1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29850
(51) C22B 60/02 (2006.01)
C22B 3/08 (2006.01)
E21B 43/28 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1856.1
(22) 09.12.2013
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Мирошниченко Владимир Иванович (BY);
Дударчик Владимир Михайлович (BY); Богацкий
Валерий Петрович (KZ)
(73) Товарищество с ограниченной
ответственностью "MBM group 2014"
(74) Болотов Юрий Альбертович; Кульжамбекова
Сауле Даниаровна; Пастухова Ольга Васильевна;
Наурузова Гульжихан Хакимовна
(56) KZ 19310, кл. Е21В 43/28, опубл.15.04.2008г
(54) РАБОЧИЙ РАСТВОР ДЛЯ
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ РУДНЫХ
МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ РУДНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
(57) Изобретение относится к области
гидрометаллургии и может быть использовано для
извлечения урана из руд путём кучного и
подземного выщелачивания.
Техническими результатами являются
повышение степени извлечения урана из рудных
материалов, использование недорогой и
экологически безопасной добавки, интенсификация
процесса выщелачивания, а также уменьшение
удельного расхода рабочего раствора и расхода
серной кислоты.
Рабочий раствор для выщелачивания урана из
рудных материалов содержит серную кислоту с pH,
не более 2, и добавку. Его отличие заключается в
том, что в качестве добавки он содержит 0,025 - 0,5
мас.% продукта окислительной деструкции торфа,
содержащего карбоксильные группы в количестве
6-9 мг-экв/г сухого продукта и фенольные
гидроксилы в количестве 2-4 мг-экв/г сухого
продукта.
В способе выщелачивания урана из рудных
материалов рабочим раствором, содержащим
серную кислоту с pH, не более 2, и добавку, в
качестве добавки используют продукт
окислительной деструкции торфа, содержащий
карбоксильные группы в количестве 6-9 мг-экв/г
сухого продукта и фенольные гидроксилы в
количестве 2-4 мг- экв/г сухого продукта, при этом
количество добавки в рабочем растворе составляет
0,025 - 0,5 мас. %.
Можно использовать добавку, которую
предварительно растворяют в небольшом
количестве раствора серной кислоты или рабочего
раствора для выщелачивания урана и затем удаляют
твёрдый остаток.
(19)KZ(13)A4(11)29850

2. 29850
2
Изобретение относится к области
гидрометаллургии и может быть использовано для
извлечения урана из рудных материалов путём
кучного и подземного выщелачивания.
Известен рабочий раствор для выщелачивания
урана, содержащий серную кислоту и добавку - азон
или пероксисоединения при концентрации
0,01-0,10 моль/л (Патент Республики Казахстан
№20566, МПК Е21В 43/28, опубл. 15.12.2010г.).
Там же раскрыт способ извлечения урана из
рудных материалов путём выщелачивания рабочим
раствором, содержащим серную кислоту и добавку -
азон или пероксисоединения при концентрации
0,01-0,10 моль/л.
Основными недостатками известных рабочего
раствора и способа выщелачивания урана является
высокая стоимость добавки и относительно
невысокая степень извлечения урана из рудных
материалов, а также высокая стоимость добавки и.
Известен рабочий раствор для выщелачивания
урана, содержащий серную кислоту и добавку -
лигносульфонат аммония, щелочного или
щелочноземельного металла с концентрацией
0,05-5,0 г/л. (Патент Российской Федерации
№2165994, МПК С22В 60/02, опубл. 27.04.2001г.).
Из патента РФ №2165994 известен также способ
извлечения урана из рудных материалов
выщелачиванием раствором серной кислоты, в
которую вводят в качестве добавки лигносульфонат
аммония, щелочного или щелочноземельного
металла с концентрацией 0,05-5,0 г/л.
Основными недостатками известных рабочего
раствора и способа являются относительно
невысокая степень извлечения урана из рудных
материалов, а также высокая стоимость добавки.
Наиболее близким аналогом по технической
сущности и достигаемому техническому результату
к заявляемому рабочему раствору для
выщелачивания урана из рудных материалов
является рабочий раствор, раскрытый в
предварительном патенте Республики Казахстан
№19310 (МПК Е21В 43/28, опубл. 15.04.2008г.).
