УДК: 621.039.8; 539.183.2 - 10.70769/3030-3214.8КТ.2.4.2024.41
ОЦЕНКА РАДИАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕДНЫХ УРАНСОДЕРЖАЩИХ РУД ДЛЯ ПРИВЛЕЧЕНИЯ ИХ К ПЕРЕРАБОТКИ МЕТОДОМ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ
Назаров Жамолиддин Тошкулович
к.ф.-м.н., доцент кафедры «Общая физика» НГГТУ, Навоий, Узбекистан
Музафаров Амрилло Мустафаевич
Доктор химических наук, профессор кафедры «Общая физика» НГГТУ, Навоий, Узбекистан
Умаров Фарходбек Яркулович
Доктор технических наук, профессор, директор филилала националного исследователького технологического университета «МИСИС», Алмалык, Узбекистан
Аллаберганова Гулчехра Машариповна
(PhD), доцент кафедры «Общая физика» НГГТУ, Навоий, Узбекистан
Аннотация. В данной статьи приведены результаты оценки радиационных показателей бедных урансодержащих руд для привлечения их к переработки методом физико-химической геотехнологии. В лабораторных условиях определены концентрации общего урана, методом рентгенофлуоресцентного анализа, удельной активности - 232Th, 226Ra, 40K методом гамма-спектрометрического анализа. Полученные данные сопоставлены с паспортными данными стандартных образцов и нормированными данными установленных в Международных (МКРЗ, МАГАТЭ, ООН, ВОЗ и т.д.) и Республиканских (СанПиН, O'zDst, ГОСТов и т.д.) документах. На основание полученных данных выбраны методы переработки физико-химической геотехнологии данных руд.
Ключевые слова: радионуклидный состав горных пород, радиационные свойства, рентгенофлуоресцентный метод анализа, радионуклид химического элемента.
KAM BOYITILGAN URAN TARKIBLI RUDALARNING RADIATSION KO'RSATKICHLARINI BAHOLASH VA ULARNI FIZIK-KIMYOVIY GEOTEXNOLOGIYA USULI BILAN QAYTA ISHLASH UCHUN JALB
QILISH
Nazarov Jamolliddin Toshqulovich
f.-m.f.n., Navoiy davlat konchilik va texnologiya universiteti "Umumiy fizika " kafedrasi dotsenti, Navoiy, O'zbekiston
Muzaffarov Amrillo Mustafayevich
Kimyo fanlari doktori, Navoiy davlat konchilik va texnologiya universiteti "Umumiyfizika" kafedrasi professori, Navoiy, O'zbekiston
Umarov Farhodbek Yarkulovich
Texnika fanlari doktori, professor,
Milliy tadqiqot texnologiya universiteti "MISiS" Olmaliq filiali direktori, Olmaliq, O'zbekiston
Allaberganova
Gulchehra Masharipovna
(PhD), Navoiy davlat konchilik va texnologiya universiteti "Umumiy fizika " kafedrasi dotsenti, Navoiy, O'zbekiston
Annotatsiya. Ushbu maqolada kambag'al uran tarkibli rudalarning fizik-kimyoviy geotexnologiya usuli yordamida qayta ishlashga jalb etish uchun radiatsion ko 'rsatkichlari baholash natijalari keltirilgan. Laboratoriya sharoitida umumiy uranning konsentratsiyasi rentgenoflyuorestsent analiz usuli bilan, 232Th, 226Ra, 40K izotoplarining o 'ziga xos faolligi esa gamma-spektrometrik analiz usuli bilan aniqlandi. Olingan ma'lumotlar standart namunalar pasport ma'lumotlari va xalqaro (ICRP, MAGATE, BMT, JSST va boshqalar) hamda respublika (SanPiN, O'zDst, GOST va boshqalar) hujjatlarida belgilangan me'yoriy ko 'rsatkichlar bilan taqqoslandi. Ushbu ma'lumotlarga asoslanib, ushbu rudalarni fizik-kimyoviy geotexnologiya yordamida qayta ishlash usullari tanlandi.
