Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги ислом Каримов номидаги

Адабиётлар

1. 
   Под редакцией Д.И.Скороварова. Кучное выщелачивание при разработке урановых месторождений. М.: «Энергоатомиздат» 1988 г.
   
2. 
   Толстов Е.А. Физико-химические геотехнологии освоения месторождений урана и золота в Кызылкумском регионе. МГУ. 1992
   
3. 
   Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. «Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов». М.: «Недра» 1982 г. 288 с.
   
4. 
   Каравайко Г.И., Кузнецова С.И., Голомзик А.И. «Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд». М.: Наука, 1972 г.
   

Маъруза №17.

Уранни ер остида кимёвий ва бактериал-кимёвий танлаб эритиш

Режа: 1. Уранни ер остида танлаб эритиш.

2. Уранли рудаларни ер остида танлаб эритиш усулини қўллаш амалиёти

Балансдан ташқари рудалар, бутун, йўқотилган ва ўпирилиб тушган жинслар ер остида танлаб эритишга ёки ётган жойида танлаб эритишга дуч келади. Бу жараён уюмда танлаб эритиш жааёнига қараганда камроқ қўлланилади. Бу катта миқдордаги кон жинслари кон-геологик, гидрогеологик ва типографик шароитлар билан шартланадиган факторлар билан тушунтирилади.

Кон-геология шароитларини ўрганишда танлаб эритилувчи массанинг фазода жойлашиши ва шакли, деформация, синишлар ва ёриқларнинг мавжудлиги танлаб эритувчи ва маҳсулотли эритмаларнинг йўқолишига ва тушиб кетишига олиб келади. Чўзилиш бўйича руда жинслари ва чуқурлик ўлчамлари грунт сувлари жойлашиши даражаси бўйича эритмалар узатиш системасини аниқлайди.
Сиздириб танлаб эритиш майдаланган кон массаси учун ишлатилади, унда эритмалар уни чўктирмайди ва секинлик билан унинг орасидан ўтиб, кислородни заррачалар юзасига микроорганизмлар иштирокида диффундирлашга имкон беради.
Кон массасига тўғри кириш йўли бўлмаса кон массасини чўктириш усули қўлланилади, масалан, кам қувватли забойларда. Бундай усулда аэрация режими бузилади ва кислород билан таъминлаш сезиларли ёмонлашади, яъни бактериал жараёнлар самарадорлиги камаяди.
Танлаб эритувчи эритмалар руданинг очилган юзасига ёмғир типидаги қурилмалар ёрдамида сепилади.
Ер остида танлаб эритишда маҳсулотли эритмалар сув ўтказмайдиган пастки горизонтда йиғилади, у ердан юзага танлаб эритилувчи металлни цементация ёки экстракция йўли билан ажратиб олишга хайдалади.
Ер остида танлаб эритишда ҳарорат бутун йил давомида бир хиллигича сақланиб қолади. Қиш бир неча ой давом этадиган туманларда ҳам ҳарорат 0^оС ни ташкил қилади ва
танлаб эритиш муваффақият билан ўтказилади. Масалан, ҳаво ҳарорати -5°С бўлса, танлаб эритувчи эритмалар ҳарорати +2^оС ни, маҳсулотли эритмалар ҳарорати эса бутун йил давомида + 11^оС ни ташкил қилади. Қишда ҳарорат -25 ^оС, ёзда +15 ^оС бўлганда ҳам шахтада ҳарорат +8 ^оС ни, эритмалар ҳарорати эса 6-7 ^оС ни ташкил қилади. Танлаб эритувчи эритмалар ҳароратига биринчи навбатда сульфидли минералларни бактериал танлаб эритиш жараёни боғлиқ бўлиб, унинг тезлиги ҳарорат 10-12 ^оС дан пасайганда сезиларли тушиб кетади.
Ер остида танлаб эритишда кон массасининг сиздирувчанлиги ва дарзлашиш даражаси катта аҳамиятга эга. Етарлича табиий сингдирувчанликда эритмалар ва ҳаво руда жинси орқали эркин ўтади. Сингдирувчанлик даражаси паст бўлса кон массаси майдаланади, бунинг учун кимёвий портловчи моддалар ёрдамида кумулятив портлашлар қўлланилади. Бундай майдалашда бўлаклар ўлчами 230-300 мм ни ташкил қилади, бу эса руда массасининг ғоваклик сингдирувчанлигини сезиларли оширади. Ер остида танлаб эритиш схемаси (14.1-расм) уюмда танлаб эритиш жараёни схемасига ўхшаш.
Бу схема бўйича колчедан туридаги рудаларни ер остида бактериал-кимёвий танлаб эритиш узунлиги 200 м ва кенглиги 40-60 м га яқин руда массиви кони участкасида амалга оширилади. Юзадан 30-70 м чуқурликкача 10х10 м панжара кўринишида скважиналар бурғуланади. 200 м чуқурликда ётган руда жинсини суғориш учун цементация қурилмаси чиқит эритмалари махсус бактериал ўлчами 150х200 м бўлган ховузда дастлабки регенерациядан кейин берилади. Бактериялар ва кислород таъсири остида темир занги оксидгача оксидланади. Регенерациядан кейин таркибида 2 г/л гача Fe²⁺ ва 10⁶ кл/мл A-ferrooxidans бактериялари бўлган рН 2,5 ва ҳарорат 13-14°С бўлган танлаб эритувчи эритмалар қувур орқали суғориш участкасига етказилади, у ердан полиэтилен шланглар ёрдамида қазилган скважиналарга келиб тушади. Суғориш 5-7 сутка давом этади, кейин қуритиш ўтказилади.


