil die Laugung sehr viel Zeit erfordert Bei der üblichen Arbeitsweise treten daher zahlreiche technische und wirtschaftliche Probleme auf, die nur schwer lösbar sind. Wenn nach diesem üblichen Verfahren beispielsweise ein tonhaltiges Uranerz mit einem sauren oder alkalischen Lösungsmittel von niedriger Konzentration ausgelaugt wird, werden verschiedene kolloide Stoffe, z. B. S1O2XH2O mit verschiedenen Strukturen herausgelöst und in dem Lösungsmittel dispergiert, so daß sie die Uranausbeute sehr stark herabsetzen. Das Laugen eines tonhaltigen Uranerzes nach dem üblichen Verfahren ist daher nicht nur äußerst schwierig, sondern es führt auch zu großen Schwierigkeiten bei der Fest-Flüssig-Trennung, die nach dem Laugen durchgeführt werden muß. Infolgedessen wird nur eine sehr niedrige Uranausbeute erzielt

Zur Lösung der vorstehend erläuterten Probleme, die bei der Durchführung des üblichen Verfahrens auftreten, sind schon verschiedene Laugungsverfahren und -vorrichtungen entwickelt worden. Beispielsweise wird in der JP-AS 1 03 02/63 ein Verfahren zur Gewinnung

bo von Uranerzen beschrieben, bei dem auf eine Erzschicht die auf einem Förderband bewegt wird, ein Laugungsmittel gegeben wird, und, ohne daß eine mechanische Durchmischung des Erzes mit dem Laugungsmittel erfolgt die Laugung durchgeführt wird.

Unterhalb des mit der dünnen Schicht des pulverisierten Erzes in Berührung stehenden Förderbandes wird ein Unterdruck erzeugt, um eine einheitliche Vermischung des pulverisierten Erzes mit dem Laugungsmittel

herbeizuführen. In diesem Verfahren darf die auf dem Förderband gebildete Schicht aus pulverisiertem Erz aber nur so dick sein, daß das Laugungsmittel und das Erz noch einheitlich miteinander vermischt werden können. Es treten auch beim Aufbringen des beispielsweise aus Schwefelsäure bestehenden Laugungsmittels Probleme auf. Dieses Verfahren hat daher den Nachteil, daß die Behandlungskapazität pro Einheit begrenzt ist und die Schwefelsäurekonzentration in dem Erz-Schwefelsäure-Gemisch nicht über 400 g/l erhöht werden kann. In den »Proceedings of the Third International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Band 12, Seiten 226—227, ist ein Bericht unter dem Titel »Uranium Resources and Recovery Process in Japan« veröffentlicht worden, in dem ein Verfahren zur Verarbeitung eines Uranerzes mit hohem Tongehalt beschrieben wird In diesem Verfahren soll der Ton auf einen Wassergehalt unter 10% entwässert werden. Es ist aber schwierig, nach dem genannten Verfahren den Wassergehalt unter 20% herabzusetzen. Infolgedessen wird die Schwefelsäure verdünnt und die dem Laugen folgende Fest-Flüssig-Trennung schwierig. In der Veröffentlichung IAEA-SM 135/14 über das IAEA-Symposium in Sao Paulo im August 1970 ist schematisch eine Versuchsanlage zum Laugen mit starker Säure dargestellt In dieser in dem Bergwerk Ningyo-toge, Okayama-ken (Japan) erbauten Anlage werden pulverisiertes Erz und Schwefelsäure dem Oberteil des Beschickungsendes eines horizontalen Paddelrührers zugeführt und in diesem mit Hilfe von rotierenden jo Rührflügeln turbulent bewegt. Während das turbulent bewegte Gemisch von dem Beschickungsende des Rührers zu dessen Austragende bewegt wird, erfolgt eine Wärmebehandlung des Erzes (etwa 15 bis 20 min). Mit Hilfe dieses Verfahrens sollte eine einheitliche Vermischung des Erzes mit Schwefelsäure bewirkt werden. Es hat sich aber gezeigt daß auf diese Weise befriedigende Ergebnisse nicht erzielt werden können. Es ist ferner in der Veröffentlichung lAEA-SM-135/21 ein Bericht über »Some Recent Developments in Uranium Ore Processing Research in the United Kingdom« enthalten, der das Behandeln von Uranerzen mit hochkonzentrierter Schwefelsäure betrifft. Aber auch in dem in diesem Bericht beschriebenen Verfahren kann eine einheitliche Vermischung nicht erzielt und kann die Schwefelsäurekonzentration in dem Säure-Erz-Gemisch nicht über 6 N erhöht werden. In »World Mining« vom Mai 1974 ist auf S. 40—42 eine Uranerz-Aufbereitungsanlage in Arlit Mill in Niger (Afrika) beschrieben. Auch in dieser Anlage konnte eine einheitliche Vermischung von pulverisiertem Erz und Schwefelsäure nicht erzielt werden und wird die nachstehend beschriebene Verdünnungswärme nicht wirksam verwertet.