Раствор содержит серную кислоту с pH, не более 2,
и добавку - модифицированный лигносульфонат
аммония, щелочного или щелочноземельного
металла. Лигносульфонат аммония, щелочного или
щелочноземельного металла модифицируется
окислением пероксосульфатом аммония или
нитрированием азотной кислотой.
В качестве наиболее близкого аналога к
заявляемому способу выбран способ
выщелачивания урана из рудных материалов
раствором серной кислоты и добавку -
предварительно модифицированный окислением
или нитрированием лигносульфонат аммония,
щелочного или щелочноземельного металла.
Использование указанной добавки к рабочему
раствору в количестве 0,15 г/л повышает степень
извлечения урана на 6-7% (Предварительный патент
Республики Казахстан №19310, МПК Е21В 43/28,
опубл. 15.04.2008г.).
Основным недостатком вышеуказанных
рабочего раствора и способа является относительно
невысокая степень извлечения урана из рудных
материалов, а также высокая стоимость добавки,
В основу изобретения положена задача создания
рабочего раствора для выщелачивания урана из
рудных материалов и способа выщелачивания урана
из рудных материалов, позволяющих повысить
степень извлечения урана из рудных материалов
при использовании недорогой и экологически
безопасной добавки, а также снизить
продолжительность процесса выщелачивания,
уменьшить удельный расход продуктивных
растворов и расход серной кислоты.
Техническими результатами являются
повышение степени извлечения урана из рудных
материалов, использование в рабочем растворе
недорогой и экологически безопасной добавки,
интенсификация процесса выщелачивания, а также
уменьшение удельного расхода рабочего раствора и
расхода серной кислоты.
Для достижения указанного технического
результата рабочий раствор для выщелачивания
урана из рудных материалов, содержащий серную
кислоту с pH, не более 2, и добавку, в соответствии
с изобретением, в качестве добавки содержит
0,025 - 0,5 маc.% продукта окислительной
деструкции торфа, содержащем карбоксильные
группы в количестве 6-9 мг-экв/г сухого продукта и
фенольные гидроксилы в количестве 2-4 мг- экв/г
сухого продукта.
Также для достижения технического результата в
способе выщелачивания урана из рудных
материалов рабочим раствором, содержащим
серную кислоту с pH, не более 2, и добавку,
согласно изобретению, в качестве добавки
используют продукт окислительной деструкции
торфа, содержащий карбоксильные группы в
количестве 6-9 мг-экв/г сухого продукта и
фенольные гидроксилы в количестве 2-4 мг-экв/г
сухого продукта, при этом количество добавки в
рабочем растворе составляет 0,025 - 0,5 маc.%.
В предпочтительных вариантах осуществления
используют добавку, которая предварительно
растворена в небольшом количестве раствора
серной кислоты или рабочего раствора для
выщелачивания урана и из которой удален твёрдый
остаток.
Известно, что уран в степени окисления +6 и
особенно +4 обладает выраженными
комплексообразующими свойствами с различными
классами комплексооб-разователей, включая
гумуссодержащие природные каустобиолиты
вследствие наличия в своем составе различных
функциональных групп и, в первую очередь,
карбоксилов и фенольных гидроксилов (Попов А. И.
Гуминовые вещества: свойства, строение,
образование/Под ред. Е.И. Ермакова. - СПб.: Изд-во
С-Петерб. ун-та, 2004,- с.37-45; Черников В.А.,
Раскатов В.А., Кончиц В.А. Состав и свойства
фульвокислот черноземов с различной
молекулярной массой // Почвоведение. 1991. №1.
с.28-39).
Однако, использование в качестве добавки
природных компонентов гумусовой природы при

3. 29850
3
добыче урана подземным выщелачиванием
ограничивается их нерастворимостью в кислых
средах. Только незначительная часть (2-5%)
природных веществ в виде фульвокислот
растворима в кислых средах.