Kalit so'zlar: tog' jinslarining radionuklid tarkibi, radiatsion xususiyatlar, rentgenoflyuorestsent analiz usuli, kimyoviy element radionuklidlari.
ASSESSMENT OF RADIATION INDICATORS OF LOW-GRADE URANIUM-BEARING ORES FOR THEIR UTILIZATION IN PROCESSING BY THE PHYSICO-CHEMICAL GEOTECHNOLOGY METHOD
Nazarov Jamolliddin Toshkulovich
Ph.D. in Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the "General Physics" Department, Navoi State Mining and Technology University, Navoi, Uzbekistan
Muzaffarov Amrillo Mustafayevich
Doctor of Chemical Sciences, Professor of the "General Physics" Department, Navoi State Mining and Technology University, Navoi, Uzbekistan
Umarov Farhodbek Yarkulovich
Doctor of Technical Sciences, Professor, Director of the National
Research and Technology University "MISiS" branch Almalyk, Almalyk, Uzbekistan
Allaberganova
Gulchehra Masharipovna
PhD, Associate Professor of the "General Physics" Department, Navoi State Mining and Technology University, Navoi, Uzbekistan
Abstract. This article presents the results of assessing the radiation indicators of low-grade uranium-containing ores for their processing by the physico-chemical geotechnology method. In laboratory conditions, the concentrations of total uranium were determined using the X-ray fluorescence analysis method, and the specific activity of 232Th, 226Ra, 40K was determined using gamma-spectrometric analysis. The obtained data were compared with the passport data of standard samples and normalized data established in International (ICRP, IAEA, UN, WHO, etc.) and National (SanPiN, O'zDst, GOST, etc.) documents. Based on the obtained data, methods for processing these ores by physico-chemical geotechnology were selected.
Keywords: radionuclide composition of rocks, radiation properties, X-ray fluorescence analysis method, chemical element radionuclide.
Введение. Для привлечения бедных урансодержащих руд к переработки методом физико-химической геотехнологии требуется определения радио-нуклидного состава и радиационного свойства данных руд. Требуется опре-
деления содержания основного металла -урана и естественных радионуклидов -232ТИ, 226Яа, 40К. Основной цель из данного исследования является выбор метода физико-химической геотехнологии переработки данных руд [1-6].
Определение содержания основного металла - урана и ряд естественных радионуклидов - 232ТИ, 226Яа, 40К для выбора метода физико-химической геотехнологии переработки бедных уран-содержащих руд и оценки их радиационных показателей являются актуальной задачей геотехнологии, аналитической химии, прикладной ядерной физике и радиоэкологии [7-10].
Целью данной исследование являлись оценки радиационных показателей бедных урансодержащих руд для привлечения их к переработки методом физико-химической геотехнологии.
Для достижения данной цели анализированы пробы бедных руд на содержания урана и радионуклидного состава и на основе полученных данных провести выбора методом физико-химической геотехнологии.
Анализ литературы и методы. Техника и методика эксперимента в отобранных пробах бедных уран-содержащих руд определены содержания урана и радионуклидный состав методом рентгенофлуоресцентного анализа на приборе ЕБХ-7000 (БИМАБ/и, Япония) и удельной активности радионуклидов -230ТИ, 226Яа, 40К методом гамма-спектрометрического анализа на приборе «Гамма прогресс».
Результаты. Полученные результаты и их обсуждений в отобранных 140 проб бедных урансодержащих руд определены содержания урана и ради-онуклидный состав. Полученные результаты по определению содержания урана в 5-ти параллельных пробах приведены в таб. 1. Из анализированных 140 проб сформированы 14 проб сильно отличающие друг от друга по содержанию
урана, результаты которого приведены в таб. 1.
