FR2716683A1 - Uranium extraction process. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne ltextrac.ion d'uranium, en particulier à partir de son minerai, au moyen d'une méthode de préparation par lessivage acide ou alcalin. The present invention relates to the extraction of uranium, in particular from its ore, by means of a preparation method by acid or alkaline leaching.
On connaît bien deux procédés de lessivage pour l'extraction d'uranium à partir de son minerai. Le premier procédé est le procédé de lessivage alcalin ou au carbonate et le second procédé est le procédé d'extraction acide. Two leaching processes are well known for extracting uranium from its ore. The first process is the alkaline or carbonate leaching process and the second process is the acid extraction process.
Le procédé de lessivage alcalin a été décrit par A.R. Burkin dans "Extractive Metallurgy of Uranium" et suit la voie suivante:
UO2+Ȯ2UO3 (1)
U03 + 3Na2CO3 + H2Oi Na4UO2(CO3)3 + 2NaOH (2)
2Na4UO2(CQ3+6NaOH- > Na2U2O7+6Na2CO3 + 3H2O (3)
Ce procédé est très sélectif et est donc adopté de préférence dans les cas où le minerai d'uranium requiert une forte consommation d'acide. L'uranium est recueilli, par ce procédé, par précipitation du diuranate de sodium qui est filtré et séché, et exporté pour la suite du procédé.The alkaline leaching process has been described by AR Burkin in "Extractive Metallurgy of Uranium" and follows the following route:
UO2 + Ȯ2UO3 (1)
U03 + 3Na2CO3 + H2Oi Na4UO2 (CO3) 3 + 2NaOH (2)
2Na4UO2 (CQ3 + 6NaOH-> Na2U2O7 + 6Na2CO3 + 3H2O (3)
This process is very selective and is therefore preferably adopted in cases where the uranium ore requires a high consumption of acid. The uranium is collected, by this process, by precipitation of sodium diuranate which is filtered and dried, and exported for the rest of the process.
Cependant, malgré les avantages apportés par le procédé de lessivage alcalin, du point de vue d'une réduction de la sélectivité et de la corrosion, il présente d'importants inconvénients, en ce qui concerne les coûts, par rapport au procédé de lessivage acide, dans la mesure où il est nécessaire que le minerai soit finement broyé. De plus, les réactifs au carbonate sont coûteux. However, despite the advantages brought by the alkaline leaching process, from the point of view of a reduction in selectivity and corrosion, it has significant disadvantages, as regards costs, compared to the acid leaching process , since it is necessary that the ore is finely ground. In addition, carbonate reagents are expensive.
Pour cette raison, la méthode de préparation la plus employée au niveau mondial actuellement est la voie acide, qui est la suivante:
Fe+H2SO4O- > Fe2++SO42-+H2 (4)
MnO2+2H2SO4+2Fe2+e2Fe3t +Mn2+2H2O+2SO42- (5)
UO2+2Fe3+UO22+ +Fe2+ (6) UO3+2H+UQ+H2O +H2O (7)
Dans cette voie, dans le cas de minerais à base d'oxydes tels que l'uraninite et la pechblende, L'oxyde d'uranium est attaqué par des ions ferriques qui sont engendrés par l'oxydation d'ions ferreux générés par la dissolution du fer présent dans le minerai d'uranium par l'acide, généralement de l'acide sulfurique, bien que d'autres acides minéraux, tels que l'acide nitrique ou l'acide chlorhydrique puissent être utilisés à cet effet. Une autre source de fer est constituée par les matériaux de broyage permettant de broyer le minerai d'uranium pour lui donner une taille adaptée au lessivage. Cette attaque convertit les ions U(IV) présents dans le minerai en ions
U(VI) sous forme de cations d'uranyle (UO2 +) solubles, qui sont susceptibles d'être recueillis par extraction avec un solvant ou par toutes autres opérations adaptées. For this reason, the most widely used preparation method worldwide is the acid route, which is as follows:
Fe + H2SO4O-> Fe2 ++ SO42- + H2 (4)
MnO2 + 2H2SO4 + 2Fe2 + e2Fe3t + Mn2 + 2H2O + 2SO42- (5)
UO2 + 2Fe3 + UO22 + + Fe2 + (6) UO3 + 2H + UQ + H2O + H2O (7)
In this way, in the case of ores based on oxides such as uraninite and pechblende, Uranium oxide is attacked by ferric ions which are generated by the oxidation of ferrous ions generated by the dissolution iron present in uranium ore by acid, usually sulfuric acid, although other mineral acids, such as nitric acid or hydrochloric acid can be used for this purpose. Another source of iron is the grinding materials used to grind the uranium ore to give it a size suitable for leaching. This attack converts U (IV) ions present in the ore into ions
U (VI) in the form of soluble uranyl cations (UO2 +), which are capable of being collected by extraction with a solvent or by any other suitable operation.
