Гидрометаллургия

РАСПРОСТРАНЕНИЕ УРАНА В ПРИРОДЕ

Уран является достаточно широко распространенным элементом. Его кларк в земной коре составляет 2,6*10^-4 %. Природные соединения урана чрезвычайно разнообразны. Число изученных и описанных минералов достигает 150 единиц.

Содержание урана в рудах обычно невелико (до 1,0%). Уран входит в минералы как в четырех, так и шестивалентной форме. По классификации Мелкова В.Г. из урановых руд можно выделить шесть основных типов:
собственно урановые руды, представляющие собой настурановые [K(U, Th)O₂UO₂*mPbO] руды с высоким содержанием урана и незначительными примесями пирита, сульфидов меди, свинца.
-Ураново-сульфидные руды, где урану в виде настурана сопутствует кварц, карбонаты, пирит, арсениды железа;
-Кварцево-карбонатные руды, где уран в виде настурана, сопутствуют кварц, карбонаты, пирит;
-Ураново-полиметаллические руды, где уран в виде настурана, сопутствуют пирит, галенит, самородное золото;
-Давидидовые руды- уран представлен давидидом [(Fe,Ce,U)(Ti,Fe,V,Cr)₃(OH)₇ характеризуется большим содержанием железа и титана;
-медно-урановые руды содержат сульфиды меди, железа, кобальта, никеля. Уран представлен уранинитом, монацитом.


ИЗВЛЕЧЕНИЕ УРАНА ИЗ РУД

1. 
   Подготовка к выщелачиванию.
   

Дробление и измельчение руды, операция обогащения, куда относится радиометрическая сортировка, основанная на различной интенсивности радиоактивного излучения кусков руды. Разделение в тяжелых средах и на концентрационных столах, флотация. При наличии железосодержащих минералов- магнитная сепарация, либо восстановительная плавка с попутным получением чугуна.
Обжиг ураносодержащих углей, сланцев.
Эта операция применяется для разрушения связи урана с органическими веществами и проводится при температурах от 400^оС до 900^оС в зависимости от содержания органических веществ.
Также при обжиге происходит окисление сопутствующих элементов, например, ванадий с его утилизацией, а так же перевод 4-х валентного урана в 6-ти валентную форму.
Обжиг руды разлагает карбонаты и сульфиды для облегчения условий выщелачивания урана, а так же улучшает фильтрационные свойства рудных пульп.
Оптимальным режимом обжига большинства руд является прокаливание при температуре 800-900^оС в течение 60-90 мин. При доступе кислорода воздуха.

2. 
   Выщелачивание урана из руд.
   

Большинство природных соединений урана или нерастворимо, либо плохо растворимо в воде.
Обычными реагентами для перевода урана в раствор являются карбонат натрия (сода), последняя применяется только для выщелачивания шестивалентного урана.
По растворимости в этих реагентах урановые минералы могут быть разделены на три группы:

• 
  к первой относятся минералы, содержащие окислы урана- настуран, уранинит и урановые черни состава (от UO₂ до UO₃). Они хорошо растворяются в кислотах и могут выщелачиваться карбонатами натрия, аммония в присутствии окислителей;
  
• 
  вторую группу составляют урановые минералы - отенит (фосфат), уранофан (силикат), карнотит (ванадий урана). Они обычно содержат шестивалентный уран и легко выщелачиваются в кислотах и щелочах без окислителя;
  
• 
  к третьей группе относятся химически стойкие ураносодержащие минералы - браннерит и давидид (титанаты, содержащие уран), бектафит, эвксенит, самарскит, пирохлор (урансодержащие танталониобаты). Для их извлечения требуются ”жесткие” условия выщелачивания (высокая температура, концентрация кислоты, время выщелачивания, тонкий помол).
  

Выбор реагента и режима выщелачивания зависит от типа руды, состава сопутствующих рудных минералов пустой породы. Эти факторы определяют экономичность технологии извлечения урана.