14-расм. Ер остида бактериал танлаб эритиш сехмаси 1 – нордонлаштириш тугуни; 2 - насос станцияси; 3 – суғориш скважиналари; 4 –руда жинси; 5 - шахтали горизонт; 6 – маҳсулотли эритма; 7 – регенерация ҳавузи; 8 - насос станцияси; 9 - тўғон; 21 ва 25 -блоклар

Руда жинси орқали ўтган мис таркибли маҳсулот эритмалари шахтанинг горизонтларидан бирида йиғилади ва йиғилувчи жойдан насослар орқали юзага цементация ванналарига узатилади. Танлаб эритувчи эритмада сульфат аммонийнинг мавжудлиги уларнинг фаоллигини 2 маротабадан кўпроқ оширади ва уларнинг миқдорини кўпайтиради.

Уранни ер остида кимёвий ва бактериал –кимёвий танлаб эритиш. Чет эл давлатларида уранни ишлаб чиқариш ҳозирги вақтда йиллик 40 минг т. ташкил қилади, истеъмол эса йилига 70 минг тоннагача ошиши мумкин. Кутилаётган уран истеъмолидаги ўсиш билан боғлиқ равишда янги уран конлари ишлаб чиқилмоқда, уранни бойитиш бўйича заводлар қурилмоқда, уран рудаларини бойитиш технологияси мукаммаллашмоқда, шунингдек уранни ишлаб бўлинган конлар, ташлама жойлар ва камбағал рудалардан танлаб эритиш жараёнлари борган сари кенгроқ татбиқ қилинмоқда.
Уранли рудаларни гидрометаллургик қайта ишлаш учун сульфат кислотасининг кучсиз эритмалари билан оксидловчилар иштирокида ёки уларсиз кислотали танлаб эритиш қўлланилади. Уран минералда олти валентли ҳолатда бўлса, сульфат кислотаси эритмаларида яхши эрийди. Уранли рудаларни танлаб эритишда эритмада ҳар доим темир таркибли минераллар, масалан пирит, кислотали эриши натижасида ҳосил бўлувчи темир ионлари мавжуд бўлади.
рН 1-2 муҳитда кислотали танлаб эритишда уран оксидланиши уч валентли ионлар иштирокида қуйидаги реакция бўйича амалга оширилади:
UO₂ + 2Fe³⁺=UО²₂+ 2Fe²⁺(1)
Бунда олинаётган икки валентли темир оксидловчилар қўшганда уч валентли ҳолатгача оксидланади:
2Fe²⁺+ МnО₂ + 4Н⁺= 2Fe³⁺ + Мn²⁺ + 2Н₂O(2)
6Fe²⁺ + СlO^-₃ + 6Н⁺ = 6Fe³⁺ + Cl+ 3H₂O(3)
UO₂ эришининг оптимал тезлигига Fe³⁺ : Fe²⁺ = l : l нисбатда Fe³⁺ концентрацияси 0,5 дан 2 г/л гача бўлганда эришилади.
Агар танлаб эритилувчи рудаларда қўлланилувчи оксидловчилар, масалан, пиролюзит, калий хлорати ёки азот кислотаси, ўрнига пирит иштирок этаётган бўлса унинг бактериал оксидланиш маҳсулотларини ишлатиш мумкин. Маълумки, пирит бактериал оксидланганда сульфат кислотаси ва оксидловчи – темир оксиди сульфати олинади.
Бактериал танлаб эритишда уранли минераллар эриши кислотали эришдаги реакциялар бўйича амалга ошади
UO₃+ H₂SО₄ = UО₂SО₄ +H₂О(4)
UO₂ + Fe₂(SO₄)₃= UО₂SО₄ + 2FeSО₄.(5)
Канада, Франция ва Португалияда уранни ер остида танлаб эритишнинг саноат амалиёти мавжуд. Бу жараённи амалга оширишнинг умумий шароитлари ер остида мисни танлаб эритиш билан бир хил.
Одатда уранни ер остида танлаб эритишнинг кимёвий ёки бактериал-кимёвий усули таркибида карбонатлари кам миқдорда бўлган рудалар учун ишлатилади. Сиғдирувчи жинслар структура характеристикаси бу усулнинг яроқлилигини аниқлашда катта аҳамиятга эга. Бундан ташқари, руда горизонтал шаклда ётиши ва солиштирма сиздирмайдиган жинсларда ва грунт сувлари статистик даражасидан пастда жойлашиши, руда жинси етарлича катталикка эга бўлиши, эритмалардаги ураннинг охирги концентрацияси уранни ажратиб олиш жараёнининг экономик талабларига жавоб бериши керак.