Тaблицa 1. Рeзультaты по определеные содержаний урана рeнтгeнoфлуoрecцeнтным методом aнaлизa урaнa в 14 прoбax бедных урансодержащих руд
№ Содержание U в параллельных пробах, (%) Ucp, %
1 2 3 4 5
1 0,0197 0,0194 0,0197 0,0196 0,0193 0,0195
2 0,0243 0,0227 0,0234 0,0231 0,0229 0,0233
3 0,0098 0,0109 0,0101 0,0110 0,0102 0,0104
4 0,0161 0,0169 0,0167 0,0160 0,0163 0,0164
5 0,0109 0,0111 0,0112 0,0099 0,0103 0,0107
6 0,0167 0,0164 0,0169 0,0163 0,0159 0,0164
7 0,0145 0,0147 0,0143 0,0150 0,0151 0,0147
8 0,0214 0,0218 0,0219 0,0210 0,0211 0,0214
9 0,0128 0,0126 0,0123 0,0127 0,0125 0,0126
10 0,0393 0,0391 0,0389 0,0388 0,0390 0,0390
11 0,0128 0,0125 0,0131 0,0130 0,0132 0,0129
12 0,0196 0,0199 0,0197 0,0196 0,0192 0,0196
13 0,0234 0,0238 0,0239 0,0230 0,0231 0,0234
14 0,0198 0,0196 0,0193 0,0107 0,0195 0,0196
Кбк виднo из полученных результатов таб. 1 из oтобрaнныx 140 пробах бедных урансодержащих руд по опре-деленые содержаний урана рeнтгeнo-флуoрecцeнтным методом aнaлизa урaнa coдeржaния урана измeняeтcя в дга-пaзoнe oт 0,0104% дo 0,0390% в среднем.
Проанализированы пробы бедных урансодержащих руд для определения концентрации породообразующих химических элементов методом рентгено-флуоресцентного анализа.
На рис.1. изображен зависимость энергия породообразующих химических элементов от количества импульсов в минуту.
Как видно из зависимости приведенное на рис. 1 самим главным породообразующим химическим элементом в пробах бедных урансодержащих руд является - БЮ2. Результаты определенное рентгенофлуоресцентным ме-
тодом концентрации химических элементов изображённое на рис.1. приведены в таб.2.
Рис.1. зависимость энергия химических элементов от количества импульсов в минуту в пробах почвы.
Таблица 2. Результаты определения концентрации породообразующих химических элементов в пробах бедных урансодержащихруд методом
Как видно из результатов приведенных в таб. 2 концентрация 10 химическим элементом в пробах бедных уран-содержащих руд сильно не отличается между собой в различных местах. Результаты данной таблицы показывают что, обнаружить радиоактивных элементов рентгенофлуоресцентным методом в пробах бедных урансодержащих руд не удаётся. По этой причины из данных пробах выбраны пять и в них определялись радиоактивные элементы по гамма-спектрометрическим методом.
Экспериментально определены значение удельной активности естественных радионуклидов естественных радионуклидов - 232^, 226Ra, 40К и эффективной удельной альфа-активности проб бедных урансодержащих руд. Полученные результаты приведены в таб.3.
Таблица 3.
Результаты удельной активности естественных радионуклидов и эффективной удельной альфа-активности проб бедных
№ проб Удельна! в п i активность ЕРН робах, Бк/кг Аэфф, Бк/кг
226Ra 232Ть 40К
1 487 198 33 287
2 1063 97 37 241
3 1988 2480 86 2772
4 1350 71 43 249
5 1468 6861 73 7089
6 837 1971 45 2105
7 812 1617 40 1742
8 995 1772 49 1914
9 1468 6883 79 7112
10 837 2017 41 2210
11 812 1998 33 1874
12 995 2072 74 2191
13 1095 1972 79 2014
14 1668 6987 83 8711
Как видно из результатов, приведенных в таб. 3 значений удельной активности естественных радионуклидов -ЕРН в отобранных пробах бедных уран-содержащих руд методом физико-химической геотехнологии составляет для 40К в диапазоне от 33 Бк/кг до 86 Бк/кг, для Ra226 в диапазоне от 487 Бк/кг до 1988 Бк/кг, для Т^32 в диапазоне от 97 Бк/кг до 6987 Бк/кг, Аэфф в диапазоне от 241 Бк/кг до 8711 Бк/кг.
