Способ извлечения урана

Изобретение относится к гидрометаллургии урана. Способ извлечения урана из урансодержащей руды включает выщелачивание руды сернокислым выщелачивающим раствором с окислителем, содержащим надсерную кислоту. В качестве окислителя используют полученный электролизом из раствора, содержащего не менее 500 г/л H₂SO_4, сернокислый раствор надсерной кислоты H₂S₂O₈, содержащий H₂S₂O₈ в количестве 140÷300 г/л и H₂SO₄ в количестве 390÷200 г/л. Выщелачивание ведут сернокислым выщелачивающим раствором с концентрацией надсерной кислоты не менее 0,5 г/л, предпочтительно 0,5-1 г/л. Обеспечивается получение окислителя непосредственно на участках подземного или кучного выщелачивания, что позволяет отказаться от привозных окислителей при извлечении урана из урансодержащей руды. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано при его добыче из урансодержащих руд.

Известен способ окисления урана при его добыче путем подземного скважинного сернокислотного выщелачивания вмещающих пород, включающий подачу окислителя в виде раствора нитрита натрия с концентрацией 200-400 г/л в подкисленный выщелачивающий раствор /Филиппов А.П., Нестеров Ю.В. - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2009. С. 118-119, 123-126/.

Недостатками этого способа являются:

- загрязнение атмосферы оксидами азота, в основном NO, в результате восстановления азотистой кислоты при окислении урана;

- высокая стоимость окислителя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения урана при его добыче путем подземного скважинного сернокислотного выщелачивания вмещающих пород, включающий подачу экологически чистого окислителя - пероксида водорода - в виде пергидроля (30 мас. % Н₂О₂) в выщелачивающий раствор, причем концентрация Н₂О₂ в выщелачивающем растворе составляет 0.1 г/л /Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов.: В 2 т. Т. 1: Уран / Под ред. М.И. Фазлуллина. - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2005. С. 180/.

Недостатком этого способа является необходимость в использовании привозного пергидроля, что требует дополнительных транспортных расходов.

Техническим результатом изобретения является отказ от привозных окислителей и получение окислителя непосредственно на участках подземного (ПВ) или кучного выщелачивания (KB).

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения урана при его добыче путем подземного скважинного или кучного сернокислотного выщелачивания вмещающих пород, включающий подачу выщелачивающего раствора и окислителя на выщелачивание, в качестве окислителя используют электролитически полученный из раствора, содержащего не менее 500 г/л H₂SO₄, сернокислый раствор надсерной кислоты, содержащий, г/л: 140÷300 H₂S₂O₈; 390÷200 H₂SO₄, причем концентрация надсерной кислоты в выщелачивающем растворе составляет не менее 0.5 г/л, предпочтительно 0.5-1.0 г/л.

Окислитель - надсерную кислоту - получают электролизом достаточно концентрированных растворов серной кислоты, а именно: при анодном окислении серной кислоты на платиновом аноде. В результате электролиза получают сернокислый раствор надсерной кислоты, который используют в качестве окислителя, подавая его в выщелачивающий раствор, с последующим направлением последнего на выщелачивание вмещающих пород. Электролитический способ получения надсерной кислоты реализован в промышленном масштабе /Прикладная электрохимия / Под ред. Н.П. Федотьева. - Изд. «Химия». Ленинградское отделение, 1967. С. 356-365, 369-370/, а сама надсерная кислота является промежуточным продуктом для получения крепких растворов пероксида водорода (25-30 мас. % Н₂O₂).

Сведения об использовании надсерной кислоты для окисления урана в технической и патентной литературе отсутствуют.

Пример 1. Керновую пробу руды Хиагдинского месторождения урана с содержанием 0.0271 мас. % U подвергали выщелачиванию в колонке выщелачивающим раствором, содержащим, г/л: 20 H₂SO₄; 0.1 Н₂O₂, непрерывно подавая с заданной скоростью рабочий раствор в колонку. Пероксид водорода вводили в раствор в виде пергидроля. При достижении значения Ж:Т, равного 3.76 (объем пропущенного раствора к единице массы руды), подачу раствора прекращали и определяли содержание урана в выщелоченной руде. Остаточное содержание урана в руде после выщелачивания составило 0.0097 мас. %, следовательно сквозное извлечение окисленного урана в раствор составило [(0.0272-0.0097)/0.0272]·100%=64%.

Пример 2. Ту же пробу руды в тех же условиях и режимах подвергали выщелачиванию рабочим раствором, содержащим, г/л: 20 H₂SO₄; 0.57 H₂S₂O₈. Указанную концентрацию надсерной кислоты в рабочем растворе рассчитывали из реакции H₂S₂O₈+2 Н₂O=2 H₂SO₄+Н₂О₂, в которой содержание Н₂O₂ составляло 0.1 г/л (194/34)·0.1=0.57. Надсерную кислоту вводили в раствор для выщелачивания руды в виде сернокислого раствора надсерной кислоты, полученного электролитическим окислением серной кислоты на платиновом аноде в двухкамерном мембранном электролизере, причем режим окисления соответствовал штатному режиму окисления, применяемому на практике. Концентрация в растворе для электролитического окисления составляла 500 г/л, а полученный сернокислый раствор надсерной кислоты содержал, г/л: 140 H₂S₂O₈; 360 H₂SO₄. При том же значении Ж:Т, что для прототипа, т.е. 3.76, остаточное содержание урана в руде после выщелачивания составило 0.0042 мас. % против 0.0097 мас. % для прототипа, а сквозное извлечение окисленного урана в раствор составило [(0.0272-0.0042)/0.0272]·100%=84.5% против 64% для прототипа.

Как следует из приведенных данных, использование предлагаемого способа окисления урана по сравнению со способом-прототипом при прочих равных условиях существенно повышает как степень окисления урана, так и его извлечение в продуктивный раствор. Кроме того, применение предлагаемого способа позволяет отказаться от привозного окислителя и существенно снизить эксплуатационные расходы при получении окислителя непосредственно на участках ПВ или КВ.

1. Способ извлечения урана из урансодержащей руды, включающий выщелачивание руды сернокислым выщелачивающим раствором с окислителем, содержащим надсерную кислоту, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют полученный электролизом из раствора, содержащего не менее 500 г/л H₂SO₄, сернокислый раствор надсерной кислоты H₂S₂O₈, содержащий H₂S₂O₈ в количестве 140÷300 г/л и H₂SO₄ в количестве 390÷200 г/л, при этом выщелачивание ведут сернокислым выщелачивающим раствором с концентрацией надсерной кислоты не менее 0,5 г/л.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выщелачивание ведут сернокислым выщелачивающим раствором с концентрацией надсерной кислоты 0,5-1 г/л.