Actuellement, I'oxydation d'ions ferreux en ions ferriques est réalisée par addition, dans le circuit de lessivage, de pyrolusite (MnO2), de chlorate de sodium ou d'autres composants oxydants métalliques. L'introduction de ces-oxydants présente de réelles difficultés. Premièrement, la pyrolusite peut être coûteuse ou doit être finement broyée pour garantir l'efficacité du procédé. En conséquence, les usines de traitement de l'uranium peuvent être amenées à dépenser des sommes élevées pour le pyrolusite ou doivent comporter des installations de broyage qui mobilisent beaucoup de capitaux, afin de réaliser le broyage. Dans certaines mines d'uranium, il est nécessaire de broyer jusqu'au niveau 80%, passant 0,074 mm. Ce broyage est, naturellement, très coûteux et les producteurs d'uranium seraient très avantagés s'il pouvait être évité. Deuxièmement, la pyrolusite introduite du manganèse ou un élément non valorisable dans le procédé de lessivage. Outre le fait qu'il ne peut être valorisé, le manganèse subit des réactions secondaires indésirables qui réduisent l'efficacité du procédé et qui peuvent affecter l'efficacité d'un procédé d'extraction au solvant pour récupérer l'uranium. Dans le cas du chlorate de sodium, les dépenses engendrées par l'existence de réactions secondaires indésirables constituent une raison suffisante pour éviter l'utilisation de ce produit. En particulier, les ions chlorate ont tendance à se dégrader en ions chlorure qui peuvent attaquer les électrodes employées pour l'extraction électrolytique de cuivre ou d'autres métaux en aval du circuit de lessivage. Currently, the oxidation of ferrous ions to ferric ions is carried out by adding, in the leaching circuit, pyrolusite (MnO2), sodium chlorate or other metallic oxidizing components. The introduction of these oxidants presents real difficulties. First, pyrolusite can be expensive or must be finely ground to guarantee the efficiency of the process. As a result, uranium processing plants may have to spend large sums on pyrolusite or must have crushing facilities that mobilize a lot of capital in order to perform the crushing. In some uranium mines, it is necessary to grind up to the 80% level, passing 0.074 mm. This crushing is, of course, very expensive and uranium producers would be very advantageous if it could be avoided. Second, the pyrolusite introduced from manganese or a non-recoverable element in the leaching process. In addition to the fact that it cannot be recovered, manganese undergoes undesirable side reactions which reduce the efficiency of the process and which can affect the efficiency of a solvent extraction process to recover uranium. In the case of sodium chlorate, the expense caused by the existence of undesirable side reactions is reason enough to avoid the use of this product. In particular, chlorate ions tend to degrade into chloride ions which can attack the electrodes used for the electrolytic extraction of copper or other metals downstream of the leaching circuit.
Malgré la nature défavorable des oxydants employés actuellement dans l'industrie, on continue à les utiliser car d'autres oxydants ne favorisent pas la conversion nécessaire d'uranium tétravalent en uranium hexavalent, ou nécessitent un équipement très coûteux pour permettre leur emploi. Despite the unfavorable nature of the oxidants currently used in the industry, they continue to be used because other oxidants do not promote the necessary conversion of tetravalent uranium to hexavalent uranium, or require very expensive equipment to allow their use.
La présente invention a donc pour but de proposer un procédé d'extraction d'uranium permettant l'utilisation d'oxydants économiques, inconnus jusqu'à présent. The present invention therefore aims to provide a method of extracting uranium allowing the use of economic oxidants, unknown until now.
Dans ce but, la présente invention propose, selon un premier aspect, un procédé d'extraction d'uranium à partir d'un matériau contenant de l'uranium, au moyen d'un procédé de lessivage comprenant la dissolution dudit matériau, cette dissolution étant catalysée par un agent catalytique. To this end, the present invention proposes, according to a first aspect, a method of extracting uranium from a material containing uranium, by means of a leaching process comprising the dissolution of said material, this dissolution being catalyzed by a catalytic agent.
Le procédé de lessivage peut comprendre, par exemple, un lessivage à l'acide, au moyen d'un acide tel que l'acide sulfurique ou l'acide de Caro, ou un lessivage à l'alcalin, au moyen d'un agent alcalin, par exemple un carbonate alcalin. The leaching process may include, for example, acid leaching, using an acid such as sulfuric acid or Caro acid, or alkaline leaching, using an agent alkaline, for example an alkaline carbonate.
Selon un deuxième aspect, la présente invention propose un procédé d'extraction d'uranium à partir d'un matériau contenant de l'uranium, au moyen d'un procédé de lessivage à l'acide, comprenant la dissolution du minerai d'uranium présent dans le matériau contenant de l'uranium par des ions ferriques, ces ions ferriques étant engendrés par l'oxydation d'ions ferreux, dont au moins unepartie est formée par réaction de l'acide avec le fer ou un minerai contenant du fer présent dans le matériau contenant de l'uranium, cette oxydation étant catalysée par un agent catalytique afin de permettre, ainsi, l'obtention d'un taux effectif d'ions ferriques par rapport aux ions ferreux, afin de permettre une dissolution substantielle du minerai d'uranium. According to a second aspect, the present invention provides a method of extracting uranium from a material containing uranium, by means of an acid leaching process, comprising dissolving the uranium ore present in uranium-containing material by ferric ions, these ferric ions being generated by the oxidation of ferrous ions, at least part of which is formed by reaction of the acid with iron or an iron-containing ore present in uranium-containing material, this oxidation being catalyzed by a catalytic agent in order to allow, thus, obtaining an effective rate of ferric ions compared to ferrous ions, in order to allow a substantial dissolution of the ore d 'uranium.