На основание полученных результатов радиационных показателей бедных урансодержащих руд анализировались разные существующие технологии выщелачивание урана, технологические схемы
рентгенофлуоресцентного анализа
№ проб SiO2 K Al Fe Ca Mn S Ti Cr Zn
1 91,7 2,5 2,4 1,5 0,8 0,4 0,4 0,2 0,018 0,015
2 90,9 2,9 2,2 1,8 1.1 0,6 0,7 0,3 0,019 0,021
3 91,6 2,6 2,3 1,9 1,2 0,7 0,5 0,1 0,021 0,019
4 92,1 2,1 2,1 1,7 1,0 0,3 0,4 0,3 0,023 0,018
5 90,5 2,8 2,0 1,6 0,9 0,2 0,4 0,2 0,017 0,023
Предел определения - - - - 0,001 0,002 - 0,002 0,005 0,01
и установки, для выбора метода физико-химической геотехнологии к переработки данных руд.
Предлагаемая технологическая схема и её принцип действие состоит по следующей последовательности: - бедные урансодержащие руды с рабочем раствором состоящий из смеси -Н2О+Н^О4 с концентрацией Н2SO4 - 10 г/л (20 г/л, 30 г/л и 40 г/л), до Т:Ж в соотношении 1:3 загружается в бункер и в течение 1 часа времени перемешивается для выщелачивания урана [8].
Полученную в процессе выщелачивание - пульпу направляют на фильтрацию. Твёрдая фаза полученная при фильтрации промывают водой до Т:Ж в соотношении 1:1, жидкая фаза - урано-содержащего раствора отправляет в ёмкость для сбора ураносодержащего раствора. Промытая водой на фильтре твёрдая фаза очищенная от радионуклидов складирует. Жидкая фаза образованная при промывке твёрдой фазы водой собирают в ёмкость - (8) для сбора урано-содержащего раствора. Вторая партия и последующие партии бедных урансо-держащих руд перерабатываются такой же последовательностью. После 3 - раза обратного использования жидкой части ураносодержащего раствора в процессе переработки бедных урансодержащих руд из ёмкости для сбора ураносодер-жащего раствора отправляется в ёмкость для продуктивного раствора для подачи в сорбции.
Пробы после выщелачивание урана из бедных урансодержащих руд, переработанное по вышеприведенной последовательности высушивает и в них определяют содержание урана. В таб.4. приведены результаты по определение урана в
исходных пробах и пробах после переработки бедных урансодержащих руд.
Таблица 4. Результаты по определению концентрации урана в исходных пробах и пробах после переработки
№ проб Концентрация урана в исходных пробах - г/т Концентрация урана в пробах после переработки -г/т
1 243,5 72,4
2 234,2 69,2
3 209,3 64,6
4 205,1 59,7
5 198,6 62,4
6 193,4 61,1
7 189,8 57,5
8 189,3 58,3
9 188,6 57,9
10 176,5 53,8
11 175,6 52,7
12 171,2 54,1
13 159,7 47,3
14 147,1 46,7
Как видно, из результатов, приведенных в таб. 3. концентрация урана в 14 исходных пробах изменится в определенном диапазоне. То есть, концентрация урана изменится в среднем от 129,7 г/т до 243,5 г/т. Концентрация урана в пробах бедных урансодержащих руд после переработки измениться в пределах в среднем от 43,2 г/т до 69,6 г/т. Кларковое содержание урана в горных породах составляет 80 г/т. Из полученных результатов видно, что в пробах бедных урансодержащих руд после переработки концентрация урана в них составляет от 43,2 г/т до 69,6 г/т и данные показатели намного меньше чем Кларкое содержания.
