Гидрометаллургия

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ В КАРБОНАТНЫХ СРЕДАХ

Обычно применяется для руд, содержащих двадцать и более процентов карбоната кальция и магния, при этом, обязательным условием является наличие в руде минералов урана, способных к выщелачиванию, как при обычном атмосферном, так и при повышенном давлении (Рис.1). Наиболее распространенным являются методы выщелачивания урановых руд серной и азотной кислотами.

Реакции, протекающие в содовых растворах можно представить в следующем виде:

UO₃+3Na₂CO₃+H₂O Na₄[UO₂(CO₃)₃]+2NaOH

UO₂+1/2O₂+3Na₂CO₃+H₂O Na₄[UO₂(CO₃)₃]+2NaOH

U₃O₈+1/2O₂+9Na₂CO₃+3H₂O 3Na₄[UO₂(CO₃)₃]+6NaOH
Для сдвига реакции вправо необходимо связывать образующуюся щелочь, что достигается путем создания в растворе необходимой концентрации (HCO₃)^- ионов

NaOH+NaHCO₃ Na₂CO₃+H₂O
В свою очередь реакции растворения оксидов содой обратимы, что позволяет при увеличении гидроксильных ионов разрушать комплексы и осаждать уран в виде уранатов:

Na₄[UO₂(CO₃)₃]+4NaOH Na₂UO₄+3Na₂CO₃+2H₂O

2Na₄[UO₂(CO₃)₃+6NaOH Na₂U₂O₇+6Na₂CO₃+6NaOH
Обязательным условием карбонатного выщелачивания является наличие кислорода воздуха, что обеспечивается применением в качестве реактора пачуков с воздушным перемешиванием.
Наряду с выщелачиванием урана, другие минералы так же взаимодействуют с содой и кислородом воздуха.

2FeS₂+ 8Na₂CO₃+ 7¹/₂O₂+ 7H₂O 2Fe(OH)₃+ 4Na₂SO₄+8NaHCO₃

SiO₂+ 2Na₂CO₃+ H₂O Na₂SiO₃+ 2NaHCO₃

CaSO₄+ Na₂CO₃ CaCO₃+ Na₂SO₄
Извлечение урана содовыми растворами проводят как при атмосферном, в пачуках, так и повышенным давлениии в автоклавах.
При этом, требуется более тонкий (0.074мм) помол руды, поскольку содовые растворы малоактивны к пустой породе.
Параметры выщелачивания в пачуках:
(5/10)%Na₂CO₃+ (1/7)%NaHCO₃,температура 80-90^оС, Т:Ж=1:(1/1,5), время 8-10 часов.
Выщелачивание в автоклавах проводится при температуре 110-115^оС, избыточном давлении 6-8 атм.
Трудоемкие процессы фильтрации часто заменяют противоточной декантацией, особенно, после организации промышленного синтеза флокулянтов типа полиакриламида.
Преимущество карбонатного выщелачивания перед кислотным в большей селективности извлечения урана, меньшим загрязнением растворов примесями, соответственно, более низкими затратами на последующий аффинаж урана, меньшая коррозия оборудования.
К недостаткам следует отнести ограниченную область применения, т.е. применение только к определенному типу руд, а также, относительно низкую степень извлечения урана из рудного сырья.