Auch bei den vorstehend beschriebenen, verbesserten Verfahren treten verschiedene, bisher ungelöste Probleme auf, die nachstehend beschrieben werden.

Wenn man die tatsächlich durchgeführten Verfahren zur Laugung von Uranerzen mit hochkonzentrierter Schwefelsäure genauer betrachtet, erkennt man, daß <>o das Erz auf eine Körnung von höchstens 800 μπι pulverisiert wird, daß die Schwefelsäure in einer Menge von etwa 65 kg H2SO4/t Erz verwendet wird und daß zum Erzielen einer einheitlichen Vermischung des Erzes und der Schwefelsäure 100 bis 1501 Schwefelsäure^- b5 sung/t Erz erforderlich sind.

Bei einem Mischungsverhältnis unter 1001 Schwefelsäurelösung/t Erz hat die mit dem Erz vermischte Schwefelsäurelösung eine Sehwefelsäurekonzentration über 650 g/l, so daß ein stärkeres Laugen mit höherkonzentrierter Schwefelsäure möglich wird. Beim Behandeln eines Uranerzes, das Ton oder große Mengen von Silikaten enthält, hat die Verwendung von hochkonzentrierter Schwefelsäure den Vorteil daß diese Silikate durch die hochkonzentrierte Schwefelsäure entwässert und dadurch fixiert werden, so daß die Fest-Flüssig-Trennung nach dem Laugen sehr vereinfacht wird. Bei Verwendung von weniger als 1001 Schwefelsäure/t Erz ist es jedoch schwierig, das Erz und die Schwefelsäure einheitlich miteinander zu vermischen, so daß die Ausbeute des durch Extraktion gewonnenen Urans nicht erhöht, sondern vermindert wird.

Wenn das vorgenannte Mischungsverhältnis höher ist als 1501 Schwefelsäure/t Erz, ist es relativ leicht, das Erz und die Schwefelsäure einheitlich miteinander zu vermischen. Da die Schwefelsäure aber verdünnt ist und die Schwefelsäurekonzentration unter 430 l/t beträgt, dauert das Laugen lange und wird die Uranausbeute herabgesetzt.

Aus den vorstehend genannten Gründen wählt man in den verbesserten bekannten Verfahren das vorstehend angegebene Mischungsverhältnis im Bereich von 100 bis 150 l/t. Durch diese Begrenzung des Mischungsverhältnisses auf den genannten Bereich wird aber die kontinuierliche Arbeitsweise oft sehr erschwert. Bei einem Mischungsverhältnis in diesem Bereich kommt es häufig vor, daß das Erz eine sehr hohe Viskosität besitzt und leicht an dem Rührer oder der Innenwandung der Wärmebehandlungseinrichtung anhaftet, so daß das Erz in der Vorrichtung nicht mehr fließen kann. Da ein Mischungsverhältnis von 100 bis 150 I/t einer Schwefelsäurekonzentration von 650 bis 430 g/l der Schwefelsäurelösung entspricht, bewirkt die Säure eine starke Korrosion an dem Rührer oder der Wärmebehandlungseinrichtung. Infolgedessen sind teure, korrosionsbeständige Werkstoffe für die Laugungsanlage erforderlich und es entstehen hohe Kosten für die Instandhaltung und Instandsetzung dieser Anlage.

In dem verbesserten üblichen Laugungsverfahren mit starker Säure geht der größte Teil der beim Laugen erzeugten Wärme verloren. Daher wird eine Wärmemenge, die der Differenz zwischen der zur Wärmebehandlung des Erzes erforderlichen Wärmemenge und der durch die Verdünnung der Schwefelsäure erzeugten Wärmemenge entspricht, entweder durch Vorerhitzen des Erzes oder mit Hilfe einer zusätzlichen Wärmequelle zugeführt. Es wird somit sowohl die infolge der Verdünnung der konzentrierten Schwefelsäure mit dem in dem Erz enthaltenen Wasser erzeugten Wärme als auch die Reaktionswärme nicht genügend wirksam verwertet.

Es ist angegeben worden, daß beim Laugen eines kalkreichen Erzes mit Schwefelsäure ein Calciumcarbonatgehalt von höchstens 5—6% zulässig ist. Aus diesem Grunde werden kalkreiche Erze gewöhnlich alkalisch mit einer Lösung von Natriumcarbonat od. dgl. gelaugt. Dieses Verfahren bedingt aber sehr hohe Investitionsund Betriebskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die bei der Laugung erzeugte Reaktionswärme zur Wärmebehandlung verwendet und eine hochkonzentrierte Frischlauge mit hohem Wirkungsgrad in kurzer Zeit erhalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die

Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Zur Durchführung des Verfahrens schlägt die Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 3 vor.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bzw. 4 und 5 enthalten.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine sehr einheitliche Vermischung des pulverisierten Erzes und des zur Extraktion verwendeten Laugungsmittels erzielt werden kann, wenn aus dem pulverisierten Erz kontinuierlich mehrere kontinuierliche Einheitsschichten von vorher bestimmter Dicke gebildet und in zahlreichen Stufen übereinandergeschichtet werden und das zur Extraktion verwendete Laugungsmittel kontinuierlich auf der Oberfläche jeder Schicht verteilt wird. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Einheitsschichten in einer Dicke gebildet, die eine einheitliche Vermischung des Erzes mit dem Lösungsmittel gestattet, und werden diese Schichten kontinuierlich und statisch übereinandergeschichtet, bis die gewünschte Gesamtdicke erreicht ist. Auf diese Weise kann man auch eine große Erzmenge, aus der eine große Anzahl von Einheitsschichten gebildet wird, mit Hilfe einer einfachen Vorrichtung einheitlich mit dem Lösungsmittel vermischen und Uran oder ein anderes in dem Erz enthaltenes Metall kontinuierlich mit hohem Wirkungsgrad gewinnen.

Selbst wenn in dem Verfahren gemäß der Erfindung das Mischungsverhältnis von Lösungsmittel zu Erz niedriger ist als 100/1/t — dies ist in den üblichen Verfahren der untere Grenzwert, bei dem noch ein einheitliches Vermischen von Erz und Laugungsmittel möglich ist — kann man die Reaktionswärme einwandfrei speichern und zur Wärmebehandlung des Erz verwenden, wenn man Einheitsschichten in einer Dicke bildet, die noch eine einheitliche Vermischung ermöglicht, das Erz in jeder dieser Einheitsschichten mit einem hochkonzentrierten Laugungsmittel mischt, und diese Einheitsschichten übereinanderschichtet. Auf diese Weise kann man die Ausbeute des durch die Extraktion gewonnenen Urans oder sonstigen Metalls beträchtlich erhöhen und die nach dem Laugen durchgeführte Fest-Flüssig-Trennung stark verbessern. Dadurch wird es möglich, eine hochkonzentrierte Frischlauge mit einer hohen Metallausbeute mit Hilfe einer sehr kurzen Laugung und eines einfachen Filtrierverfahrens zu gewinnen.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile können wie folgt zusammengefaßt werden:

(1) Die Laugung kann in viel kürzerer Zeit, etwa 10 min bis 3 h, je nach der Beschaffenheit des Erzes, durchgeführt werden als bei den üblichen Laugungsverf ahren und die Uranausbeute kann erhöht werden. Dies ermöglicht beträchtfiche Einsparungen an Anlagen- und Betriebskosten.

(2) Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich sehr gut zur Gewinnung von Uran nicht nur aus gewöhnlichen sondern auch aus schwer schmelzbaren Uranerzen, ferner aus tonhaltigen und kaltreichen Uranerzen und ermöglicht eine viel leichtere Durchführung der Fest-Flüssig-Trennung nach dem Laugen. Es kann durch einfaches Filtrieren eine Frischlauge mit hoher Urankonzentration mit hohem Wirkungsgrad gewonnen werden.

(3) Selbst bei einem sehr niedrigen Mischungsverhältnis von Schwefelsäure zu Erz kann man einen sehr hohen Durchmischungsindex Ms (etwa 95%), d. h. eine im wesentlichen vollständige Durchmischung erzielen. Ferner kann nach dem Mischen und Übereinanderschichten eine Schwefelsäurekonzentration bis zu etwa 1300 g/l (78% H₂SO₄) aufrechterhalten und kann ein genügender Wärmebehandlungseffekt erzielt werden. Man kann daher durch eine Laugung von 10 min bis 3 h je nach der Beschaffenheit des Erzes eine Uranausbeute von 98 bis 99% erzielen.

(4) Die Konzentration der in den übereinanderge-K) schichteten Einheitsschichten gleichmäßig verteilten Schwefelsäure ist höher als 70% H₂SO₄. Daher wird kein besonders korrosionsbeständiger Werkstoff benötigt.

(5) Die Wärmebehandlung kann während 10 min bis 3 h bei etwa 9C bis 120⁰C durchgeführt werden, wobei infolge des Übereinanderschichtens der Einheitsschichten die Verdünnungs- und Reaktionswärme wirksam gespeichert und verwertet wird. Selbst bei einem Zusatz nur einer kleinen Schwefelsäuremenge können daher die gewünschten Wirkungen erzielt werden, wenn man das Erz nur wenig vorerhitzt. Die wirksame Verwertung der Wärme führt zu einer beträchtlichen Brennstoffeinsparung.

(6) Das Erz kann bei einer Schwefelsäurekonzentra-2:j tion von etwa 1300 g/l wärmebehandelt werden.

