CC BY
44
© В.М. Лизункин, A.A. Морозов, 2008
УДК 622.277:622.349.5
В.М. Лизункин, А.А. Морозов
РАЗВИТИЕ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА НА ОАО «ПРИАРГУНСКОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ГОРНО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ»
Семинар № 19
Приаргунское производственное горно-химическое объединение (ОАО «ППГХО») работает на сырьевой базе урановых и ураномолибденовых руд Стрельцовской группы месторождений - крупнейшей в России. Их интенсивное освоение привело к необходимости увеличения объемов добычи забалансовых и беднобалансовых руд, доля которых в настоящее время составляет около 30 % от общего объема уранового сырья, добываемого объединением.
Для эффективной переработки данных руд, начиная с 1973 г. и в особенности в последнее десятилетие, на предприятии был проведен значительный объем работ по разработке и внедрению в промышленных масштабах одного из методов геотех-нологической добычи урана- метода кучного выщелачивания (КВ). Однако до 1980 г. основным направлением исследований и опытно-промышленных работ (ОПР) на предприятии являлось решение вопроса о переработке методом КВ только попутно добываемых забалансовых руд. В последствии, на основании полученных положительных результатов, был спроектирован и введен в эксплуатацию промышленный комплекс КВ. Первые же годы его эксплуатации показали высокую эффективность заложенных технических решений, позволяющих обеспечить более 50 %
извлечения урана из всей массы забалансового сырья, с себестоимостью переработки руд не превышающей гидрометаллургических методов.
В дальнейшем, переработке методом КВ стали подвергаться и бедные руды (с 1996 г.). При этом данная технология позволила в существенной мере (на 12-30 %) сократить нагрузку на рудничный тракт гидрометаллургического завода и снизить затраты на наиболее материало- и энергоемкие операции технологического цикла.
Однако в настоящее время запасы легковскрываемых химической технологией урановых руд в значительной степени отработаны. Поэтому естественна необходимость использования для добычи урана более упорного уранового сырья, в том числе и карбонатного. Экономическая целесообразность его переработки обеспечивается использованием комбинированной разработки месторождений, элементом которой является кучное выщелачивание, позволяющее рентабельно перерабатывать бедные и забалансовые руды. Эффективность данного метода достигается путем применения рациональной системы орошения, использования реагентов селективно растворяющих минералы-носители полезного компонента, а так же возможностью изменения условий и режима работ на различных стадиях процесса. Тем не менее, на объеди-
нении широкое распространение получил кислотный способ выщелачивания урана, при котором достигается достаточно высокое извлечение урана на уровне 75 % за сравнительно короткое время (1-1,5 года).
Карбонатное же выщелачивание характеризуется низкой степенью извлечения урана из отрабатываемых руд, длительностью процесса выщелачивания и необходимость применения дорогостоящих окислителей. Эти проблемы эффективно решаются при применении автоклавного метода переработки карбонатных руд, позволяющего достигать степени извлечения урана до 95-96 % в сравнительно короткие сроки [1]. Однако данная технология довольно дорогостоящая и может быть экономически выгодной лишь при достаточно высоком исходном содержании урана в перерабатываемом рудном материале.
Бедное же сырье отрабатывать таким способом не целесообразно, поэтому альтернативным методом его переработки может являться кучное карбонатное выщелачивание, но, как показывает практика, достигаемое извлечение урана не превышает 55 % [2].
Основная сложность процесса обусловлена относительно медленным растворением четырехвалентного урана и существенным снижением фильтрации растворов через рудную массу во время выщелачивания. Поэтому для повышения эффективности процесса требуется применение различных методов его активации - использование окислителей, рыхление и т.п. При этом значительные расходы дорогостоящих окислителей приводят к резкому повышению себестоимости переработки карбонатных руд методом КВ. В связи с чем, основной задачей исследований на объединении была интенсификация процесса выщелачивания карбонатного сырья, которая позволит достичь при-
емлемого извлечения урана, снизить расход реагентов и существенно сократить сроки переработки.