В процессе окислительной деструкции торфа
изменяется качественный состав исходного
органического вещества, появляются
фульвоподобные структуры, обогащенные новыми
функциональными группами, что способствует их
склонности к комплексообразованию с ураном и
повышению растворимости органического
вещества.
Фульвоподобные структуры представляют собой
водо- и кислоторастворимые продукты, которые по
своей структуре близки к природным гумусовым
веществам, но отличаются большей степенью
окисленности, меньшей молекулярной массой,
большим количеством функциональных групп на
единицу массы и более ярко выраженными
комплексообразующими свойствами с тяжелыми и
редкими металлами.
Для получения водо - и кислоторастворимых
фульвоподобных веществ, являющихся аналогами
по свойствам природным фульвокислотам, торф
модифицируют путем окислительной деструкции с
целью увеличения выхода водо- и
кислоторастворимых активных фульвоподобных
кислот до 40-50% от органического вещества.
Незначительная или чрезмерная степень деструкции
не позволяет получать добавку с необходимыми
качественными показателями. Количество
карбоксильных групп 6-9 мг-экв/г и количество
фенольных гидроксилов в количестве 2-4 мг-экв/г в
сухой добавке является оптимальным для
извлечения урана из рудных материалов.
Таким образом, водо- и кислоторастворимая
часть полученной добавки представляет собой
полифункциональные гидрооксикислоты гумусовой
природы с пониженным содержанием
ароматических структур в молекулах. Получаемые
фульвоподобные кислоты растворимы в широком
диапазоне pH, имеют относительно небольшие
молекулярные массы, обладают большой
лабильностью, обогащены необходимым для
комплексообразования с ураном набором
функциональных групп, что позволяет в конечном
итоге существенно повысить степень его извлечения
из горных пород с использованием штатных
геотехнологических растворов. Кроме того,
предлагаемая добавка имеет относительно
невысокую стоимость, экологически безопасна.
В рабочий раствор (штатный
геотехнологический раствор) указанная добавка
вносится в концентрациях 0,025 - 0,5 маc. %.
Диапазон концентраций выбран из расчета
эффективности его действия, возможных потерь при
сорбции на различных глиносодержащих рудных
породах (нижний предел концентрации 0,025%).
Верхний предел концентраций 0,5% рассчитан с
учетом максимально возможного содержания урана
в руде (до 0,5%).
Способ выщелачивания урана из рудных
материалов осуществляют следующим образом.
Оценивают качество сырья-торфа по
содержанию органических компонентов и составу
минеральной части. Затем осуществляют кислотную
диструкцию торфа путём равномерного
многократного опрыскивания слоя торфа толщиной
5-7 см пероксидом водорода 30%-ной концентрации
до конечного соотношения торф: окислитель
равного 1:1 по массе реагирующих веществ. После
каждой операции внесения окислителя и
тщательного перемешивания слоя сырья готовый
продукт доводят до воздушно-сухого состояния на
воздухе с получением сухой добавки. Полученный
продукта окислительной деструкции торфа
содержит карбоксильные группы в количестве
6-9 мг-экв/г сухого продукта и фенольные
гидроксилы в количестве 2-4 мг-экв/г сухого
продукта.
Предварительную подготовку добавки для
внесения в рабочий раствор осуществляют
следующими способами.
В кислотостойкую емкость помещают 1,5-3,0 кг
сухого продукта, заливают 25 л 40%-ной серной
кислоты, тщательно перемешивают и оставляют на
сутки для отстаивания. Окрашенную прозрачную
жидкость сливают (отфильтровают или
центрифугируют) для удаления твёрдого осадка,
доводят водой до 1 м3
и вносят в раствор серной
кислоты для получения рабочего раствора с
концентрацией 0,025 - 0,5 мас.% добавки (далее-
Добавка 1).
Добавку (далее - Добавка-2) также получают
путём помещения в кислотостойкую емкость
1,5-3,0 кг сухого продукта, который заливают 1 м3
рабочего (геотехнологического) раствора,
тщательно перемешивают и оставляют на сутки.