Dadurch werden seine Filtrationseigenschaften stark verbessert, so daß eine Frischlauge mit hoher Urankonzentration und einer Uranausbeute über 98% gewonnen werden kann.

jo (7) Wenn ein Uranerz mit hohem Calciumcarbonatgehalt gelaugt wird, setzt man für den Verbrauch durch das Calciumcarbonat eine zusätzliche Menge Schwefelsäure zu. Diese zusätzliche Schwefelsäure erzeugt ebenfalls Verdünnungswärme und Reaktionswärme und wird

J5 daher zur zusätzlichen Wärmeerzeugung ausgenutzt.

(8) Die Anlagekosten und die Betriebskosten sind niedriger als bei den üblichen Verfahren.

(9) Das Verfahren eignet sich sehr gut für die Prozeßsteuerung.

(10) Das Verfahren kann allgemein auf die Gewinnung von Metallbestandteilen nicht nur aus Uranerzen, sondern auch aus anderen Nichteisenmetallerzen, wie Kupfer-, Nickel- und Vanadiumerzen, angewendet werden. Mit gutem Erfolg ist es auch auf die Gewinnung von Uran aus Schlacke anwendbar, die beim Schmelzen von Kupfer- und Golderzen anfällt, sowie auf die Urangewinnung aus Phosphatmineralien und auf die Verarbeitung von geringwertigen Uranerzen.

Durch die Anwendung des Verfahrens kann man nicht nur die bei den üblichen Verfahren auftretenden Probleme leicht lösen, sondern darüber hinaus noch weitere Vorteile erzielen. Beispielsweise ist das Verfahren gemäß der Erfindung ein kontinuierliches, statisches Verfahren, in dem die einheitliche Vermischung ohne Einwirkung einer besonderen mechanischen Kraft erzielt wird, und wird die Behandlung kointinuierlich durchgeführt, so daß eine große Menge des geschichteten Erzes in einer Gesamtschicht von jeder gewünschten Dicke behandelt werden kann. Wie vorstehend ausgeführt wurde, ermöglicht das Schichten des Erzes eine Speicherung der Reaktionswärme und die wirksame Verwertung derselben zur Wärmebehandlung des Erzes.
Nachstehend wird das Verfahren gemäß der Erfindung zur Unterscheidung von dem üblichen Laugungsverfahren, in dem ein niedrigkonzentriertes Laugungsmittel verwendet wird, und von dem verbesserten üblichen Laugungsverfahren, in dem ein hochkonzen-

triertes Lösungsmittel verwendet wird, auch als LACL-Verfahren (= Verfahren zum Laugen von geschichtetem Erz mit Säure oder Alkali mit darauffolgender Wärmebehandlung) bezeichnet.

Ein Verfahren zum Laugen von Uranerz nach einem Ausführungsbeispiel wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 zeigt ein Fließschema zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des LACL-Verfahrens gemäß der Erfindung in Anwendung auf das Laugen von Uranerz. Inder

F i g. 2 ist schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses LACL-Verfahrens dargestellt. Dabei bezeichnet 1 einen Vorratsbehälter, 2 eine Zellenradschleuse, 3 eine Verteilerplatte und 4 ein Rohr zur Abgabe von konzentrierter Schwefelsäure. Es ist ein elektromagnetischer Rüttler 5 vorgesehen, der den unteren Teil des Vorratsbehälters rüttelt und dadurch bewirkt, daß an der Innenwandung dieses unteren Teils des Trichters 1 anhaftendes, pulverisiertes Erz herunterfällt. Mit 6 ist ein Förderer bezeichnet. Die Bezugsziffern 2, 3, 4 und 5 sind in der F i g. 2 jeweils nur einmal verwendet. In

F i g. 3 ist je eines der Elemente 2, 3, 4 und 5 genauer dargestellt.

Fig.4 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Nut, die in der Oberfläche der Zellenradschleuse 2 ausgebildet ist, die das pulverisierte Erz in einer vorherbestimmten Menge pro Zeiteinheit abgibt.