Как известно, интенсивность выщелачивания определяется скоростью проникновения растворов в глубину рудного куска, которая ощутимо мала. Ее повышение возможно при условии снижения поверхностного натяжения растворов, которое, в свою очередь, может быть обеспечено применением поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Учитывая, что предлагаемые различными фирмами ПАВ весьма дорогостоящие, для процесса содового кучного выщелачивания бедных карбонатных урановых руд наиболее приемлемыми могут быть высокомолекулярные гуминовые соединения (ГС), или их смеси, отличающиеся простотой и дешевизной их изготовления из углей. Данным веществам характерны свойства ингибиторов, позволяющие связывать глинистые фракции, не допуская миграции, снижая при этом их сорбционные свойства. Кроме того, они не препятствуют доставке раствора-реагента к урановому минералу, его растворению и выносу обогащенных растворов за пределы рудного куска.
Результаты проведенных исследований на высококарбонатном (более 40 % по СаС03) рудном материале Аргунского месторождения показали возможность эффективного применения ГС при содовом выщелачивании урана (рис. 1). Достигаемая степень извлечения урана сопоставима с величиной извлечения при использовании наиболее сильного окислителя -перманганата калия (67,3 %) и составляет 65,6 % за 226 суток. Совместное воздействие окислителя и ГН позволяет достичь извлечения металла 72 %, тогда как при содовом выщелачивании без их использования фильтрация растворов прекращается через
и
8
Я
о
Г
о
Ч
-
м
8
Л
Я
о
В
о
н
и
70
60
50
40
30
20
10
30
60
без использования ПАВ с исп. ГС
с исп. перманганата калия совместное исп. перманганата калия и ГС
90 120 150 180 210 240
Время выщелачивания, сутки
Рис. 1. Кинетика содового выщелачивания урана из карбонатных руд (крупность -50 мм) с применением ГС и КМп04.
0
50
100
150
200
250
300 350 400 450 500
Время выщелачивания, сутки
Рис. 2. Кинетика содового выщелачивания урана из карбонатных руд при полупромышленных испытаниях
0
0
40-70 суток, что связано с образованием водонепроницаемых зон за счет перераспределения и уплотнения иловых и глинистых фракций рудного материала из верхней части колонки к ее основанию.
Помимо явного улучшения фильтрационных свойств обрабатываемого рудного материала, сопоставимость показателей извлечения металла обусловлена наличием в гуматах натрия кислородсодержащих функциональных групп, в частности карбоксильных [3]. В совокупности с повышением проницаемости, кислород из данных групп активно доставляется в глубь рудного куска, способствуя
и4+
, тогда как перманганат калия взаимодействует в основном с поверхностными минералами. Этот факт характеризует данные гуми-новые вещества не только как ПАВ, но и как окислители, что существенно повышает технико-экономи-ческие показатели содового кучного выщелачивания урана из карбонатных руд.
Анализ результатов полупромышленных испытаний (рис. 2) показал, что даже при минимальном расходе
1. Смирнов И.П., Матвеев A.A., Смирнов K.M. Выщелачивание урановых и комплексных руд. Цветные металлы. 2003. № 4. с. 27-34.
2. Абдульманов И. Г. Опыт выщелачивания урана на горнодобывающих предпри-
ГН эффективность выщелачивания относительно стандартной технологии выше на 14-15 % и позволяет достичь извлечения урана из недробленых бедных карбонатных руд «Аргунского» месторождения на уровне 75 % за 12 месяцев. В ходе проведения испытаний было так же отмечено, что в первые 100 суток выщелачивания влияния ГН практически не наблюдалось. Оно стало очевидным лишь после снижения фильтрационных характеристик в базовом опыте, связанных с заиливанием межпорового пространства нижних слоев рудной массы. Столь незначительная разница в величине извлечения металла в начальном периоде и продолжительность процесса обусловлена только минимальным расходом самого ГН.
Таким образом, полупромышленными испытаниями по кучному выщелачиванию бедных высококарбонатных урановых руд доказана эффективность применения в качестве ПАВ гуминовых соединений. Разработанная технология вошла составной частью в концепцию развития ОАО «ППГХО».
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ятиях бывшего СССР. Заключительный отчет о НИР, т. 1. - М, 2000 г. 151 с.
3. Славинская Л. П. Влияние неорганических реагентов на выход, состав и свойства гуматов из бурых окисленных углей Ту-аркырского месторождения: Диссерт. канд. техн. наук. - Ташкент. -1991. ШИЗ
— Коротко об авторах----------------------------------------------------------------
Лизункин В. М. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой подземной разработки месторождений полезных ископаемых, Читинский государственный университет,
Морозов A.A. - Начальник геотехнологической лаборатории ЦНИЛ, ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение».
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 19 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.Ж. Аренс.