Канадада саноат миқиёсида Элиот-Лейк кони уранли рудаларини бактериал танлаб эритиш ўтказилмоқда. “Стенрок” шахтасида нордон шахта сувлари таркибида 1812 г/м³ U₃O₈ бўлиб, у темир билан бирга охак ёрдамида чўктирилган. Бу кон рудаларида уран оксид ҳолатда иштирок этиб, у пиритнинг оксидланиш маҳсулотлари билан яхши эрийди. Уранни ер остида танлаб эритиш умумий майдони 460-650 м² бўлган 1200 та забойда ўтказилади. Бактериал эритмалар билан суғориш ва забой четларини ювиш кундузги ва кечки сменаларда ҳафтасига 7 кун амалга оширилади. Ҳар куни 12 та забой суғорилади. Суғориш цикли 3 ойдан кейин такрорланади. Танлаб эритувчи эритмалар рН 2,3-2,8 да руда жинси орасидан ўтади ва ер ости резервуарларига тўпланади, у ерга қувурлар ва насослар коррозиясини олдини олиш учун рН 5 гача аммоний қўшилади. Кейин эритмалар юқори юзага темир ва уран тузларини эритмага ўтказиш учун юборилади. рН 2,4 гача туширилади. Эритма тозаланади ва уранни ионалмашувчи смолалар ёрдамида ажратиб олиш ёки аммоний билан чўктириш учун жўнатилади. Бу усул билан ҳар йили 60 т дан ортиқ U₃O₈ олинади, унинг нархи 1 кг учун 0,69 долл. ташкил қилади.
“Шели Бэйзин” (Канада) конида ер остида танлаб эритишда танлаб эритувчи эритма йўналиши ва оқим тезлиги руда жинсида бурғуланган дренаж скважиналари жойлашиши билан назорат қилинади. Тақсимловчи скважиналар диаметри 76 мм бўлади ва улар диаметри 203 мм ли қабул қилувчи скважинадан 7,6 м масофада учтадан жойлаштирилади. Скважиналар герметикланади ва эритмаларни киритгандан кейин юқорибосимли форсункалар орқали эритмалар киритилгандан кейин оқиб чиқувчи эритма тезлиги талаб қилинувчи даражага етмагунча ҳаракат қилишни бошлайди. Руда жинси танлаб эритувчи эритмалар билан тўйингандан кейин чиқувчи эритма нордонлиги 5 г/л H₂SO₄ ташкил қилади. Оқим тезлиги 284 л/мин бўлганда уран маҳсулотли эритмада 48 соатдан кейин 0,2-0,35 г/л концентрацияда пайдо бўлади. Баъзида оксидловчи сифатида эритмаларга натрий хлорати ҳамда флокулянт қўшилиб, у эритмаларни камсиздириладиган материал орқали ўтиш шароитини яхшилайди.
Шунингдек, уранни ер остида бактериал танлаб эритиш “Милликен” (Канада) конида амалга оширилади, у ерда бу усул бидан ҳар йили 60 тоннага яқин U₃O₈ олинади.
Франциянинг баъзи уран конларида 20 йилга яқин вақт давомида уран шахта сувларидан ажратиб олинади. Мисол таркисида “Экарпьер” конини келтиришимиз мумкин. Бу районда уран минерализацияси кенг тарқалган бўлиб у гранитлар контакти зоналарига метаморф жинслар билан тўғирланган. Ер остига ишлов беришдан қолган руда целиклари жуда кучли парчаланиб кетган. Олинаётган руда тарибида уран 0,08% га яқинни ташкил қилади, таркибида фақат 0,02-0,04% уран бор участкалар ҳам бор. Бу рудаларни оддий усулда қайта ишлаш иқтисодий самара бермайди, шунинг учун бу районда ер остида танлаб эритиш жараёнини ўтказиш имконияти устида изланишлар олиб борилди.
Олдин уранни руда складлари ва ташлама жойлари остидан оқиб чиқувчи эритмалардан ионалмашувчи смолалар ёрдамида ажратиб олиш амалга оширилган. Эритмалар миқдори жуда кўп бўлмаган ва тўлалигича атмосфера сувлари (осадок) миқдорига боғлиқ бўлган. Масалан, таркибида 150-250 мг/л уран бўлган эритмалардан ойига 200 кг дан кўп бўлмаган металл ажратиб олинган. Кучли ёмғир ёққанда кон сувлари таркибида эриган уран 40 мг/л бўлган, бунда рН 4 ва дебит 160 м³/ч ташкил қилган. Бу руда ётган жойининг ўзидан тўғридан тўғри уранни ажратиб олиш лойиҳасини ишлаб чиқишга ва металлни шахтали сувлар билан йўқолишини камайтиришга имкон берди.
Руда сувларини ушлаб олиш учун коннинг бир биридан 40 м масофада жойлашган бешта горизонтларига дренаж системаси қурилган бўлиб, у минераллашган уран таркибли рудаларни минераллашмаганидан ажратишга имкон берди. Синовлар қуйидаги схемани ишлаб чиқишга имкон берди. Схема бўйича рН 3 га тенг бўлган барча минераллашган сувлар полиэтилен қувурлари бўйича 160 ва 200 м горизонтларда йиғилади ва 160 м горизонтда жойлашган насос станцияси орқали юзага умумий хажми 1000 м³ бўлган тўртта резервуарга хайдалади.
Шахтали сувлар хажмининг атмосфера сувлари миқдорига боғлиқлигини йўқотиш учун коннинг алоҳида участкаларига ишлаб бўлинган камераларга кириш қурилмаси орқали сувни тармоқлаб узатиш дренаж тизими билан тўлдирилди. 1966 йилда металлни ажратиб олиш ойига шахта сувларида концентрация 100 мг/л бўлганда 2,5 т ташкил қилди.
Гидрометаллургия заводи ионалмашувчи қуримаси ҳам кенгайтирилди, унда мавжуд саккизта реакцион колоннага яна учта қўшилди. Корхонанинг ишлаб чиқариш қуввати 1966 йилда 35 т уранни ташкил қилди. Лаборатория изланишлари вақтида шахтали сувлардан “Экапьер” кони учун ўзига хос тион микроорганизмлари ажратиб олинди, улар жуда юқори фаолликка эга бўлиб, бу уранни биологик танлаб эритиш характери тўғрисида гапиришга имкон беради.
Техник иқтисодий кўрсаткичлар кўрсатишича уран заҳираси 2000 т ва уни ажратиб олиш 50% бўлса, қўшимча 25т/йил уран олиш учун керак бўлган капитал сарфлар ураннинг эритмалардага минимал таркиби 14 мг/л бўлганда бир йил ичида қопланиб кетади. Конда ер остида бактериал-кимёвий танлаб эритишни уранни йиллик ишлаб чиқариши 35 тонна бўлганда 1975 йилда тугатиш тахмин қилинган эди.
Уранли рудаларни ер остида танлаб эритиш усули ҳудди шу бассейн “Шапель-Ларжио” шахтасида қўлланган эди. Ураннинг умумий заҳираси коннинг бу қисмида рудада уран таркиби 0,1% га яқин бўлганда ураннинг ўртача миқдори 6 минг тоннага яқинни ташкил қилган. Шахта заводдан 40 км узоқликда жойлашган, шунинг учун уран минераллашган сувлардан охак билан чўктирилган, кейин эса тозаланмаган уранат кальцийдан иборат таркибида 20-10% уран бўлган чўкма заводга цистерналарда етказилган.
Уранни ер остида танлаб эритиш шунингдек Франциянинг “Бружо”, “Сань” каби конларида ҳам амалга оширилади, у ерда йилига 6 тоннадан 45 тоннагача уран олинади.