Ein pulverisiertes Erz von geeigneter Korngröße wird zunächst in dem Vorratsbehälter 1 gespeichert. Man kann ein trocken pulverisiertes Erz verwenden oder ein Erz, das naßpulverisiert und danach auf einen geeigneten Wassergehalt entwässert worden ist. Von dem Vorratsbehälter 1 wird das Erz an die in F i g. 2 dargestellte Anordnung abgegeben. Im Bedarfsfall kann man den Vorratsbehälter 1 mit einer Einrichtung zur Zugabe eines Oxidationsmittels, einer Einrichtung zum Vorerhitzen des Erzes oder einer Einrichtung zum Einstellen des Wassergehalts des Erzes versehen. Diese Einrichtungen sind nicht dargestellt In dem unteren Teil des Aufgabetrichters 1 sind die kontinuierlich arbeitenden Zellenradschleusen 2 in der erforderlichen Anzahl (fünf in F i g. 2) vorgesehen. Sie bilden eine mehrstufige Aufgabeeinrichtung. Die Zellenradschleusen 2 dienen zur Bildung je einer Einheitsschicht auf dem in F i g. 2 gezeigten Plattenband 6, auf dem diese Einzelschichten in vorherbestimmten Abständen übereinandergeschichtet werden. Bei welcher Dicke der Einzelschicht noch eine einheitliche Vermischung erzielt wird, ist von verschiedenen Bedingungen der Laugung abhängig. Die Dicke jeder Einheitsschicht muß daher entsprechend den Bedingungen des Einzelfalls bestimmt werden. Von Ausnahmefällen abgesehen arbeitet man jedoch gewöhnlich mit einer Dicke von etwa 1 bis 20 cm. In der Mitte jeder Zellenradschleuse 2 ist ein Verteiler für konzentrierte Schwefelsäure vorgesehen. Dieser Verteiler ist so angeordnet, daß ein einheitlicher Oberlauf erzielt wird, entweder weil in der Seitenfläche eine Anzahl von Löchern oder Nuten vorgesehen sind oder weil ein auf der Flüssigkeit schwimmender Schwimmer einen konstanten Druck aufrechterhält Dieser Verteiler kann beispielsweise ein horizontal angeordnetes Rohr 4 aufweisen, das zur Abgabe von konzentrierter Schwefelsäure dient, und eine Verteilerplatte 4. Von einer mit konstanter Liefermenge oder konstantem Abgabedruck arbeitenden Pumpe wird konzentrierte Schwefelsäure aus dem Rohr 4 herausgedrückt und gelangt auf die Verteilerplatte 3, auf der die konzentrierte Schwefelsäure herunterläuft, um dann in einheitlicher Verteilung auf das Erz aufgegeben zu werden. Durch diesen Verteiler wird die Schwefelsäure einheitlich auf einer bestimmten Einheitsschicht des Erzes verteilt, das mit Hilfe der Zellenradschleuse 2 in einer vorherbestimmten Menge pro Zeiteinheit auf den Förderer 6 aufgegeben worden ist. Nach der Verteilung von konzentrierter Schwefelsäure auf dieser untersten Erzschicht wird auf diese von

κι der nächstfolgenden Zellenradschleuse in derselben Dicke eine zweite Einheitsschicht aus Erz aufgegeben und wird auf dieser zweiten Einheitsschicht in der vorstehend beschriebenen Weise konzentrierte Schwefelsäure verteilt. Da jede Zellenradschleuse 2 mit einem

is Schwefelsäureverteiler zusammenwirkt, wird infolge der in der Zeichnung angedeuteten Bewegung des Förderers 6 die erste Einheitsschicht direkt auf das Förderband 6 und jede darauffolgende Einheitsschicht auf eine vorhergehende Einheitsschicht aufgegeben.

Man erhält auf diese Weise eine Gesamtschicht aus übereinandergeschichteten Einheitsschichten in der gewünschten Anzahl, die der Anzahl der Zellenradschleusen 2 entspricht. Jede dieser Einheitsschichten besteht aus einem einheitlichen Gemisch aus Erz und Schwefelsäure. Diese geschichtete Gesamtschicht wird auf dem Förderer 6 in der Pfeilrichtung gefördert. Auf dem Förderer 6 wird das einheitliche Gemisch aus Erz und konzentrierter Schwefelsäure wärmebehandelt. Die Dauer der Wärmebehandlung ist von der Art des Erzes und anderen Faktoren abhängig, beträgt jedoch im allgemeinen etwa 10 min bis 3 h. Gemäß der F i g. 1 wird das wärmebehandelte Gut aufgeschlämmt und danach einer Fest-Flüssig-Trennung durch Gegenstromwaschen in einer Filtriereinrichtung unterworfen. Dadurch wird eine Frischlauge gewonnen. Der anfallende Abfallsand wird verworfen.

Das Mischungsverhältnis von Schwefelsäure zu Erz wird je nach den Betriebsbedingungen gewählt. Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß selbst bei einem sehr niedrigen Mischungsverhältnis von z. B. 80 1 oder weniger pro t Erz eine einheitliche Vermischung möglich ist so daß trotz Beimischung eines hochkonzentrierten Laugungsmittels zu dem Erz eine Wärmebehandlung durchgeführt werden kann. Dieses Merkmal ermöglicht eine höhere Ausbeute des durch die Extraktion gewonnenen Urans oder anderen Metalls und verbessert die nach dem Laugen durchgeführte Fest-Flüssig-Trennung beträchtlich. Man kann daher die Laugungszeit verkürzen und durch eine einfache

so Filtration eine hochkonzentrierte Frischlauge in hoher Ausbeute gewinnen. Dies stellt einen großen Vorteil dar.

