2. 10
ceskoslovENská socialisticKA
REPUBLIKA
vydáno 15.září1861
Vyloženo 15. března 1961
PATENTNÍ SPIS č.
100871
Třída la, 34 Il a, 13
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. . 54/1957 Sb.
Inž. JAROSLAV ŠVANDELÍK, PŘÍBRAM způsob úpravy chudé uranové
rudy
. Přihlášeno 1. prosince 1959 (PV 6943-59) . . . .
Platnost patentu od 1. prosince 1959
V současné době známe ze světové praxe mnoho technologických postupů vytěžení uranu
z jeho rud. Ve většině případů se jedná o aplikaci hydrometalurgických pochodů, objevených a
používaných při zpracování rud barevných kovů. Tyto pochody jsou příslušně upraveny podle
specifiky vlastností uranových minerálů a modernizovány širokým použitím iontové výměny
nebo extrakce. ·
Na mezinárodních konferencích o mírovém využití atomové energie, konaných v Ženevě v
srpnu 1955 a v září 1958, byly zveřejněny technologické postupy a výsledky výzkumu různých
variant v takovém měřítku, že dávají dostatečný přehled o úspěších a vývoji tohoto
průmyslového a vědního odvětví (viz např. referáty N0 519; 520; 524; 525; 871; 936 z roku
1955 a No 227; 508; 512; 1112; 1253 a jiné z roku 1958).
Bohužel, většina referátu je věnována rudám relativně bohatým a poměrně lehce
zpracovatelným. Rudy tohoto druhu jsou však již vyčerpány a vyvstala nutnost zpracovávat v
nejbližší budoucnosti i rudy velmi chudé. Chudé rudy vyžadují daleko větší náklady na
zpracování, rentabilita jejich zpracování předpokládá , pronikavou modernizaci, dosavadních
3. technologických postupů a zavedení předběžných operací, zvyšujících obsah uranu v podílu
rudy, určeném pro chemické zpraCování.. -
Zvláště obtížnou je situace při zpracování rud obsahujících karbonáty při nízkém
obsahu uranu přítomného v minerálech typu smolky, .
4.
5. 40
50
doprovázené černí. Ve smolce a černi je známá část uranu ve formě . Při
zpracování takové rudy kyselým hydrometalurgickým pochodem je možné za
cenu velké spotřeby kyseliny (rozpouštění uhličitanu) dosáhnout relativně
vysokého stupně vytěžení uranu do roztoku, ovšem proces je nehospodárný. a
Při použití alkalického procesu k velkému objemu nekondiční rudy se podaří
realizovat proces poměrně levněji, ale výtěžnost bude podmíněna hlavně dokonalým
rozemletím rudy a stupněm oxydace . Potřebné oxydace může být dosaženo jen za
cenu velké spotřeby oxydačního čimidla nebo použitím špeciálních autoklávů s oxydací
vzduchem pod tlakem. V případě chudé uranové rudy, obsahující smolku, je
ekonomicky rozumným východiskem předběžné provedení mokré gravitační úpravy a
použití intensivního hydrometalurgického pochodu na zpracování minerálového
koncentrátu, ve kterém je obsah uranu 5 až 10krát vyšší než v původní :
Takovýto postup je obecně známý také u rud jiných kovů a předpokládá kombinaci mokré
gravitační úpravy rudy s hydrometalurgickým pochodem, takže úpravenský konceritrát minerálu
se zkvalitňuje hydrometalurgickou cestou. Mokrá gravitační úprava rudy výše uvedeného typu
však není sama o scbě dostatečně efektivní. Aby bylo dosaženo ekonomicky přijatelné
výtěžnosti, je třeba provést úpravu na sazečkách a splavech nejméně ve třech stupních. To
znamená po základním předrcení rudy provést postupně nejméně dvakrát otevření zrna
meziproduktu mletím (viz schéma technologického postupu. Pro tyto operace je rozhodující
podíl zpracovávané rudy rozmělněn na zrna menší než 1 , mm. Uvážímeli křehkost (kruchost)
Smolkového minerálu (nemluvě o uranové černi, je pochopitelné, že jeho zrnka po průchodu
drticím zařízením a nejméně dvojnásobném průchodu mlýny jsou v množství kolem 15%
celkového obsahu rozmělněna na velikost nevhodnou pro gravitační úpravu na sazečkách a
nátřasných splavech. Praxe provozu sazeček a splavů ukazuje, že úlomky uranového, minerálu
a orudněná zrna, menší než 100mesh (tj. menší než ,15 mm), unikají do odpadních kalů. - -
Při sítovém, radiometrickém a chemickém rozboru odpadních kalů bylo shledáno,
že z celkového množství uranu, ztraceného v odpadních kalech, je průměrně 50% ve
frakcích pod 150mesh (úlomky ,15 mm a menší) a průměrně 80% z tohoto podílu ve
frakcích pod 270mesh (úlomky ,05 mm a menší. -
Aby byla překonána dosavadní nízká hranice výtěžnosti procesu mokré
gravitační úpravy, provede se přímé spojení tohoto procesu se sodovým
hydrometalurgickým procesem, který by podstatně zvýšil celkovou výtěžnost
vyloužením uranu z jemných frakcí odpadního kalu. Hydrometalurgický proces je
možné postavit shodně se známou světovou praxí, to znamená všechen odpadní
kal vystavit působení rozpouštěcího roztoku v míchačkách nebo v autoklávech.
