Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время, накоплен уже значительный промышленный опыт подземного выщелачивания урановых руд (СССР, США, Франция) и ведутся дальнейшие исследования по практическому совершенствованию этого метода. Удельные расходы на извлечение 1 кг урана методом подземного выщелачивания сравнимы с расходами по добыче руды открытым способом и в несколько раз меньше расходов при подземной добыче. Доказано, что методом подземного выщелачивания экономично разрабатывать месторождения с содержанием урана 0,05% и ниже.
С 1975 г. в США успешно ведется разработка своеобразного метода так называемого подземного выщелачивания «на месте», т. е. из шахты. Этим методом в 1978 г. добыто 540 т урана. Новый метод включает в себя проходку вертикального ствола и проходку туннеля вдоль всей длины рудного тела, который образует торкрет-бетонную трубу диаметром 3,4 м с толщиной стенок 100 мм. Из
этой трубы бурятся по всему массиву рудного тела глубокие почти горизонтальные скважины. Отсюда насосами прокачивается сквозь скважины выщелачивающий раствор, и после выдержки откачивается «на гора» продукционный раствор, поступающий затем на сорбцию или экстракцию.
Фирма «Мобил ойл» планирует построить в Саут-Тренде (шт. Нью-Мексико) промышленную установку по подземному выщелачиванию урана мощностью 454 т U3Os в год. Скорость закачки бикарбонатного выщелачивающего раствора в нагнетательные скважины сначала составит 2270 л/мин, а затем будет повышена до 7950 и 11 350 л/мин. Планируется, что численность персонала установки увеличится с 30 до 80 чел. (для разработки месторождений такой же мощности подземным способом потребовалось бы 315 шахтеров). Проектный срок эксплуатации установки на полной мощности — 20 лет.
Метод подземного выщелачивания «на месте» позволяет снизить удельные капитальные и эксплуатационные затраты (на получение 1 т U3O3), почти на порядок сокращается потребность в рабочей силе. Его можно использовать и в комплексе с другими методами добычи урана. Реализация ресурсов локальной залежи урана увеличивается на 10—35% из-за лучшего доступа реагентов к наиболее минерализованным участкам, увеличивается безопасность труда.
Большой экономический эффект дает и метод прямого выщелачивания из куч урановой руды (кучное выщелачивание) открытым способом, что особенно эффективно для бедных руд с содержанием урана менее 0,1 %.
Наряду с подземным и кучным выщелачиванием в некоторых странах (Канада, Великобритания) ведутся исследования по использованию бактерий «тиобацилус ферроксиданс» как окислителей для извлечения урана и железа из руд, особенно из бедных, из рудничных вод, хвостовых отвалов.
6.12. ПОЛУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ КОНЦЕНТРАТОВ УРАНА МЕТОДАМИ СОРБЦИИ И ЭКСТРАКЦИИ
Для производства химических концентратов урана из руды и растворов, получаемых в результате кислотного или карбонатного выщелачивания урановых руд, наибольшее распространение в урановой промышленности получили два метода: сорбция и экстракция. Метод химического осаждения находит эффективное применение главным образом на последней стадии гидрометаллургического процесса, когда из больших объемов десорбционных и ре-экстракционных растворов надо перевести уран в твердый осадок— концентрат.
Сорбция урана может осуществляться как из осветленных растворов, так и из пульп; экстракционные же и осадительные процессы могут, как правило, идти только на хорошо осветленных растворах. Устройство сорбционной колонны показано на рис. 6.9. 12-6Ю5 177
В атбап
Y H
ный раствор
Рис. 6.9. Схема непрерывного бесфильтрационного процесса сорбции и десорбции урана из плотных пульп:
' —^ритатель пульпы; 2— сорбционные аппараты типа пачука; 3 — колонка для отмывки смолы от избыточной кислотности; 4 — грохоты; 5—колонка для регенерации (десорбции); 6 — колонка для отмывки смолы от пульпы T
Возможность сорбции из пульп (отсепарированных только от крупнозернистых твердых частиц) существенно упрощает процессы, снижает капитальные и эксплуатационные затраты. Поэтому сорбционный метод в настоящее время доминирует в сырьевой урановой промышленности.
Сорбционный метод основан на ионообменных процессах и селективности определенного сорта ионообменных смол по отношению к урановым соединениям, находящимся в растворе или пульпе. Ионообменная смола применяется здесь в виде мелких сферических бело-желтых гранул и вводится в процесс различным образом: в виде слоя неподвижного, периодически перемещаемого или непрерывно циркулирующего вместе с раствором вещества. Десятки и сотни тысяч гранул смолы, омываемых раствором, избирательно сорбируют на своей поверхности преимущественно урановые соединения и в очень небольшой мере соединения некоторых других элементов, находящихся в растворе. Больше всего вместе с ураном сорбируется на смоле трехвалентное железо.
Так как плотность гранул смолы меньше плотности воды, то они в водном растворе могут всплывать, что позволяет по достижении насыщения сорбирующей поверхности отделять смолу от раствора 178
и осуществлять процесс ее десорбции, при котором смываются с поверхности гранул все сорбированные вещества и получается, таким образом, концентрированный раствор урана. Сама смола при этом регенерируется, восстанавливает свою сорбционную емкость, после чего ее снова возвращают в технологический процесс. Смола от раствора или рудной пульпы отделяется с помощью различных устройств.