Durch Berechnungen ist bestätigt worden, daß das

Verfahren gemäß der Erfindung mit wirtschaftlichem Vorteil auch auf kalkreiche Erze angewendet werden kann. Beim Laugen von kalkreichem Uranerz mit Schwefelsäure wird im allgemeinen infolge des Vorhandenseins von Ca++ zusätzlich SO₄— verbraucht Aus diesem Grunde wird gefordert, daß der Calchimcarbonatgehalt 5 bis 6% nicht überschreiten solL Daher hat man angenommen, daß man ein Erz mit höherem Kalkgehalt vorteilhaft mit Alkali laugt Berechnungen haben jedoch bestätigt, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Laugung mit Schwefelsäure selbst bei einem Calchimcarbonatgehalt bis zu etwa 14% vorteilhaft ist Wenn man in diesem Fall konzentrierte Schwefelsäure im Überschuß zugibt, kann man die Wärmebehandlung des Erzes durch die Verdünnungswärme und durch die Reaktionswärme unterstützen.

ίο

Ein weiterer durch die Erfindung ermöglichter Vorteil besteht darin, daß die durch die Hydratationsreaktion zwischen dem in dem Erz enthaltenen Wasser und der konzentrierten Schwefelsäure erzeugte Wärme wirksam verwertet werden kann.

Die Verdünnungswärme, die erzeugt wird, wenn konzentrierte Säure in einer Menge von 158 kg/t Erz, etwa 1600 Mol H₂SO₄A Erz, zu einem Erz mit einem Wassergehalt von 3,7%, etwa 2000 Mol H₂CVt Erz zugesetzt wird, wird mit 119 360 kj/t Erz berechnet. Dies wird nachstehend erläutert.

Berechnungsbeispiel:

AH= 74,6 kJ/Mol H₂SO₄ (in 200 Mol Wasser)
2000 Mol H₂CVt Erz + 1600 Mol H₂SO₄
(konzentrierte Schwefelsäure)

Wenn man 1 t Erz auf 10 Schichten aufteilt, enthält jede Schicht 200 Mol H₂O und wird eine maximale Verdünnungswärme von 74,6 kJ/Mol H₂SO₄ erzielt.

Die Gesamtwärmemenge kann daher wie folgt berechnet werden:

Gesamtwärmemenge =

74,6 kj χ 1600 Mol H₂SO₄
119 360kJ/tErz

Es sei nun angenommen, daß das Erz eine spezifische Wärme von etwa 838 kj/t Erz hat. Dann entspricht die vorstehend errechnete Gesamtwärmemenge theoretisch einer Erwärmung von etwa 140⁰C. Da diese Hydratationsreaktionswärme infolge des Übereinanderschichtens von kontinuierlichen Erzschichten wirksam gespeichert wird, braucht von außen fast keine zusätzliche Wärme zugeführt werden und genügt es, nur das Ausgangserz etwas vorzuerhitzen, damit eine Wärmebehandlung bei Temperaturen bis zu etwa 120° C durchgeführt werden kann. Infolgedessen kann die Vorrichtung sehr vereinfacht und können große wirtschaftliche Vorteile erzielt werden.

Vorstehend wurden das Verfahren und die Vorrichtung vor allem an Hand der Laugung von Uranerzen beschrieben. Wenn man ein zur Extraktion geeignetes Laugungsmittel in Form einer anorganischen Säure, beispielsweise der Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure, oder einer organischen Säure oder eines alkalischen Laugungsmittels, z. B. einer Lösung von Natriumcarbonat, Ammoniumcarbonat oder Ammoniak, oder eines organischen Lösungsmittels, beispielsweise einer Aminlösung, verwendet, kann man das Verfahren allgemein auf die Gewinnung von Metallbestandteilen nicht nur von Uranerzen, sondern auch von Nichteisenmetallerzen, wie Nickel-, Kupfer- und Vanadiumerzen, verwenden. Man kann das Verfahren mit gutem Erfolg auch auf die Gewinnung von Uran aus Schlacke anwenden, die beim Schmelzen von Gold- oder Gold- oder Kupfererzen anfällt, oder zum Gewinnen von Uran aus phosphathaltigem Gestein oder zum Verarbeiten von geringwertigen Uranerzen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse von Versuchen angegeben, in denen Uranerze nach dem erfindungsgemäßen LACL-Verfahren (mit fünf übereinandergeschichteten Schichten) und nach dem üblichen Laugungsverfahren mit hochkonzentrierter Säure verarbeitet wurden.