Les agents catalytiques adsorbants tels que ceux qui sont à base de carbone, par exemple du charbon actif, et les résines échangeuses d'ions, sont des agents catalytiques particulièrement adaptés et faciles à obtenir pour être utilisés dans le procédé. D'autres agents catalytiques peuvent également être employés. On doit observer que, bien que les ions de métal contaminants soient difficiles et/ou coûteux à extraire de solutions, l'extraction d'agents catalytiques solides, tels que le charbon actif adsorbant, est aussi simple que toute séparation physique ; par exemple par tamisage ou filtration. Catalytic adsorbent agents such as those based on carbon, for example activated carbon, and ion exchange resins, are particularly suitable catalytic agents which are easy to obtain for use in the process. Other catalytic agents can also be used. It should be observed that, although the contaminating metal ions are difficult and / or expensive to extract from solutions, the extraction of solid catalytic agents, such as adsorbent activated carbon, is as simple as any physical separation; for example by sieving or filtration.
Dans un mode de réalisation préféré, les oxydants gazeux, qui sont plus économiques et nuisent moins à l'efficacité du procédé que le chorate et la pyrolusite, mais qui ne sont pas employés actuellement dans l'industrie de l'uranium, tel que l'air, l'oxygène, l'ozone ou un gaz contenant de l'oxygène élémentaire, possédant des propriétés oxydantes, peut être employé à des conditions de pression ambiante, en présence d'un agent catalytique adsorbant tel que le charbon actif. Ces gaz sont avantageux, dans la mesure où on peut utiliser un équipement d'alimentation en gaz classique pour les envoyer dans un récipient de lessivage. In a preferred embodiment, gaseous oxidants, which are more economical and less detrimental to the efficiency of the process than chorate and pyrolusite, but which are not currently used in the uranium industry, such as air, oxygen, ozone or a gas containing elemental oxygen, having oxidizing properties, can be used at ambient pressure conditions, in the presence of an adsorbent catalytic agent such as activated carbon. These gases are advantageous, since conventional gas supply equipment can be used to send them to a leaching container.
Un tel équipement est nettement plus économique qu'un équipement de broyage, et les coûts de fonctionnement peuvent être favorablement comparés aux coûts liés aux oxydants employés d'ordinaire. Un point important réside dans le fait qu'il n'y a pas ou peu d'addition d'ions métalliques contaminants, tels que le manganèse, tels que chlorate ou chlorure de manganèse, dans le procédé de lessivage, et la consommation d'acide, dans le cas de procédés de lessivage à l'acide, peut être réduite du fait que l'on évite des réactions secondaires de dissolution indésirables, et une absorption causée par l'addition d'oxydants métalliques classiques. Such equipment is significantly more economical than grinding equipment, and the operating costs can be favorably compared to the costs associated with oxidants commonly used. An important point is that there is little or no addition of contaminating metal ions, such as manganese, such as chlorate or manganese chloride, in the leaching process, and the consumption of acid, in the case of acid leaching processes, can be reduced by avoiding undesirable secondary dissolution reactions, and absorption caused by the addition of conventional metal oxidants.
De plus, lorsque des oxydants gazeux sont employés, on peut employer un équipement classique d'alimentation en gaz, qui demande moins d'entretien que des installations spécialisées de broyage ou de stockage de produits chimiques, ce qui réduit les investissements. In addition, when gaseous oxidants are used, conventional gas supply equipment can be used, which requires less maintenance than specialized grinding or chemical storage facilities, which reduces investment.
D'autres oxydants pouvant être utilisés sont des oxydants solides choisis, par exemple, parmi le dioxyde de manganèse, les permanganates, les péroxydes, les chlorates, les chlorures, les hypochlorures, les chromates, les dichromates et les persulfates. Des sels d'un métal alcalin, tels que le sodium ou le potassium, peuvent être préférés tout spécialement. Other oxidants which can be used are solid oxidants chosen, for example, from manganese dioxide, permanganates, peroxides, chlorates, chlorides, hypochlorides, chromates, dichromates and persulfates. Salts of an alkali metal, such as sodium or potassium, may be especially preferred.
On notera que la présente invention est plus efficace à l'intérieur d'une certaine plage de potentiel d'oxydo-réduction (POR). L'utilisation d'oxydants solides peut ne pas permettre d'atteindre rapidement la plage de POR requise ; ainsi, les oxydants gazeux, qui permettent habituellement d'atteindre rapidement cette plage, doivent être préférés. Un autre avantage qui peut venir s'ajouter réside dans un meilleur contrôle du procédé de lessivage, car on peut éviter le retard dans l'obtention du POR désiré si l'on emploie des oxydants gazeux. Les deux types d'oxydants peuvent être employés ensemble, de façon avantageuse, si cela est souhaité. It should be noted that the present invention is more effective within a certain range of redox potential (POR). The use of solid oxidants may not allow the required POR range to be reached quickly; thus, gaseous oxidants, which usually allow this range to be reached quickly, should be preferred. Another advantage which can be added lies in better control of the leaching process, since the delay in obtaining the desired POR can be avoided if gaseous oxidants are used. The two types of oxidants can be used together, advantageously, if desired.