Полученные результаты таб.4. Показывает, что выбранный вышеприведен-
ный метод физико-химической геотехнологии является один из эффективных и пригодных к применению в условиях переработки бедных урансодержащих руд. В общем, содержание урана во всех переработанных пробах уменьшается приблизительно на 75%.
В ходе проведение исследований извлечения урана по методу физико-химической геотехнологии из бедных урансодержащих руд, изучено зависимости количества извлеченного урана от концентрации серной кислоты применяемое для выщелачивания урана. На основание полученных данных построен график зависимости рис. 2. зависимости количества извлеченного урана от концентрации серной кислоты применяемое для выщелачивание урана. Как видно из рис. 2. имеется линейная зависимости количества извлеченного урана от концентрации серной кислоты. То есть с увеличением концентрации кислоты и увеличивается количества извлеченного урана из бедных урансодержащих руд. Кроме этого количества извлеченного урана и зависит от исходного содержания урана в исходной пробе.
10 20 30 40 H2SO,
Рис.2. График зависимости количества извлеченного урана от концентрации серной кислоты.
Из приведенных на рис.2. видно, что в линиях - 1, 2, 3, 4 приведены кон-
центрации серной кислоты и они измениться в диапазоне от 10 г/л до 40 г/л. Также, видно что с увеличением концентрации серной кислоты в рабочем растворе увеличиться количества извлеченного урана в среднем от 85,0 г/т до 180,0 г/т. В образце 1 количества извлеченного урана при концентрации серной кислоты от 10 г/л до 40 г/л измениться диапазоне от 85,0 г/т до 122,0 г/т, в образце 2 количества извлеченного урана при концентрации серной кислоты от 10 г/л до 40 г/л измениться диапазоне от 92,0 г/т до 156,0 г/т, в образце 3 количества извлеченного урана при концентрации серной кислоты от 10 г/л до 40 г/л измениться диапазоне от 98,0 г/т до 165,0 г/т и в образце 4 количества извлеченного урана при концентрации серной кислоты от 10 г/л до 40 г/л измениться диапазоне от 110,0 г/т до 180,0 г/т.
Кроме него из рис. 2. видно, что чем выше содержание урана в исходной руде и концентрация серной кислоты, используемой для эффективного выщелачивания урана серной кислотой, тем интенсивнее идет процесс выщелачивания. Повышение концентрации серной кислоты более чем на 40 г/л считается экономически нецелесообразным. В этом случае цена полученного продукта увеличится.
Заключение. Таким образом на основы анализа отобранных проб из бедных урансодержащих руд в 14 пробах найдено, что содержание урана изменяется в диапазоне oт 0,0104% дo 0,0390% в среднем, значения удельной активности естественных радионуклидов - ЕРН составляет для 40К в диапазоне от 33 Бк/кг до 86 Бк/кг, для Яа226 в диапазоне от 487 Бк/кг до 1988 Бк/кг, для ТИ232 в диапазоне от 97 Бк/кг до 6883 Бк/кг и значения
эффективной удельной альфа-активности - Аэфф изменится в диапазоне от 241 Бк/кг до 7112 Бк/кг.
Из полученных результатов можно сделать вывод, что уменьшения ра-
диационных показателей бедных урансодержащих руд подтверждает что, данный метод физико-химической геотехнологии является пригодным и эффективным методом переработки данных руд.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.Р. Журакулов, Ж.Т. Назаров, Г.М. Аллаберганова, И.А. Урунов, А.М. Музафаров, М.У. Мусурмонов. Исследование влияний радиационных факторов урановых производств на окружающую среду /Proceedings of the international conference on integrated innovative development of Zarafshan region: achievements, challenges and prospects. 27-28 October, 2022. Navoi, Uzbekistan. -с. 360-363.
