PL46310B1 - - Google Patents

Description

Przeidmioteni wynalazku jest sposób wylugo¬ wywania rud uranonosnych za pomoca rozcien¬ czonych roztworów weglanu i (lub) dwuweglanu alkalicznego.Znane sposoby wylugowywania uranu z rud przy zastosowaniu roztworów zarówno alkalicz^ nych jak i kwasnych polegaly na traktowaniu nimi rozdrobnionej rudy w czasie stosunkowo' krótkim w obecnosci czynników utleniajacych np. powietrza, ewentualnie w podwyzszonej tem^ peraturze i pod cisnieniem,. Dla lupków francus¬ kich jedynie wylugowywanie alkaliczne jest eko¬ nomiczne.Przy wylugcwywaniu uranu sposobem okreso¬ wym stosunek masy odczynnika do masy lugo¬ wanej rudy jest na ogól dosc wysoki; przy wy¬ lugowywaniu siposobeni ciaglym i przy stosun¬ kowo krótkim w czasie stykania sie odczynnika z ruda oraz gdy odczynnik tylko przechodzi przez mase rudy, rozchód odczynnika jest sto^ 6unkowo duzy, przy czym lugowanie rudy mozna prowadzic przez moczenie jej w odczynniku albo tez przez przeplyw tego odczynnika przez mase rudy. Przy krótkich czasach lugowania jest jak wspomniano rzecza konieczna bardzo drobno pokruszyc lupki, a poza tym stosowac operacje rozdzielania cial stalych cd cieczy dla otrzymania wolnych od osadów, roztworów, za¬ wierajacych uran, jak równiez przewidziec nniej- sce dla skladania osadów juz wylugowanych. Z drugiej strony ze wzgledów na rentownosc in¬ westycji ekonomicznym jest obrabianie tylko ta¬ kich lupków, w których zawartosc uranu jest rzedu co najmniej 1000 czesci na milion (1000 mig na 1 kg), poniewaz wydajnosc ekstrakcji w najlepszych warunkach rzadko przekracza 80% nawet przy uzyciu bardzo stezonych roztworów NatCOs.Okazalo sie, ze dobierajac warunki zetkniecia rudy z ciecza, mozna osiagnac dosc wysokie wydajnosci ekstrakcji w porównaniu z tymi, które otrzymywano znanymi sposobami lugowa-hia kwasnego lub alkalicznego oraz, ze mozna otrzymac roztwór uranonosny dostatecznie boga¬ ty i dostatecznie czysty dla ekonomicznego prze¬ prowadzenia ekstrakcji uranu nawet z rud ubo¬ gich.Wydajnosci te osiaga sie przez przedluzenie czasu Ttontaktu rudy z odczynnikiem przecieka¬ jacym przez rude w wyniku czego otrzymuje sie roztwór uranonosny dostatecznie xbogaty w uran.Stwierdzono, ze przy zastosowaniu wodnego roztworu weglanu i (lub) dwuweglanu alkalicz¬ nego jako roztworu lugujacego w obecnosci po¬ wietrza jako czynnika utleniajacego mozna w warunkach normalnych niemal calkowicie wy¬ lugowac uran nawet z ubogich i tylko z grubsza pokruszonych rud uranonosnych o zawartosci uranu ponizej 100 mg/kg, jezeli rude umiesci sie w dowolnym zbiorniku posiadajacym odplyw i zrosi sie ja wcdriym roztworem weglanu i (lub) dwuweglanu alkalicznego o stezeniu 1—10 g/l w czasie od jednego miesiaca do kilku lat tak, azeby szybkosc przeplywu roztworu lugujacego przez stos rudy * wysokosci Ulku decymetrów do kilkudziesieciu metrów wynosila od 0,5 do 5 litrów na godzine i na 1 m2 powierzchni rudy.Po odzyskaniu uranu np. na wymieniaczach jo¬ nowych, roztwór lugujacy imozna oczywiscie za¬ wrócic do obiegu. W celu