Si un oxydant solide est employé, celui-ci peut être introduit directement lors de la phase de lessivage, par l'intermédiaire de l'agent de lessivage ou de la charge d'alimentation, ou également sous la forme d'une solution aqueuse. If a solid oxidant is used, this can be introduced directly during the leaching phase, via the leaching agent or the feedstock, or also in the form of an aqueous solution.
On peut utiliser d'autres sources d'ions ferreux que le fer minéral présent dans le minerai d'uranium. Par exemple, du fer ou des composants ferreux peuvent être ajoutés à la solution de lessivage, mais ceci peut ne pas s'avérer économique, et on préfere en conséquence qu'une quantité d'ions suffisante pour réaliser le procédé soit présente dans le minerai à traiter. Other sources of ferrous ions can be used than mineral iron found in uranium ore. For example, iron or ferrous components may be added to the leaching solution, but this may not be economical, and it is therefore preferred that a sufficient amount of ions to carry out the process be present in the ore treat.
L'invention sera mieux comprise à partir de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, en référence au dessin, dans lequel
la figure l est un diagramme d'un procédé de lessivage à l'acide destiné à l'extraction d'uranium.The invention will be better understood from the following detailed description of a preferred embodiment thereof, with reference to the drawing, in which
Figure 1 is a diagram of an acid leaching process for the extraction of uranium.
En référence à la figure l, un minerai d'uranium comprenant, par exemple, de l'uraninite (dont la formule théorique est UO2) est transporté du puits vers un broyeur giratoire primaire, à partir duquel on recueille le minerai à traiter après un tamisage à une taille inférieure, et est stocké dans un silo à minerai fin. Le refus du minerai est recyclé vers l'étape de broyage. With reference to FIG. 1, a uranium ore comprising, for example, uraninite (whose theoretical formula is UO2) is transported from the well to a primary gyratory crusher, from which the ore to be treated is collected after a sieving to a smaller size, and is stored in a fine ore silo. The refusal of the ore is recycled to the grinding stage.
Le broyage subséquent comprend le broyage du minerai fin dans un broyeur à barres, avec ajout d'eau. La séparation avec un cyclone est ensuite réalisée afin de séparer une couche supérieure qui est épaissie dans un épaississeur, et une couche inférieure qui est envoyée vers l'étape de lessivage. La couche inférieure du cyclone est introduite dans un broyeur à bil;es, afin d'obtenir une réduction supplémentaire de la taille. Subsequent grinding includes grinding the fine ore in a bar mill, with the addition of water. Separation with a cyclone is then carried out in order to separate an upper layer which is thickened in a thickener, and a lower layer which is sent to the leaching step. The bottom layer of the cyclone is introduced into a bilge mill to obtain an additional reduction in size.
Le lessivage est réalisé dans des réservoirs dans lesquels le minerai est agité avec de l'acide sulfurique et un oxydant, en présence d'un agent catalytique adsorbant qui catalyse l'oxydation d'ions ferreux formés par l'attaque par l'acide du fer minéral présent dans le minerai, de composants ferreux présents dans la solution de lessivage ou de fer introduit par les matériaux de broyage, en ions ferriques qui oxydent l'oxyde d'uranium (IV) en cations d'uranyl (UOç+) hexavalents qui sont solubles en solution acide. The leaching is carried out in tanks in which the ore is agitated with sulfuric acid and an oxidant, in the presence of an adsorbent catalytic agent which catalyzes the oxidation of ferrous ions formed by the attack by the acid of the mineral iron present in the ore, ferrous components present in the leaching solution or iron introduced by the grinding materials, into ferric ions which oxidize uranium (IV) oxide into hexavalent uranyl (UOç +) cations which are soluble in acid solution.
Dans une installation de lessivage classique, l'oxydant est du dioxyde de manganèse sous forme pure ou minérale (pyrolusite). Autrement, l'oxydant généralement employé est du chlorate de sodium. De l'air ou de l'oxygène n'ont pas été employés comme oxydants, car leurs taux de dissolution dans une solution acide sont considérés comme trop lents, en solution acide, pour permettre un taux important d'oxydation d'ions ferreux en ions ferriques et, donc, d'uranium tétravalent en uranium hexavalent. In a conventional leaching installation, the oxidant is manganese dioxide in pure or mineral form (pyrolusite). Otherwise, the oxidant generally used is sodium chlorate. Air or oxygen were not used as oxidants, because their dissolution rates in an acid solution are considered too slow, in acid solution, to allow a significant rate of oxidation of ferrous ions in ferric ions and, therefore, uranium tetravalent to hexavalent uranium.