Toto řešení vyžaduje velké investice do aparatury a naplánování požadavku na
6. ni.
V navrhovaném řešení se využívá skutečnosti, že při mokré gravitační
úpravě používaná voda (gravitační prostředí)neustále a beze ztrát cirkuluje
mezi úpravenským zařízením a nádrží kalového pole (viz technologické
schéma). Přimíšením selektivního rozpouštědla – sody s přídavkem
kyselého uhličitanu sodného – do této vody, vytvo. říme podmínky pro
hydrometalurgický proces, který bude probíhat současně s procesem
úpravy rudy v sazečkách, při mletí rudy, upravě na splavech, při ukládání
odpadního kalu na kalojem a při recirkulaci roztoku z kalojemu do
jednotlivých technologických cyklů úpravny. Působením sody na úlomky
uranového minerálu dojde k postupnému
7.
8. 100
110
100871
obohacení cirkulujícího roztoku komplexním karbonátem uranilu. Ky-.
selý uhličitan sodný vázáním volných skupin OH-produkt chem. reakce rozpouštění)
zabraňuje vysazení uranátu.
Ze reakce rozpouštění uranu skutečně proběhne, potvrzuje mezi jinými např.
referát Ng 519 přednesený na konferenci v Ženevě v srpnu 1955 (Recovery of Uranium
from its Ores. G. Marvin, T. Upchurch, E. Greenleaf, E. Van Blarcom and A. Morphew
(US. Atomic Energy Commission. Podle charakteru závislosti rychlosti rozpcuštění na
době působení (viz ref. No 519) nemůže dojít k znatelnému snížení výtěžnosti
gravitačního procesu, protože doba kontaktu úlomků minerálu nad 150mesh
vydělovaných do minerálového koncentrátu s gravitačně hydrometalurgickým médiem
je příliš krátká (15 až 60 minut. Rozpouštěny
jsou jen nejjemnější úlomky minerálu a zvláště pak úlomky vynášené .
v odpadních kalech, které jsou v kontaktu s rozpouštědlem desítky a stovky hodin. Při
použití kalojemu s propustnou hrází (naplavuje se z hrubých frakcí odpadního kalu),
který je vybaven drenáží pro sběr prosakující vody a zařízením pro recirkulaci i této
vody, jsou úlomky minerálu, uložené i v hloubce dříve uloženého kalu, kontinuálně
rozpouštěny prosakujícím roztokem sody. Rozpouštění lze očekávat do jisté míry v
důsledku oxydace vzdušným kyslíkem. K důkladnému provzdušňování roztoku dojde při
průchodu roztoku zařízením úpravny. Není vyloučeno použití chem. Oxydačního činidla.
. .
Pro isolování uranového komplexu z roztoku - se předpokládá využití procesu
iontové výměny. Část uranem obohaceného roztoku je kontinuálně propouštěna přes
kolony s anexovou náplní. Po nasycení kolony komplexním uhličitanovým iontem
uranilu se provede eluace a regenerace ionexu, po které se kolona znovu zapojí do
cyklu sorpce. Uran koncentrovaný v eluátu se vhodným způsobem vysráží a sraženina
oddělí na filtru. Filtrát se po příslušné úpravě použije znovu v cyklu eluace a nebo může
být zneškodněn a vyřazen z procesu. Získaná sraženina uranátu je po vysušení vysoce
kvalitním chemickým konCentrátem uranu.