zwiekszenia wentylacji naturalnej w stosie wewnatrz masy rudy m^zna zastosowac przewody z ceramicznego materialu porowatego.Przy takim zmodyfikowaniu kontaktu roztwo¬ ru lugujacego z masa rudy, nawet duze jej ka¬ walki zostaja dostatecznie nasycone roztworem, a dlugi czas lugowania pozwala na osiagniecie niemal calkowitego rozpuszczenia uranu, zawar¬ tego w calej masie rudy.Sposób wedlug wynalazku, pozwala zatem na podwyzszenie wydajnosci ekstrakcji oraz na otrzymanie roztworu uranonosnego o zawartosci uranu wystarczajacej do dalszej obróbki che¬ micznej. Najkorzystniej jest, jezeli lugowaniu poddaje sie rude rozdrobniona tak, azeby zawar¬ tosc w niej czastek drobnych np. mniejszych niz 1 mm byla bardzo mala w celu przeciwdzia¬ laniu unoszenia drobnych czastek i zamulania pustych przestrzeni miedzy czastkami grubszy¬ mi, co przeszkadzaloby kontaktowaniu sie od¬ czynnika z cala masa rudy.W zasadzie unika sie ziairn o wymiarach wie¬ kszych niz 1 cm, to jednak dopuszczalna jest pewna zawartosc ziarn znacznie wiekszych np. lupków uranonosnych, dzialanie roztworu lugu¬ jacego moze dosiegnac samego srodka takich ziarn, jezeli czas trwania tego dzialania bedzie dostatecznie dlugi, np. wynoszacy kilka miesiecy.W sposobie wedlug wynalazku nie wystepuje niekorzystny proces unoszenia drobnych czastek rudy, powodujacy namulanie i gromadzenie sie osadów w roztworze uranonosnym. Nie jest za¬ tem konieczna stosowanie operacji i urzadzen do oddzielania drobnych czastek po rozdrobnie¬ niu rudy. Czas stykania sie roztworu z ruda jest dostatecznie dlugi dla dobrego rozpuszczenia uranu i uzyskania wystarczajacej zawartosci uranu w roztworze uranonosnym. * Ponadto sposób wedlug wynalazku umozliwia prowadzenie procesu lugowania rud bezposred¬ nio na haldach i nie wyrriaga stosowania kla¬ sycznych urzadzen do rozdrobnienia rudy, lugo¬ wania, urzadzen do rozdzielania roztworu od »udy wylugowanej, filtrów klarujacych oraz umozliwia zmniejszenie objetosci wymieniaczy jonowych ze wzgledu na stosunkowo male ilo¬ sci stosowanego roztworu lugujacego.Aeracja masy rudy moze byc aeracja natural¬ na lub tez kiedy warstwa rudy jest wyzsza, zwieksza sie aeracje masy rudy przez umiesz¬ czenie w masie rudy kominków z porowatej ceramiki.Sposobem wedlug wynalazku otrzymuje sie roztwory uranonosne o rozmaitej zawartosci uranu, poczawszy od kilku miligramów na litr az do kilkuset miligramów na litr. Zawartosci te zmieniaja sie zaleznie od zawartosci uranu w rudzie, mozliwosci atakowania rudy (dziala¬ nia na rude) i grubosci warstwy rudy, przez któ- ' ra przechodzi roztwór atakujacy.W odniesieniu do metod klasycznego wylugo- wywania alkalicznego, uran jest ekstrahowany bardziej selektywnie i alkaliczny roztwór urano¬ nosny otrzymany przez powolne wylugowywa- nie jest bardziej czysty do tego stopnia^ ze kla¬ syczna obróbka na wymieniaczu jonowym po¬ zwala otrzymac alkaliczny roztwór odplywajacy, który nadaje sie do ponownego puszczenia do obiegu dla obróbki rudy.Zdarza sie, ze w ciagu pewnego czasu np. kil¬ kudziesieciu godzin