Tabelle 1	-400	Fe
	-420	5740
Teil A - Übliches Laugungsverfahren mit hochkonzentrierter Säure		1521
Erz	0,134	26,5
Menge, g	0,078
Korngröße, [am	0,074
Bestandteile, %	1,435
U₃O₈	10,3
Cu	3,7 (37 kg H₂O/t Erz)
V	5 kg/t Erz
Fe	158 kfe/t. Erz¹)
CaCO₃	85,9 l/t Erz
H₂O	übliches Mischverfahren
Oxidationsmittel (NH₄NO₃)	122,9 l/t Erz
Zusätzliche Schwefelsäuremenge (spez. Gew. 1,840)	1286 g/I (76 % H₂SO₄)
Verhältnis zusätzliche Schwefelsäure : Erz	3 h bei 120'¹C
Mischverfahren	Erz : Wasser = 50:50
Mischungsverhältnis	Horizontalfiltration
Konzentration der beigemischten Schwefelsäure	U₃O₈ Cu V
Wärmebehandlung	536 312 296
Aufschlämmen bei 50"C	470 310 182
Fest-Flüssig-Trennung	87,7 99,4 61,5

Gehalt im Aufgabegut in mg
Gehalt in Frischlauge in mg
Ausbeute, %

11

Fortsetzung

28 38 070

400

Schwefelsäure wird

12

50

2045 mg

) zugesetzt.

Beispiel 2

Übliches Laugungs

LACL-Verfahren gemäß der

Teil B - LACL-Verfahren gemäß

400

schicht verteilt

903 mg

verfahren mit niedrig

Erfindung

Erz

-420

122,9 l/t Erz

922 mg

In den vorstehend beschriebenen Versuchen betrug wegen der ungenügenden Dämniwirkung die gemessene Er

konzentrierter Säure

Menge, g

der Erfindung

Schwefelsäure 1286 g/l

400

6182 mg

wärmung nur etwa 70 C.

Andere Versuchsergebnisse wurden erhalten, wenn anstelle der im Beispiel 1 angegebenen Uranerze ein anderes

Korngröße, μτη

0,134

(76 % H₂SO₄)

400

Uranerz nach dem LACL-Verfahren gemäß der Erfindung (mit 5 übereinandergeschichteten Einheitsschichten)

400

Bestandteile, %

0,078

3 h bei 120°

-420

2010 mg

und nach dem üblichen Laugungsverfahren mit niedrigkonzentrierter Säure verarbeitet wurde.

-600 + 63

U₃O₈

0,074

Erz : Wasser = 50

853 mg

Tabelle 2

% mg

Cu

1,435

Horizontalfiltration

0,215

582 mg

0,133 452

V

10,3

0,095

2554 mg

2,29

Fe

3,7

536 mg

0,097

CaCO₃

(37 kg H₂OA Erz)

312 mg

0,650

98,3 %

Erz

H₂O

5 kg/t Erz

296 mg

14,1

94,5 %

Menge, g

(spez. Gew. 1,840) 158 kg/t Erz⁴)

5740 mg

3,5

63,1 %

Korngröße, μτη

Oxidationsmittel (NH₄NO₃)

Verhältnis zusätzliche Schwefelsäure : Erz 85,9 l/t Erz

(35 kg/t Erz)

41,3 %

Bestandteile

Zusätzliche Schwefelsäuremenge

Mischverfahren

535 mg

5 kg/t Erz

U₃O₈

289 mg

196 kg/t Erz⁵)

Erz zum Auslaugen des Urans (Gehalt an freiem SO₄'" nach dem Laugen 10 g/l) wurden

CaCO₃

Mischungsverhältnis

190 mg

106,5 l/t Erz

zum Verbrauch durch das CaCO₃ 103 kg/t Erz (') und ⁴)) bzw. 141 kg/t Erz (⁽

Konzentration der beigemischten

1741 mg

gleichmäßig auf jede Einheits-

') Verdünnungswärme: 74,6 kJ/Mol H₂SO₄ (in 200 ml Wasser).

Wärmebehandlung³)

99,8 %

141,5 l/t Erz

Aufschlämmen bei 50 C

92.6 %

1385 g/l

Fest-Füssig-Trennung

64,2 %

(79 % H₂SO₄)

Gehalt im Aufgabegut

30,3 %

3 h bei 120°

U₃O₈

Cu

V

Fe

Gehalt in Frischlauge

U₃O₈

Cu

V

Fe

Ausbeute

U₃O₈

Cu

V

Fe

Anmerkungen

'), ⁴), ⁵) Zusätzlich zu 55 kg H₂SO₄A

I

■^v-tij;

'"Y^:

I

I '