2. A.M. Muzafarov, Zh.T. Nazarov, G.M. Allaberganova, A.K. Kutbedinov, U.U. Sharafutdinov. Methods for determination of Radon and radiation factors in man-made facilities of uranium production /Proceedings of the international conference on integrated innovative development of Zarafshan region: achievements, challenges and prospects. 27-28 October, 2022. Navoi, Uzbekistan - рр. 394-398.
3. Т.И. Солиев, Г.М. Аллаберганова, Ж.Т. Назаров, А.М. Музафаров. Исследование возможности ядерно-физических методов датирования возрастов урановых образцов /Proceedings of the international conference on integrated innovative development of Zarafshan region: achievements, challenges and prospects. 27-28 October, 2022. Navoi, Uzbekistan - рр. 415-419.
4. Ж.Т. Назаров, А.М. Музафаров, Г.М. Аллаберганова. Оценка возможности применения новой технологии выщелачивания урана из урановых отвалов / ХII международная научно-практическая конференция «Современные тенденции и инновации в науке и производстве» Россия, КузГТУ. г. Междуреченск. 26 апреля. 2023.
5. А.М. Музафаров, Ж.Т. Назаров, Г.М. Аллаберганова. Радиометрические методы оценки загрязненности горных пород в районе действий металлургических комбинатов /Труды Международной научно-практической конференции «УЛЫТАУ-КАЗАКСТАН МЕТАЛЛУРГИЯСЫНЬЩ БЕС1Г1» посвященной к 110-летию со дня рождения Заслуженного деятеля науки Казахстана, члена-корреспондент Академии Наук Казахстана, доктора технических наук, профессора Ибрагима Абылгазиевича Онаева, Алматы, 1819 мая, 2023. - с 243-247.
6. Ж.Т. Назаров, Г.М. Аллаберганова, А.М. Музафаров. Экспериментальное определение взаимосвязи значений мощности эффективной дозы от расстояния уранового объекта /Материалы Республиканской научно-практической конференции «Проблемы, перспективы и инновационные подходы эффективной переработки минерального сырья и техногенных отходов». Алмалыкский филиал Ташкентского государственного технического
университета. Алмалык, 16 сентября, 2023. - с. 95-97.
7. Ж.Т. Назаров, Г.М. Аллаберганов, Х.Л. Пулатов, А.М. Музафаров. Анализ радионуклидного состава горных пород участков добычи урана методом физико-химической геотехнологии / «Глобальная наука и инновация 2023: Центральная Азия» №2(20). «Технические науки». Астана - 2023. -С 48-50.
8. Ж.Т. Назаров, Г.М. Аллаберганова, Х.Л. Пулатов, А.М. Музафаров. Изучения гранулометрического распределения урана в техногенных вторичных урановых рудах /IV - Международная конференция «Комплексное инновационное развитие зарафшанского региона: достижения, проблемы и перспективы» посвященная 65-летию Навоийского горно-металлургического комбината. 1617 ноября, 2023. Навои, Узбекистан.
9. Ж.Т. Назаров, Г.М. Аллаберганова, Х.Л. Пулатов, А.М. Музафаров. Исследование параметров новой технологической схемы добычи урана из техногенных урановых руд /IV - Международная конференция «Комплексное инновационное развитие Зарафшанского региона: достижения, проблемы и перспективы» посвященная 65-летию Навоийского горно-металлургического комбината. 16-17 ноября, 2023. Навои, Узбекистан.
10. Ж.Т. Назаров, Г.М. Аллаберганов, Х.Л. Пулатов, А.М. Музафаров, А.Р.Журакулов. Анализ радионуклидного состава природных вод на участках добычи урана методом физико-химической геотехнологии / «Глобальная наука и инновация 2023: Центральная Азия» №2(20). «Технические науки». Астана -2023. -С 51-54.
11. Пулатов Х.Л., Музафаров А.М., Назаров Ж.Т., Аллаберганова Г.М. Изучения гранулометрического распределения урана в техногенных вторичных урановых рудах. Mexanika va texnologiya ilmiy jurnali. № 1 (8), 2024. Maxsus son. -с. 196-
202.