Technologický postup podle vynálezu je velmi ulehčen a zjednodušen z těchto
dvou zásadních hledisek:
1. Rychlé absolutní vytěžení uranu není podmínkou. 2. Při sorpci je třeba dosáhnout
nasycení ionexu, ale není nutné vytěžit všechen uran z cirkulujícího roztoku, protože
9. kontakt bude obnoven při opětném průchodu kolonou.
Technologický postup založený na přímém doplnění gravitační úpravy
hydrometalurgickým procesem umožňuje dosažení významného zvýšení celkové
výtěžnosti uranu z rudy. Náklady na realisaci jsou mimořádně nízké a převážně
jednorázového charakteru. Předpokládaný efekt bude rychlý a výrazný. -
Aby byla překonána dosavadní nízká hranice výtěžnosti procesu mokré gravitační
úpravy, je nutno, aby se provedlo bezprostřední spojení tohoto procesu se sodovým
hydrometalurgickým procesem, který by vyloužením jemných frakcí odpadu dodatečně
zvýšil celkovou výtěžnost nejméně o 10%. (Laboratorní zkoušky loužení odpadů
nízkoprocentním roztokem sody potvrdily možnost zvýšení výtěžnosti touto cestou,
značně přesahující zmíněných 10%).
Hydrometalurgický proces je možné postavit shodně se známou světovou praxí, tj.
všechen odpadní kal vystavit působení rozpouštěcího roztoku v míchačkách nebo
autoklávech. Požadavkem jsou velké investice. - -
V návrhu se využívá skutečnosti, že při mokré gravitační úpravě použitá
voda neustále cirkuluje mezi úpravenským zařízením a kalo
10.
11. 140
150
160
4 - 100871
vým polem (viz schéma). Přimíšením selektivního rozpouštědlasody do této vody se
uskuteční hydrometalurgický proces současně s procesem úpravy rudy v sazečkách a
na splavech. Při nízké koncentraci rozpouštědla jsou rozpouštěny především
nejjemnější úlomky cenného minerálu jinak ztracené v odpadním kalu. Tyto částice díky
rozměrům jsou neseny roztokem nejdéle, a proto rozpuštěny dokonale. Dále se dá
očekávat, že vlivem intensivního provzdušňování roztoku při průchodu úpravnou dojde
k částečné oxydaci a tím se také zvětší množství uranu převedeného do roztoku.
Uranový komplex lze isolovat z roztoku kontinuálním propouštěním jeho části přes
kolony s anexovou náplní (zerolit, vofatit, AN2F atd.). V době, kdy v jedné koloně
probíhá sorpce, ve druhé proběhne eluace a regenerace. Uran koncentrovaný v eluátu
se vhodně vysráží, sraženina se oddělí na filtru. Filtrát se po úpravě vrátí do eluačního
cyklu. Vysušená sraženina je produkčním chemickým koncentrátem.
, Uvažovaný proces je velmi zjednodušen hlavně tím, že absolutní vytěžení kovu z
odpadního kalu není podmínkou. Rovněž při sorpci je nutno dosáhnout především
nasycení kolony a ne vytěžení všeho uranu z cirkulujícího roztoku.
Technologický postup spočívající ve sloučení gravitační úpravy a hydrometalurgického
procesu umožní dosáhnout podstatně vyšší výtěžnosti a při nízkých, prakticky jednorázových
nákladech na anex a
sodu přinese značný, finanční efekt.
Předmětpatentu
Způsob úpravy chudé uranové rudy obsahující uhličitany, ve které je uran
mineralisován ve smolce a černi, vyznačený tím, že se při základním procesu gravitační
úpravy ve vodném gravitačním médiu vytvoří rozpouštěním sody vlastnosti selektivního
rozpouštěcího média, ve kterém zároveň dochází k rozpouštění uranu z úlomků
minerálu, menších než ,1 mm, jinak ztracených v odpadních kalech gravitační úpravy a
uran, rozpuštěný bezprostředně při gravitační úpravě
rudy a při hydraulickém ukládání odpadního kalu do kalojemu s plnou
recirkulací všeho roztoku, se odlučuje z roztoku kontinuální sorpcí v anexové koloně, ze které
se uran získá éluací a vysrážením.
Severografia, n. p, závod 03