proces rozpuszczania uranu w niektórych rudach nie odbywa sie, potem jednak uran rozpuszcza sie coraz predzej i po uplywie pewnego czasu ustala siie srednia pred¬ kosc rozpuszczania.Dla innych rud mozna uzyskac dobra rozpusz¬ czalnosc uranu od samego poczatku przejscia odczynnika, który fx przejsdu prziz'mase rudy - 2 -posiada zawartosc uranu wyraznie stala w cia¬ gu np. 100 godzin, a nastepnie zawartosc ta zmniejsza sie.Nalezy uwzglednic zaraz na poczatku prze¬ chodzenia odczynnika przez rude, ze rozchód roztworu lugujacego jest zwykle wiekszy, niz ilosc roztworu otrzymanego po przejsciu przez warstwe rudy, poniewaz pewna ilosc roztworu zostaje zatrzymywana przez imase rudy. (Na przyklad 250 kg rozdrobnionej rudy, zawieraja¬ cej poczatkowo kilka procent wilgoci jest w sta¬ nie zatrzymac 40 litrów z pierwszych 100 litrów rozpylonego roztworu).Ekstrakcja uranu sposobem wedlug wynalazku ma bardzo szeroki zakres mozliwosci. Mozni ja stosowac nawet do takich rud, przy których rozpuszczanie uranu jest utrudnione metodami wylugowywania o krótkim lub srednim czasie trwania za pomoca odczynników o srednim & lzeniu.Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany w okolicach trudne dostepnych, gdzie transport stanowi powazny problem.Poniewaz stosuje sie rozdrabnianie rudy tylko zgrubne oraz mozliwe jest wyeliminowanie urza¬ dzen do wylugowywania i oczyszczania, przeto zuzycie energii je,st bardzo male w porównaniu z zuzyciem energii w dotychczasowych fabry¬ kach konwencjonalnych. Wystarcza tu energia przeznaczona do eksploatacji kopaln oraz malej stacji pomp z jej przybudówkami. Koszty in¬ westycyjne beda w zwiazku z tym bardzo zre¬ dukowane.Urzadzenie do ekstrakcji uranu sposobem we¬ dlug wynalazku jest w swoich rozmiarach zre^ dukowane, moze ono byc wykonane w takiej postaci, która umozliwia jego demontowanie i przewozenie z miejsca na miejsce.W koncu kampanii demontuje sie i usuwa urzadzenie do ekstrakcji i neutralizuje sie halde osadów wylugowanych dla unikniecia zakazenia okolicy.Ponizej podano przyklady i mozliwosci sto¬ sowania sposobu wedlug wynalazku oraz omó¬ wiono wyniki lugowania rud uranonosnych o róznej zawartosci uranu, zwlaszcza rud ubogich, oraz omówiono przykladowo urzadzenia do sto¬ sowania sposobu wedlug wynalazku przedsta¬ wione na rysunkach.Fig. 1 przedstawia urzadzenie przystosowane do lugowania rudy bezposrednio na haldzie obok kopalni w postaci pokladu o wadze 500 000 ton, fig. 2 — kolumne, pozwalajaca wykonac proces w skali laboratoryjnej, w której obrabiano lu¬ pek; zawierajacy ?015 czesci na milion uranu, lupek zawierajacy 320 czesci na miHon uranu i rude nielupkowa zawierajaca 1100 czesci na milion, fig. 3 — wieze, pozwalajaca obrabiac w skali pólprzemyslowej wedlug wynalaaku lup¬ ki zawierajace 1200 czesci na milion uranu, a fig. 4 — urzadzenie umozliwiajace utrzymanie sta¬ lego stezenia roztworu niezaleznie od opadów deszczu na halde rudy uranonosnej podczas wy¬ lugowywania. Na powyzszych rysunkach zostaly przedstawione tylko elementy niezbedne do zro¬ zumienia wynalazku.Na fig. 1 przedstawiono kopalnie 8, budynek rozdrabniania 9, zapas odczynnika 10, halde 11 oraz stanowisko obróbki roztworu uranonosne- go 12.Odczynnik rozciencza sie w kadzi 13 woda doplywajaca z doplywu 14. Roztwór lugujacy podaje sie za pomoca pompy 15 do zbiornika 16, skad rozpyla sie go na halde za pomoca prze¬ wodu rozprowadzajacego 17. Podloze haldy jest pochyle. Mozna jako podloze wykorzystac np. mala dolinke stawiajac zapore 18 tworzaca z podlozem oddzielona przestrzen.Jezeli grunt jest przepuszczalny nalezy przed formowaniem haldy uczynic go nieprzepuszczal¬ nym np. stosujac odpowiednie znane zastrzyki do gleby. Na grunt kladzie sie uklad drenazowy 19 wykonany z rur ceramicznych w celu zapew¬ nienia dobrego rozdzialu cieczy. Kominki z ce¬ ramiki porowatej 20 zapewniaja wentylacje ca¬ lej masy haldy. U podstawy zapory 18 kolektor 21 zbiera uranonosny roztwór splywajacy z dre¬ nów niepokalanych na rysunku i doprowadza go do kadzi 22. Roztwór przesyla sie za pomoca pomp 23 do' urzadzen jego obróbki 12, gdzie od¬ dziela sie od niego uran, a nastepnie w miejscu 24 za pomoca pemp 26 zawraca sie do obiegu.W laboratorium i w skali pólprzemyslowej mozna pracowac z róznymi naczyniami; dla przykladu nie ograniczajacego zakresu wyna¬ lazku mozna wykorzystac kolumny cylindryczne pionowe ze szkla o wysokosci od kilku decyme¬ trów do 1—2 metrów oraz wieze metalowe do¬ siegajac nieraz wysokosci kilkudziesieciu me¬ trów.Fig. 2 przedstawia szklana kolumne cylin¬ dryczna 27 o wysokosci 60 cm i srednicy 14 cm.W punkcie 28 doprowadza sie wodny roztwór weglanu sodowego o stezeniu 5 g/l, który kro¬ plami splywa przez naczynia 29 na warstwe dyfuzyjna 30, a nastepnie przez mase rudy 31 spoczywajaca na kracie 32 i po przejsciu przez kolumne splywa do odbieralnika 33. Roztwór - 3 -zbiera sie frakcjami po 5 1, oznacza sie zawar¬ tosc w nicm uranu, a nastepnie przepuszcza sie go przez kolumny wypelnione wymieniaczami jonowymi typu mocnej zasady. Roztwór pozbar wiiony uranu doprowadza sie ponownie do ste¬ zenia Na^C03 równej 5 g/1 i zawraca do obiegu.W kolumnie tej poddano wylugowaniu trzy nastepujace rudy: Ruda I — lupek z Saint- Hippolyte o zawartosci uranu 2015 mg/kg rudy w ilosci 10681 g, o uziarnieniu ponizej 6 mm, przy czym polowa ziaren o wielkosci 3—6 mm.Roztwór lugujacy przepuszczano z szybkoscia 2 1/24 godziny.Otrzymane wyniki przedstawia tabela 1.Tabela 1 cu -fi.u \ £ S S 1 Zauiartosc uranu uj cieczy (uj miligra¬ mach/litr.) 2 Objetosc cieczy (uj litrach) 3 Wydajnosc laczna 4 Sumaryczny rozchód Na^C03 wynosi 5 kg na tone rudy, a roztwór otrzymany z przemycia wymieniaczy jonowych osiagnal zawartosc ura¬ nu okolo 15 g/l. Stwierdzono przy tym, ze male stezenie Na2COs ulatwia osadzenie uranu na jonitach.Ruda II — lupek z Saint-Hippolyte o zawar¬ tosci uranu 320 mg/kg rudy. Wymiary kolumny zmodyfikowane (wysokosc 65 cm, srednica 4,5 cm). Wisad rudy wynosil 1 kg, a jej uziarnienie, szybkosc przeplywu roztworu lugujacego i roz¬ chód tego roztworu, tak jak w przypadku rudy I.Zanotowano