200061. lajstromszámú szabadalom • Eljárás uránércek urántartalmának feltárására és kinyerésére
1 HU 200 061 A 2 A találmány uránércek feltárására vonatkozik, amelynél az uránércből egyetlen termelési vonalon végzett töréssel és zárt körfolyamatú nedves őrléssel előállított zagyból nedves osztályozással és/vagy gravitációs sűrítéssel elkülönített, 100 |tm-nél durvább és finomabb szemcséket egyaránt tartalmazó, 50 tömeg%-nál nagyobb szilárdanyag-tartalmú homokfrakció(ka)t, illetve gyakorlatilag 100 |tm-nél finomabb szemcséket tartalmazó, a homokfrakció(k)énál kisebb szilárdanyag-tartalmú iszapfrakció(ka)t folyamatos üzemeltetésű, sorba kapcsolt, kevert tartályreaktorokból álló külön homokfeltáró, illetve külön iszapfeltáró rendszerben ásványi savval és oxidáló anyaggal történő kezeléssel, atmoszferikus nyomáson és legfeljebb forrpont alatti hőmérsékleten feltárjuk, majd az uránt az oldatból vegyülete alakjában kinyerjük. Előnyösen alkalmazható a találmány kémiai ellenálló képességük miatt nehezen feltárható ásványokat (így például branneritet, euxenitet, koffinitet) tartalmazó uránércek ipari méretben történő, üzemszerű feltárására. Ismeretes, hogy az ércekből törés és zárt körfolyamatú nedves őrlés után mint vízben diszpergált szilárd, szemcsés, pórusos anyagokból (zagyokból) sav és oxidáló anyag vagy ritkábban szóda és oxidáló anyag hozzáadásával kémiai kioldás útján viszik át az uránt a zagyok oldatfázisába, miközben szennyező komponensek is oldódnak. Ezt a műveletet nevezik angolul „leaching”nek, magyarul a feltárás vagy a kilúgzás szó egyaránt használatos. A szakirodalom hangsúlyozza, hogy az uránércek feltáráskinetikája nem egy konvencionális folyamat, amely a klasszikus reakciókinetika felhasználásával közvetlenül tárgyalható lenne. Az uránércek feltárásánál fellépő konszekutív és szimultán reakciók nagy számán belül kevés reakció leírását ismertetjük közvetlenül. (Dr. Müller László: IV. Üzem mélyszinti ércek feltárási vizsgálata című belső használatú MÉV kutatási jelentés, 1968, 60. oldal.) Megismerhető volt, hogy az uránércek ásványtani összetételének vizsgálatánál az egymást komplexen kiegészítő műszeres módszereken belül elsősorban a hullámhosszdiszperzív mikroszonda jelenti az előrelépést. (Egry Róbert és Misota Lajos, MÉV 1364. számú újítási javaslata, 1973.) Megismerhető volt továbbá, hogy csupán tiszta urán-oxidokra írhatók fel az alábbi egyszerűsített reakciósémák: UO3 + H2SO4--------> UO2SO4 + H2O, O2 UO2 + H2SO4 - UO2SO4 + H2O. A négy vegyértékű uránvegyületek oxidálása például a mangán-dioxid karbonátmentes érceivel vagy például klorátokkal történhet, az ércből kioldott vas mint oxigénátvivő katalizátor jelenlétében. Általában az uránércek feltárására is érvényes az a tendencia, hogy a hőmérséklet emelésével a feltárási idő csökkenthető. [Magyar Kémikusok Lapja, 26 (5), 244. oldal (1971).] A kénsav szabályozott adagolása például szabadsavkoncentrációval arányos pH- vagy vezetőképesség-szabályozással történhet. Az oxidáló anyagok adagolását redoxpotenciál-szabályozás szerint kell végezni előnyösen a feltárási lépcsők elejére. Az adagolás történhet vizes zagy, klorátok esetén vizes oldat formájában. A mangán-dioxid ércei az uránérccel együtt megőrölve és/vagy az uránérc zagyfrakcióival összekeverve is adagolhatók. A tartályreaktorok keverése betétcsöves vagy betétcső nélküli légkeveréssel és/vagy mechanikus keveréssel biztosítható. Az előbbi egyszerűbb szerkezetű, de 70-80 °C-nál magasabb feltárási hőmérséklet direkt gőzfűtéssel történő biztosítása esetén a nagy hőveszteség mechanikus keveréssel és/vagy más technikai megoldás(ok), például hőcserélő alkalmazásával kerülhető el. Egyes uránérc-feldolgozó üzemekben a zagyot vagy a zagyfrakció(ka)t ásványi savas előkezelésnek is alávetik, például az oxidálóanyag-szükséglet csökkentése érdekében. Az utóbbi cél érdekében végzett ásványi savas előkezelést például 5-6 pH-érték tartása mellett végezve az érc vas(II)-tartalmának egy része könnyen kioldódik és légkeverés alkalmazása esetén vas(III)-má oxidálódik. [Haskó Lajos: Uránérc vegyi feldolgozása (Felsőoktatási Jegyzetellátó Vállalat, Budapest, 1960) címűjegyzet, 23. oldal, 23-27. sor.] Megismerhető volt az is, hogy az uránércek feltárásának sebességét a szemcsefelületen kialakult filmdiffúziós folyamatok sebessége határozza meg. A felületen elhelyezkedő ásvány kioldása után azonban a sebességmeghatározó tényező fokozatosan a reagensek diffúziója lesz. Emiatt az oldódás sebességét a reakciótermékek jelenléte csökkentheti. [Atomnaja Energija, 17, 119 (1964).] Egy további közlemény szerint a vas(III)-UO2 rendszerben a savas közeg fő szerepe az Fe(OH)3 keletkezésének meggátlásában van. A hőmérséklet emelésével a feltárási hatásfok maximuma a magasabb savkoncentráció-érték irányába tolódik el, az utóbbi ellensúlyozza a hőmérséklet hidrolízist elősegítő hatását. A savkoncentráció értékének további növelése esetén kevésbé mozgékony FeOHSO4 típusú bázisos sók képződnek. A szulfát-, a hidrogén-szulfát-, valamint a vas(II)-ionok nagy koncentrációja az oxidációt kedvezőtlenül befolyásolja. A magas savkoncentráció-érték (100 g/l felett) a viszkozitás növekedése miatt is károsan hat. [Radiohimija, 5, 741 (1963).] A világ urántermelésének nagy hányadát adó Kanadában a feltárást a legtöbb üzemben savas kezeléssel végzik, atmoszferikus nyomáson, forrpont alatti hőmérsékleten, 5% vagy ennél alacsonyabb kénsav-koncentráció alkalmazása mellett. (Mining Annual Review, 1970, 231. oldal.) Ezzel összhangban áll az a közlés is, mely szerint Kanadában az ellenálló brannerites érceket úgynevezett magas maradéksavasság (50-70 g/l) mellett tárják fel. [A. P. Zefirov, B. V. Nyevszkij, G. F. Ivanov: Uránércfeldolgozó üzemek a kapitalista országokban (Goszatomizdat, Moszkva, 1962) című könyv, 357. oldal.] Egy további uránércfeltárási közlemény szintén legfeljebb 50 g H2SO4/l szabadsav-koncentráció érték alkalmazásáról számol be. [Magyar Kémikusok Lapja 26, (5), 244. oldal (1971)] Az uránérczagyok ipari méretű, folyamatos üzemeltetésű, atmoszferikus nyomáson és legfeljebb forrpont 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