Cette situation peut être changée, grâce au procédé selon l'invention, par l'addition d'un agent adsorbant catalytique, avantageusement du charbon actif, bien que toute résine ou adsorbant présentant une réactivité suffisante puisse également être employé. L'addition de l'agent catalytique adsorbant en quantité adaptée catalyse l'oxydation d'ions ferreux en ions ferriques, en permettant une disponibilité suffisante en solution acide d'oxygène obtenu à partir d'oxydants, comme exposé cidessus et, en particulier, de gaz oxydants tels que l'air, l'oxygène, l'ozone, des gaz contenant de l'oxygène élémentaire, ou des mélanges de ces gaz, afin d'obtenir un potentiel d'oxydo-réduction d'au moins + 300 mV lors du procédé de lessivage à l'acide, et que des taux d'extraction d'uranium économiquement viables soient obtenus. La quantité de charbon actif ajouté qui est la plus souhaitable semble être 10 à 200 g C/t de minerai, de préférence 14 à 70 g/t, mais d'autres additions peuvent être possibles, en fonction du type de minerai et des conditions de fonctionnement des installations. This situation can be changed, thanks to the process according to the invention, by the addition of a catalytic adsorbing agent, advantageously activated carbon, although any resin or adsorbent having sufficient reactivity can also be used. The addition of the adsorbent catalytic agent in a suitable amount catalyzes the oxidation of ferrous ions to ferric ions, allowing sufficient availability of the acid solution of oxygen obtained from oxidants, as described above and, in particular, oxidizing gases such as air, oxygen, ozone, gases containing elemental oxygen, or mixtures of these gases, in order to obtain a redox potential of at least + 300 mV during the acid leaching process, and that economically viable uranium extraction rates are obtained. The amount of activated carbon added that is most desirable appears to be 10 to 200 g C / t of ore, preferably 14 to 70 g / t, but other additions may be possible, depending on the type of ore and the conditions. of operation of the installations.
Cependant, les conditions de pH et de température peuvent affecter l'efficacité du charbon actif et d'autres agents dans la catalyse du procédé de lessivage. En ce qui concerne le pH, une gamme de 0,7 à 2 est acceptable. En dessous d'un pH de 0,7, le carbone peut être dégradé. Au-dessus d'un pH de 2, des métaux de base tels que le cuivre, le plomb, le zinc et la silice se dissolvent, avec d'éventuels effets néfastes. However, pH and temperature conditions can affect the effectiveness of activated carbon and other agents in the catalysis of the leaching process. Regarding pH, a range of 0.7 to 2 is acceptable. Below a pH of 0.7, carbon can be degraded. Above pH 2, base metals such as copper, lead, zinc and silica dissolve, with possible harmful effects.
En ce qui concerne la température, la température peut être maintenue, avec une extraction acceptable, à 30"C ou même à une température inférieure. Un chauffage à des températures supérieures, par exemple à 60"C ou plus; dans les récipients de lessivage, par addition de vapeur vive ou par utilisation de dispositifs de chauffage, peut être employé pour obtenir des cinétiques encore meilleures. With regard to temperature, the temperature may be maintained, with acceptable extraction, at 30 "C or even at a lower temperature. Heating at higher temperatures, for example at 60" C or higher; in leaching vessels, by adding live steam or by using heating devices, can be used to obtain even better kinetics.
Le tableau 1 en annexe permet de distinguer clairement que l'addition de 25g/l de carbone dans une solution acide contenant au total 2 g/l de fer permet d'obtenir un environnement oxydant, mesuré en termes d'E, et conversion d'ions ferreux/ferriques dans le temps, lorsque l'oxygène est introduit selon un taux de 6 1/min, qui est meilleur lorsque l'oxygène est introduit de manière insatisfaisante selon le même taux dans la solution de lessivage, en présence d'une faible quantité ou en quasi-absence de catalyseur. Table 1 in the appendix makes it possible to clearly distinguish that the addition of 25 g / l of carbon in an acid solution containing a total of 2 g / l of iron makes it possible to obtain an oxidizing environment, measured in terms of E, and conversion d ferrous / ferric ions over time, when oxygen is introduced at a rate of 6 1 / min, which is better when oxygen is introduced in an unsatisfactory manner at the same rate into the leaching solution, in the presence of a small amount or almost no catalyst.
TABLEAU 1
Comparaison de la conversion d'ions ferreux en ions ferriques en cas d'addition
de 1,25 g/l et de 25 g/l de charbon actif et de 6 I/min d'oxygène en tant
qu'oxydant 1,25 g/l de charbon actif 25 g/l de charbon actif
Temps (h! IFe(II)1 % conver- , [Fe(ll)] % con vers
sion sion
(mg/L) (Fe(II) en (mg/L) (Fe(ll) en
Fe (III)) Fe (III)
0 2000 0 563 2000 0 563
i 2000 0 578 1714 14,3 628
2 2000 0 598 1350 32,5 663
3 2000 0 599 1036 48,2 668
4 2000 0 608 821 58,95 679
20,5 1930 3,5 649 50 97,5 789
On doit faire observer, à cet égard, que la conversion d'uranium (IV) en uranium (VI) ne peut pas être obtenu de manière économique si le taux de conversion requis et l'importance requise de la conversion d'ions ferreux en ions ferriques ne sont pas obtenus. Ceci dépend du taux de dissolution et de la disponibilité de l'oxydant. TABLE 1
Comparison of the conversion of ferrous ions to ferric ions in the event of addition
1.25 g / l and 25 g / l of activated carbon and 6 I / min of oxygen as
that oxidizing 1.25 g / l of activated carbon 25 g / l of activated carbon
Time (h! IFe (II) 1% conver-, [Fe (ll)]% con vers
sion sion
(mg / L) (Fe (II) in (mg / L) (Fe (ll) in
Fe (III)) Fe (III)
0 2000 0 563 2000 0 563
i 2000 0 578 1714 14.3 628
2 2000 0 598 1350 32.5 663
3 2000 0 599 1036 48.2 668
4 2000 0 608 821 58.95 679
20.5 1930 3.5 649 50 97.5 789
It should be noted in this regard that the conversion of uranium (IV) to uranium (VI) cannot be achieved economically if the required conversion rate and the required amount of conversion of ferrous ions to ferric ions are not obtained. This depends on the dissolution rate and the availability of the oxidant.