wyniki, które ilustruje tabela 2.Tabela 2 Dzien ruchu (pracy) Zairartosc uranu uj cieczy (uj miligra- niach/Htr.,) Objetosc cieczy (uj litrach) Wydajnosc laczna 1 3 4 5 6 9 13 17 18 31 8 5,4 3.5 1,2 2,4 2,0 4,5 2,4 2,0 5,0 2 2 2 2 2 2 2 2 5 5 5% 8,4% 10,60/3 11,3% 12,8% 14,0% 16,9% 18,5% 21,8% 29,0% Roztwór z przemycia wymieniaczy jonowych za¬ wieral uran w ilosci 8—10 g/I.Ruda III — ruda nielupkowa, pochodzaca z Saint-Symphorien de Ruaux, zawierajaca kaicyt. 10 kg tej potluczonej rudy traktuje sie jak po¬ przednio' rozcienczonym roztworem alkalicznym, zawierajacym 5 g Na2C03 w litrze. Wymiary ko¬ lumny 27 zostaly nieco zmienione (wysokosc 80 cm, srednica 100 mm). Szybkosc przeplywu roz¬ tworu lugujacego 11/24 godziny.Uzyskane wyniki podaje tabela 3.Tabela 3 Dzien ruchu (pracy) Zawartosc uranu tu cieczy (tu miligramach/ litr.) 1 Objetosc 1 cieczy (uj litrarh) | Wydajnosc laczna Wartosc pH roztujoru zabieraja¬ cego uran 1 2 4 10 13 14 16 19 21 22 25 28 32 35 36 42 46 49 50 51 53 55 56 58 61 63 65 69 74 85 112 126 238 384 376 280 173 56 46 49 35 27 38 62 65 38 105 51 67,5 61,5 25,0 24,0 22,0 30,0 25,5 37 20 68,5 19,2 38,5 33 91,5 57 160,0 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 13,3% 28,6% 35,4% 39,0% 45,3% 50,0% 53,2% 65,85% Dzien ruchu (pracy) 1 7 10 14 20 Zawartosc uranu tu cieczy (tu miligramach/ litr.) 554 240 126 152 180 Objetosc cieczy (uj litrarh) 5 5 5 5 5 Wydajnosc laczna 26,6% 37,1% 42,3% 48,4% 56,0% Wartosc pH roztujoru zabieraja¬ cego uran 8,39 10,22 10,35 10,10 10,25 - 4 -Na fig. 3 przedstawiono wieze o przekroju kwadratowym 27 (powierzchnia przekroju 1,66 m2) i 9 m wysokosci; wieza ta zawiera wsad 31 o ciezarze 22 ton lupków zawierajacych 1200 czesci na milion (1200 mg na 1 kg) uranu zgrub- sza potluczonego, spoczywajacy na kracie 32 (zgodnie z fig. 1). Za pomoca przewodu 29 roz¬ pyla sie roztwór zawierajacy 5 g Na2C03 na litr z szybkoscia 4 litrów na godzine na war¬ stwe dyfuzyjna 30. Zawartosc wilgoci w rudzie w czasie pracy wynosi 8%.Wydajnosc n ogólna po uplywie 38 dni wynosi 2,5%; zawartosc uranu w plynie odciagnietym pod koniec 38 dnia jest rzedu 300—350 mg/litr.Plyn uranonosny zbiera sie w zbiorniku 33, za pomoca pompy 34 i doprowadza do dwóch kolumn 35 i 36 wypelnionych wymieniaczami jonowymi amonowymi (zywice organiczne typu mocnej zasady); plyn pozbawiony uranu jest podawany pompa 37 do ponownego obiegu i obróbki rudy po doprowadzeniu zawartosci Na2C03 do 5 g/litr; trzecia kolumna 38 sluzy do wymywania zywicy wymieniacza jonowego.W przypadku prowadzenia procesu lugowania na terenie otwartym istnieje obawa, ze ewen¬ tualne opady atmosferyczne moga wplynac na zmiane stezenia cieczy lugujacej pozostajacej w kontakcie z ruda, a zatem ma bieg procesu lu¬ gowania. W celu zapobiezenia tym zaklóceniom mozna w mysl wynalazku zastosowac automa¬ tyczna regulacje doplywu wody potrzebnej do przygotowania roztworu lugujacego w zalezno¬ sci od ilosci wody deszczowej. W tym celu sto¬ suje sie Urzadzenie dzialajace na zasadzie prze- kazywania zmian natezenia pradu