Окрашенную прозрачную жидкость сливают
(отфильтровают или центрифугируют) для удаления
твёрдого осадка доводят водой до 1 м3
и вносят в
раствор серной кислоты для получения рабочего
раствора с концентрацией Добавки 2 -0,025 - 0,5
мас.%.
Пример 1.
Для проверки эффективности выщелачивания
урана из рудного тела рабочим раствором серной
кислоты без добавки с pH 1,6 (штатным
геотехнологическим раствором) и рабочим
раствором серной кислоты с pH 1,6 с введением
добавки с концентрацией 0,15 г/л.
Урановую руду, навеской 10 г с содержанием
урана 6,95 мг выщелачивали при комнатной
температуре в стеклянных колонках. Руду
предварительно замачивали и закисляли серной
кислотой с концентрацией 50 г/л до получения в
продуктивном растворе pH 1,6. Полученные
результаты приведены в Таблице 1.

4. 29850
4
Таблица 1
Исходный рабочий раствор (pH 1,6) Исходный рабочий раствор (pH 1,6) + добавка
(150 мг/л)
Объем
р-ра
Концентрация
урана в р-ре
Вынос урана Объем
р-ра
Концентрация
урана в р-ре
Вынос урана
№ пробы
Сумма, мл U(+6) U(+4) мкг % Сумма, мл U(+6) U(+4) мкг %
1 14,0 125 10,4 1750 26,6 10,2 442.5 15,6 4515 76,0
2 23,2 36,2 2,4 2083 31,6 19,6 52,5 2,3 5009 84,3
3 34,7 20,0 1,75 2313 35,1 29,4 20,6 1,15 5211 87,7
4 43,9 48,4 0,75 2390 36,3 39,4 9,25 0,7 5303 89,2
5 61,3 5,0 0,75 2477 37,6 51,4 3,70 0,50 5347 89,9
6 78,3 3,85 0,40 2542 38,6 72,4 4,25 0,54 5436 91,4
7 99,3 2,25 0,54 2589 39,3 94,4 4,65 0,50 5538 93,1
8 116,3 3,75 0,52 2653 40,3 117,4 3,45 0,54 5617 94,4
9 139,2 3,70 0,62 2738 41,6 137,0 3,75 0,62 5691 95,6
10 162,2 3,75 0,30 2824 42,9 157,0 3,95 0.64 5770 96,9
Из данных таблицы 1 следует, что введение
добавки в рабочий раствор для выщелачивания
урана ускоряет переход урана в растворенное
состояние и увеличивает общий вынос урана из
рудных материалов в раствор более, чем в два раза
при примерно равных объемах пропущенного через
колонку фильтрата.
Пример 2.
Для проверки эффективности извлечения урана
из рудных материалов в зависимости от модуля Ж:Т
и концентрации добавки проведен сравнительный
эксперимент по извлечению урана из рудного
материала различными по составу рабочими
растворами.
В качестве рабочего раствора взят стандартный
геотехнологический раствор серной кислоты
работающих скважин с характеристиками pH -1,19,
кислотность 11,5 г/л, содержание U менее 1 мг.
В качестве рудного материала был взят
контрольный керн из скважины с содержанием U
равном 0,1419%.
Для испытания были использованы стеклянные
колонки с навесками рудного материала. Через слой
рудного материала пропускались растворы: для
колонки №1 - рабочий раствор серной кислоты без
добавки (стандартный геотехнологический раствор),
для колонок №№2-5 - рабочий раствор серной
кислоты с добавкой продукта окислительной
деструкции торфа, содержащего карбоксильные
группы в количестве 6-9 мг-экв/г сухого продукта и
фенольные гидроксилы в количестве 2-4 мг-экв/г
сухого продукта в различных концентрациях.
В таблице 2 приведены данные по выносу урана
из рудных материалов рабочим раствором серной
кислоты без добавки и предлагаемым рабочим
раствором с разным содержанием добавки.