I

Fortsetzung

	Hierzu 3 Blatt	Übliches Laugungs	LACL-Verfahren gemäß der	440
	verfahren mit niedrig	Erfindung	26
	konzentrierter Säure		(379 g x 0,007 %)
Oxidationsmittel
(NH₄NO₃)	5 kg/t Erz	5 kg/t Erz	466
Wasser	956,5 l/t Erz	36,5 l/t Erz	452
Zusätzl. Schwefelsäuremenge	80 kg/t Erz	80 kg/t Erz
	(43,5 l/t Erz)	(43,5 l/t Erz)	97,3 %
Verfahren zum Mischen von Schwefelsäure und Erz	Aufschlämmen durch	gleichmäßig auf jede Ein	94,4 %
	Rühren	heitsschicht verteilen
Mischungsverhältnis	100 l/t Erz	80 I/t Erz
Konzentration der beigemischten Schwefelsäure	80 g/l	1000 g/1
Laugungsverfahren	Rühren	LACL-Verfahren
Laugungszeit	24 h	3 h (Wärmebehandlung)
Laugungstemperatur	50⁰C	120⁰C
Fest-Flüssig-Trennung	Horizontalfiltration (vierstufige Gegenstrom-Dekanta
	tion)
U₃O₈-Gehalt
in Frischlauge, mg	370
im Rückstand, mg	104
	(386 g X 0,0027 %)
im Ausgangsgut
berechnet, mg	474
gemessen, mg	452
Ausbeute in Frischlauge, bezogen auf
gemessenen Gehalt im Ausgangsgut	81,9 %
berechneten Gehalt im Ausgangsgut	78,1 %
Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von Metallen, insbesondere Uran, aus Erzen durch Laugen der Erze ohne mechanische Vermischung von Erz und Laugungsmittel sowie Aufschlämmung der Mischung und Abtrennung der Lauge, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abgabe einer festgelegten Menge an pulverisiertem Erz pro Zeiteinheit mittels einer Dosiervorrichtung in je einer Stufe mehrere Erzschichten mit einer Dicke von 1 bis 20 cm auf einer Unterlage gebildet und fortbewegt werden, daß auf die Oberfläche dieser Erzschichten ein übliches Laugungsmittel in einer vorher bestimmten Menge pro Zeiteinheit kontinuierlich und einheitlich verteilt wird, daß anschließend mehrere dieser Schichten kontinuierlich übereinander geschichtet werden und in bekannter Weise eine übliche Wärmebehandlung, sowie anschließend eine Aufschlämmung und Abtrennung der Lauge durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzschichten mittels einer sich bewegenden Dosiervorrichtung auf einer ortsfesten Unterlage ausgebildet werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung (6) für pulverisiertes Erz, durch mehrere über der Fördereinrichtung angeordnete Aufgabeeinrichtungen zur kontinuierlichen Abgabe von pulverisiertem Erz, wobei die erste Aufgabeeinrichtung über der Fördereinrichtung angeordnet ist und die darauffolgenden Aufgabeeinrichtungen in vorherbestimmten Horizontalabständen voneinander angeordnet und aufwärts gestaffelt sind, die Aufgabeeinrichtungen unter der Austrittsöffnung je eines Trichters und diese Trichter ihrerseits im Unterteil eines Vorratsbehälters (1) für pulverisiertes Erz angeordnet sind, und durch Ltugungsmittelverteiler (4), die den Aufgabeeinrichtungen zugeordnet und jeweils zwischen zwei einander benachbarten Aufgabeeinrichtungen angeordnet sind, um ein Laugungsmittel auf je eine von mehreren kontinuierlichen Einzelschichten zu verteilen, wobei unmittelbar nach der Verteilung des Laugungsmittels auf eine der Einzelschichten diese mit einer weiteren Einzelschicht in Berührung gebracht wird, so daß auf der sich bewegenden Fördereinrichtung eine Schicht gebildet wird, die aus mehreren übereinandergeschichteten Einzelschichten besteht.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine feste Unterlage, durch welche mehrere bewegliche Aufgabeeinrichtungen zur kontinuierlichen Abgabe von pulverisiertem Erz jeweils in einer vorherbestimmten Menge pro Zeiteinheit, wobei die erste Aufgabeeinrichtung über der festen Unterlage angeordnet ist, und die darauffolgenden Aufgabeeinrichtungen in vorherbestimmten Horizontalabständen voneinander angeordnet und aufwärts gestaffelt sind, die Aufgabeeinrichtungen unter der Austrittsöffnung je eines Trichters und diese Trichter ihrerseits im Unterteil eines Vorratsbehälters für pulverisiertes Erz angeordnet sind, und durch Laugungsmittelverteiler, die den Aufgabeeinrichtungen zugeordnet und jeweils zwischen zwei benachbarten Aufgabeeinrichtungen angeordnet sind, um ein Laugungsmittel auf je eine von mehreren kontinuierlichen Einzelschichten zu verteilen, wobei unmittelbar nach der VerteiluEg des Lösungsmittels auf eine der Einzelschichten diese mit einer weiteren Einzelschicht in Berührung gebracht wird, so daß eine Schicht gebildet wird, die aus mehreren übereinandergeschichteten Einzelschichten besteht

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabeeinrichtungen aus je einer Zellenradschleuse (3) bestehen und daß jeder Laugungsmittelverteiler ein horizontales Rohr (4) besitzt, das in seiner Wand mit einer Austrittsöffnung für Laugungsmittel versehen ist, sowie eine Verteilerplatte (3), auf der das aus dem Rohr übergelaufene Laugungsmittel in gleichmäßiger Verteilung zu der darunter befindlichen Einzelschicht aus pulverisiertem Erz hin abwärts fließt