Un autre avantage qui peut être obtenu en utilisant le présent procédé réside dans le fait que, en utilisant de la pyrolusite, du dioxyde de manganèse ou du chlorate de sodium, on peut avoir une période, au cours du lessivage, pendant laquelle il n'est pas utile d'introduire ces réactifs. Cette période correspond au moment où les ions ferreux commencent à former une solution suite à l'attaque par l'acide du fer, de la pyrite ou d'autres minéraux contenant du fer dans le minerai d'uranium. Au cours de cette période, l'effet de ces oxydants métalliques sur l'oxydation de l'uranium (IV) est négligeable et peut éventuellement être contreproductif car ils peuvent réagir avec des composants tels que l'hydrogène sulfuré et l'hydrogène émis lors du lessivage à l'acide. Il est clair que ces réactions entraîneraient une consommation de réactif excessive. Ceci ne devrait pas représenter un problème significatif si des oxydants gazeux, comme ceux qui sont préférés dans la présente invention, sont employés. En conséquence, ces oxydants gazeux peuvent, en présence d'un catalyseur, être introduits dès le début du processus de lessivage, ce qui permet d'atteindre un faible taux d'oxydation de l'uranium (IV) en uranium (VI) au cours d'une période pendant laquelle des oxydants métalliques classiquement utilisés ne sont pas efficaces. A ce niveau, la réaction d'oxydation catalytique décrite cidessus peut être obtenueen parallèle avec l'oxydation directe de l'uranium (IV), mais de façon indépendante de celle-ci. Another advantage which can be obtained by using the present process is that, by using pyrolusite, manganese dioxide or sodium chlorate, there can be a period, during leaching, during which is not useful to introduce these reagents. This period corresponds to the time when ferrous ions begin to form a solution following the acid attack of iron, pyrite or other minerals containing iron in uranium ore. During this period, the effect of these metal oxidants on the oxidation of uranium (IV) is negligible and can possibly be counterproductive because they can react with components such as hydrogen sulfide and the hydrogen emitted during acid leaching. It is clear that these reactions would lead to excessive consumption of reagent. This should not represent a significant problem if gaseous oxidants, such as those preferred in the present invention, are used. Consequently, these gaseous oxidants can, in the presence of a catalyst, be introduced at the start of the leaching process, which makes it possible to achieve a low rate of oxidation of uranium (IV) to uranium (VI) at during a period during which metal oxidants conventionally used are not effective. At this level, the catalytic oxidation reaction described above can be obtained in parallel with the direct oxidation of uranium (IV), but independently of the latter.
A l'issue de l'étape de lessivage, le minerai stérile et l'agent catalytique adsorbant, par exemple le charbon actif, peuvent être séparés de la liqueur usée. At the end of the leaching step, the sterile ore and the catalytic adsorbing agent, for example activated carbon, can be separated from the spent liquor.
Avantageusement, cette séparation est obtenue par un procédé de décantation à contre-courant et à étapes multiples, utilisant différents épaississeurs. Les composants inférieurs, minerai stérile et charbon actif, sont séparés, le minerai stérile étant généralement neutralisé et évacué ou recyclé. Le charbon actif est renvoyé vers l'étape de lessivage, mais il est possible qu'il soit nécessaire de procéder à une régénération ou à un traitement pour retirer les espèces adsorbées avant le recyclage.Advantageously, this separation is obtained by a multi-stage settling process against the current, using different thickeners. The lower components, sterile ore and activated carbon, are separated, the sterile ore being generally neutralized and evacuated or recycled. The activated carbon is sent back to the leaching stage, but it is possible that regeneration or treatment may be necessary to remove the adsorbed species before recycling.
La couche inférieure issue des épaississeurs est clarifiée par filtration au sable, afin de s'assurer que des solides en suspension ne puissent pas pénétrer à l'intérieur de la conduite de récupération de l'uranium.The bottom layer from the thickeners is clarified by sand filtration to ensure that suspended solids cannot get inside the uranium recovery line.
Selon un autre mode de réalisation, le charbon actif peut être maintenu dans les réservoirs de lessivage par des tamis, avec une régénération occasionnelle si nécessaire. Le cas échéant, des étapes supplémentaires de rectification peuvent être mises en oeuvre afin de récupérer des espèces adsorbées sur le charbon actif. According to another embodiment, the activated carbon can be kept in the leaching tanks by sieves, with occasional regeneration if necessary. If necessary, additional rectification steps can be implemented in order to recover species adsorbed on the activated carbon.
Naturellement, le charbon actif peut être remplacé par d'autres agents catalytiques, tels que des résines d'échange d'ions, si cela est souhaité. Naturally, the activated carbon can be replaced by other catalytic agents, such as ion exchange resins, if desired.
La clarification de la lessive usée est particulièrement recommandée dans le cas de recueil d'uranium par extraction au moyen d'un solvant ou au moyen d'une résine d'échange d'ions. The clarification of spent lye is particularly recommended in the case of uranium collection by extraction using a solvent or using an ion exchange resin.
Dans le cas d'une résine d'échange d'ions, des résines anioniques fortement basiques sont utilisées pour adsorber les complexes d'uranium qui excluent des cations métalliques. In the case of an ion exchange resin, strongly basic anionic resins are used to adsorb uranium complexes which exclude metal cations.
L'extraction de solvant est également utilisée pour traiter des liqueurs acides clarifiées. Habituellement, le bain acide est amené à passer à travers une série d'unités de mélange/décantation dans lesquelles la lessive usée est mise en contact avec un solvant organique, comme, par exemple, ceux qui sont cités dans A.R. Solvent extraction is also used to treat clarified acid liquors. Usually, the acid bath is passed through a series of mixing / settling units in which the spent detergent is brought into contact with an organic solvent, such as, for example, those mentioned in A.R.
Burkin "Extractive Metallurgy of Uranium", tel qu'une amine constituée de 5% d'Alamine 336 et de 2% d'isodécanol. Le procédé qui y est décrit comprenait quatre étapes et permet de récupérer une lessive enrichie en uranium contenant 34 g/l d'U308. Cet uranium est recueilli à partir de la lessive enrichie par précipitation avec de l'ammoniac, afin de former du diuranate d'ammonium.Burkin "Extractive Metallurgy of Uranium", such as an amine consisting of 5% Alamine 336 and 2% isodecanol. The process described therein included four steps and makes it possible to recover a detergent enriched in uranium containing 34 g / l of U308. This uranium is collected from lye enriched by precipitation with ammonia, in order to form ammonium diuranate.
La réaction de précipitation est la suivante 2UO2SO4+6NH4OHO (NH4)2U207ffi+2(NH4)2SO, + 3H.0(8) . The precipitation reaction is as follows 2UO2SO4 + 6NH4OHO (NH4) 2U207ffi + 2 (NH4) 2SO, + 3H.0 (8).
Ce précipité est ensuite épaissi, lavé et essoré par calcination afin d'obtenir un produit d'uranium contenant au moins 90 % en poids de U3Os. This precipitate is then thickened, washed and drained by calcination in order to obtain a uranium product containing at least 90% by weight of U3Os.
Selon une autre forme de réalisation de la présente invention, un minerai riche en uranium ou un concentré contenant des métaux précieux tels que l'or ou l'argent peut également être traité. Dans ce cas, une étape de lessivage à l'acide sera préférée comme première étape du procédé dans lequel l'uranium est extrait. Lors de la seconde étape, un procédé de lessivage, par exemple au cyanure, est employé pour permettre l'extraction de métaux précieux de la pulpe obtenue par lessivage à l'acide du minerai ou du concentré. Dans les cas où un tel minerai ou concentré contient du cobalt, cette méthode de préparation est préférée, afin d'éviter la formation d'ions cobaltcyanure qui gênent les procédés de recueil par échange d'ions. According to another embodiment of the present invention, an ore rich in uranium or a concentrate containing precious metals such as gold or silver can also be processed. In this case, an acid leaching step will be preferred as the first step in the process in which the uranium is extracted. In the second step, a leaching process, for example with cyanide, is used to allow the extraction of precious metals from the pulp obtained by acid leaching of the ore or concentrate. In cases where such an ore or concentrate contains cobalt, this preparation method is preferred, in order to avoid the formation of cobaltcyanide ions which interfere with the collection processes by ion exchange.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit d'un exemple de mode de mise en oeuvre de celle-ci. The invention will be better understood with the aid of the following description of an exemplary embodiment of the latter.
Exemple
On a traité des résidus de flottation de cuivre/uranium contenant 0,8 0,9 kg/t d'U308, se présentant sous la forme de 55 % d'uraninite (oxyde d'uranium), 25-30 % d'uraninite disséminé dans des minéraux à base d'haematite et de sulfure, et 15 à 20 % de coffinite et de brannerite, ces derniers minéraux étant considérés comme globalement réfractaires au lessivage. A cet égard, la brannerite complexe [(U,Ca,Fe,Th,Y)(Ti,Fe)2OJ est considérée con.lne non lessivable et la coffinite de silicate [U(SiO4)íX(OH),,] ne se dissout que lentement, environ 33 % d'uranium étant estimé lessivable dans ce minéral. La présence de ces minéraux réduit la proportion d'uranium susceptible d'être extrait dans les résidus à 65-70 % de l'uranium total.Example
Copper / uranium flotation residues containing 0.8 0.9 kg / t U308 were treated, in the form of 55% uraninite (uranium oxide), 25-30% uraninite disseminated in minerals based on haematite and sulphide, and 15 to 20% of coffinite and brannerite, the latter minerals being considered as generally refractory to leaching. In this respect, the complex brannerite [(U, Ca, Fe, Th, Y) (Ti, Fe) 2OJ is considered non-leachable and the silicate coffinite [U (SiO4) íX (OH) ,,] does not dissolves only slowly, approximately 33% of uranium being estimated to be leachable in this mineral. The presence of these minerals reduces the proportion of uranium capable of being extracted from the tailings to 65-70% of total uranium.
Une quantité suffisante de résidus a été obtenue en boue, par agitation, dans de l'eau, afin de produire une boue contenant 50 % en poids de résidus de flottation. Une quantité suffisante de solution d'acide sulfurique a ensuite été ajoutée à la pulpe afin d'obtenir un pH de 1,5. Le lessivage a été réalisé à 30"C et à 60"C, la température étant maintenue constante pendant la durée du processus de lessivage. A sufficient quantity of residue was obtained in mud, by stirring, in water, in order to produce a mud containing 50% by weight of flotation residue. Sufficient sulfuric acid solution was then added to the pulp to obtain a pH of 1.5. Leaching was carried out at 30 "C and 60" C, the temperature being kept constant for the duration of the leaching process.
Des tests de lessivage comparatifs ont été réalisés pour les cas suivants
(a) Une quantité suffisante de résidus, environ 2 kg/t, de chlorate de sodium de type industriel (NaC1OS a été ajoutée à la pulpe afin d'obtenir un potentiel d'oxydo-réduction (POR), au début du lessivage, de 1300 mV.Comparative leaching tests were carried out for the following cases
(a) A sufficient quantity of residues, approximately 2 kg / t, of sodium chlorate of industrial type (NaC1OS has been added to the pulp in order to obtain a redox potential (POR), at the start of leaching, of 1300 mV.
(b) Du carbone, sous forme de charbon actif, et un oxydant oxygéné (pour remplacer le chlorate) ont été ajoutés à la pulpe selon des taux de 0, 14, 35 et 70 g/t et 1,5 I/min respectivement. (b) Carbon, in the form of activated carbon, and an oxygenated oxidant (to replace the chlorate) were added to the pulp at rates of 0, 14, 35 and 70 g / t and 1.5 I / min respectively .
De l'oxygène a été introduit dans le récipient de lessivage, à travers une seule buse située juste sous l'hélice d'agitation. De façon idéale, l'oxygène doit être introduit dans la dispersion par arrosage ou selon un procédé similaire. Le taux d'addition peut être contrôlé afin d'obtenir un POR souhaité. Oxygen was introduced into the leaching container through a single nozzle located just below the stirring propeller. Ideally, oxygen should be introduced into the dispersion by spraying or by a similar process. The addition rate can be controlled to obtain a desired POR.
Le test de lessivage a été réalisé pendant 24 heures, des échantillons étant prélevés pour être analysés à l'issue de cette période. Les résultats figurent dans le tableau 2 ci-dessous. The leaching test was carried out for 24 hours, samples being taken for analysis at the end of this period. The results are shown in Table 2 below.
Lessivage de résidus de flottation de cuivre/uranium
Recueil d'uranium (% en poids d'uranium récupérable)
Lessivage pendant 24 h Consommation d'acide (kg/t)
(100 % H2S0,,)
Conditions Temp ("C) Temp ("C) 30"C 60"C 30"C 60"C NaCIO3(2kg/t) 81,2 75,5 7,71 8,04
O2 avec C (g/t) 02/14 T = 35 C 78,7 T = 35 C N.A.Copper / uranium flotation leaching
Uranium collection (% by weight of recoverable uranium)
Leaching for 24 h Acid consumption (kg / t)
(100% H2S0 ,,)
Conditions Temp ("C) Temp (" C) 30 "C 60" C 30 "C 60" C NaCIO3 (2kg / t) 81.2 75.5 7.71 8.04
O2 with C (g / t) 02/14 T = 35 C 78.7 T = 35 C NA
63,3 6,22 13,54 02/35 T = 35 C 71,6 T = 35 C
68,8 7,28 11,94 02/70 80,3 89,4 9,20 14,08
La quantité d'uranium recueillie avec du chlorate est comparable à celle réalisée avec une addition de carbone de 14 g C/t de minerai et une alimentation en oxygène de 1,5 I/min. Cependant, ce résultat est obtenu sans les inconvénients rencontrés lorsque l'on utilise du chlorate ou de la pyrolusite, comme décrit cidessus. On peut également obtenir un meilleur contrôle du PRO.63.3 6.22 13.54 02/35 T = 35 C 71.6 T = 35 C
68.8 7.28 11.94 02/70 80.3 89.4 9.20 14.08
The amount of uranium collected with chlorate is comparable to that achieved with an addition of carbon of 14 g C / t of ore and an oxygen supply of 1.5 I / min. However, this result is obtained without the drawbacks encountered when using chlorate or pyrolusite, as described above. You can also get better control of the PRO.
La présente invention ne se limite pas, dans son application, à un procédé d'extraction d'uranium tel que décrit ci-dessus, et des modifications peuvent être apportées par les spécialistes. Par exemple, I'invention peut tout aussi bien s'appliquer à une extraction d'uranium par lessivage alcalin. Ces modifications se situent dans la portée de la présente invention. The present invention is not limited, in its application, to a uranium extraction process as described above, and modifications can be made by specialists. For example, the invention can equally well be applied to an extraction of uranium by alkaline leaching. These modifications are within the scope of the present invention.
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