o stalym na¬ pieciu plynacego przez roztwór o danym steze¬ niu poczatkowym znajdujacy sie w naczyniu, w którym zbiera sie cala wode deszczowa padajaca do tego naczynia, na sterowany elektrycznie za¬ wór regulujacy ilosc wody doprowadzanej do przygotowania cieczy lugujacej.Fig. 4 przedstawia przylkladowo urzadzenie po¬ zwalajace na regulowanie rozchodu wody uzu¬ pelniajacej 39 dla rozpuszczenia weglanu w ka¬ dzi 40 w zaleznosci od ilosci wody deszczowej 41 spadajacej bezposrednio na halde rudy lupko- wej 31.Woda deszczowa 41 splywa przez lejek 43 do rury 42. Rura 42 jest stale i jednakowo zasilana poprzez przewód 44 0,ln roztworem NaCL. Ste¬ zenie roztworu NaCl przy wyjsciu 45 jest wiec wylacznie zalezne od ilosci splywajacej wody deszczowej. Ewentualne zmiany stezenia powo¬ duja zmiany przewodnictwa elektrycznego tego roztworu, które za posrednictwem przekaznika 46 oddzialywuja na sterowany elektrycznie za¬ wór 47 regulujacy doplyw wody 39 do kadzi 40.Urzadzenie to moze byc zbudowane w sposób róznicowy tak, ze uklad sond 48 i 49 -pozwala mierzyc odchylenia miedzy zmienna opornoscia roztworu wyplywajacego z rjry 42, a stala opor¬ noscia odniesienia 0,ln roztworu NaCl zawartego w komorze 50. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wylugowywania rud uranonosnych rozcienczonych roztworem wodnym weglanu i (lub) dwuweglanu alkalicznego w obecnosci powietrza, jako czynnika utleniajacego, zna¬ mienny tym, ze zgrubsza pokruszona i roz¬ drobniona rude, umieszczona w dowolnym zbiorniku posiadajacym odplyw, zrasza sie wodnym roztworem weglanu i (lub) dwuwe¬ glanu alkalicznego o stezeniu 1—10 g/l, w temperaturze otoczenia w czasie od jednego miesiaca do kilku lat tak, azeby szybkosc przeplywu cieczy lugujacej przez stos rudy o wysokosci kilku decymetrów do kilkudzie¬ sieciu metrów wynosila od 0,5 do 5 litrów na godzine i 1 m? powierzchni.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w celu zwiekszenia skutecznosci wentylacji naturalnej w stosie wewnatrz masy rudy umieszcza sie przewody z ceramicznego ma¬ terialu porowatego.

3. Sposób wedlug zastrz. 1—2, znamienny tym, ze alkaliczny roztwór lugujacy po odzyska¬ niu z niego uranu, zawraca sie do obiegu.

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze w celu zapobiezenia zmianom stezenia cieczy lugujacej, powodowanym ewentuolnie przez wode deszczowa padajaca na powierz¬ chnie rudy, stosuje sie automatyczna regula¬ cje doplywu wody potrzebnej do przygotowa¬ nia cieczy lugujacej, w zaleznosci od ilosci .wody deszczowej,'za pomoca urzadzenia dzia¬ lajacego na zasadzie przekazywania zmian natezenia pradu o stalym napieciu plynacego przez roztwór o danym stezeniu poczatko¬ wym, znajdujacy sie w naczyniu, w którym^ zbiera sie cala wode deszczowa padajaca do tego naczynia, na sterowany elektrycznie za¬ wór regulujacy ilosc wody doprowadzanej do przygotowania cieczy lugujacej. Commissariat a 1'Energie Atomiaua Zastepca: mgr inz. Adolf Towpik rzecznik patentowyt)o opisu patentowego nr 46310 ng i F?ru f 2051. RSW „Prasa', Kielce. PL