Таблица 2
Вынос урана, мгN п/п Объем фильтрата,
мл
Модуль
Ж:Т
Концентрация урана
в р-ре Интервал мг %
Колонка №1, рабочий раствор рН=1,19 (без добавки), масса породы 10,4 г
1 2 3 4 5 6 7
1 23 2,3:1 170,0 3,91 3,91 26
2 44 4,4:1 8,0 0,17 4,08 27,6
3 62 6,2:1 6,0 0,10 4,18 28,5
4 82 8,2:1 3,8 0,08 4,26 28,9
5 99 10:1 3,4 0,06 4,34 29,5
6 128 12,8:1 4,0 0,07 4,41 30,2
Колонка №2, рабочий раствор рН=1,19 + 100 мг/л добавки 1, масса породы 10,0
8 20 2:1 204,0 4,1 4,1 29,0
9 37 3,7:1 34,0 0,58 4,68 33,0
10 54 5,4:1 7,2 0,12 4,80 33,6
1 2 3 4 5 6 7
11 71 7:1 6,0 0,10 4,90 34,5
12 96 9,6:1 4,4 0,08 4,98 35,1
Колонка №3, рабочий раствор рН=1,19 + 200 мг/л добавки 1, масса породы 10,0
13 20 2:1 268,0 5,36 5,36 38,0
14 35 3,5:1 30 0,45 5,81 41,0
15 58 5,8:1 13,0 0.30 6,11 43,1
16 82 8,2:1 9,0 0,24 6,35 44,8

5. 29850
5
колонка №4, рабочий раствор рН=1,19 + 500 мг/л добавки 2, масса породы 7,0 г
17 30 4,2:1 112,0 3,36 3,36 33,9
18 45 6,4:1 20,0 0,30 3,66 36,9
19 60 8,5:1 20,0 0,30 3,96 39,9
20 74 10,5:1 20,0 0,28 4,24 42,8
21 88 12,5:1 10,0 0,14 4,38 44,2
22 101 14,4:1 18,0 0,23 4,61 46,5
Колонка №5, рабочий раствор рН=1,19 + 100 мг/л добавки 2, масса породы 7,0 г
23 27 3,8:1 110,0 2,97 2,97 29,5
24 42 6,0:1 22,0 0,32 3,29 33,0
25 57 8,0:1 20,0 0,30 3,57 35,9
26 70 10,0:1 18,0 0,18 3,83 38,5
27 84 4,2:1 10 0,14 3,97 39,9
Колонка №6, рабочий раствор рН=1,19 + 25 мг/л добавки 2, масса породы 7,0 г
28 27 3,8:1 98,0 2,65 2,65 26,7
29 45 5,8:1 20,0 0,28 2,93 29,5
30 54 7,7:1 20,0 0,27 3,20 32,2
31 66 9,4:1 18,0 0,22 3,42 32,6
32 79 11,2:1 12,0 0,15 3,57 36,1
33 91 13,0:1 6,0 0,08 36,5 36,8
Таблица показывает, что использование рабочего
раствора с комплексообразующей добавкой
способствует как интенсификации выноса урана из
рудных материалов, так и полноте его извлечения из
рудных материалов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Рабочий раствор для выщелачивания урана из
рудных материалов, содержащий серную кислоту с
рН, не более 2, и добавку, отличающийся тем, что
в качестве добавки он содержит 0,025 - 0,5 мас. %
продукта окислительной деструкции торфа,
содержащего карбоксильные группы в количестве
6-9 мг-экв/г сухого продукта и фенольные
гидроксилы в количестве 2-4 мг-экв/г сухого
продукта.
2. Способ выщелачивания урана из рудных
материалов рабочим раствором, содержащим
серную кислоту с рН, не более 2, и добавку,
отличающийся тем, что в качестве добавки
используют продукт окислительной деструкции
торфа, содержащий карбоксильные группы в
количестве 6-9 мг-экв/г сухого продукта и
фенольные гидроксилы в количестве 2-4 мг-экв/г
сухого продукта, при этом количество добавки в
рабочем растворе составляет 0,025 - 0,5 мас. %.
3. Способ выщелачивания по п.2,
отличающийся тем, что, используют добавку,
которую предварительно растворяют в небольшом
количестве раствора серной кислоты или рабочего
раствора для выщелачивания урана и затем удаляют
твёрдый остаток.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова