Μέθοδοι ανάκτησης ουρανίου (εκχύλιση)
Το ουράνιο βρίσκεται σε ορυκτές καταθέσεις παγκοσμίως, με πάνω από το ήμισυ της παραγωγής ουρανίου στον κόσμο που σήμερα προέρχεται από ορυχεία που βρίσκονται στον Καναδά, την Αυστραλία και το Καζακστάν. Τα μεταλλεύματα που φέρουν ουράνιο εξορύσσονται με μεθόδους παρόμοιες με εκείνες που χρησιμοποιούνται για άλλα μεταλλικά μεταλλεύματα. Το μεταλλεύμα ουρανίου απομακρύνεται από το έδαφος με συμβατικές τεχνικές εξόρυξης, μεθόδους ανάκτησης επιτόπιας ανάκτησης ή ως υποπροϊόν άλλων ορυκτών.
Συμβατική εξόρυξη
Οι αποθέσεις ουρανίου μικρότερες από 100 μέτρα από την επιφάνεια μπορούν να ανακτηθούν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εξόρυξης ανοιχτού pit, ενώ οι καταθέσεις περισσότερο από 100 μέτρα βαθιά στη γη χρησιμοποιούν τη μέθοδο υπόγειας εξόρυξης, και οι δύο από τις οποίες βρίσκονται στην κατηγορία της συμβατικής εξόρυξης.
Ανοικτό/opencast/opencut
Η εξόρυξη ανοικτής πίτας ξεκινά με την απομάκρυνση του υπερκείμενου (υλικού που καλύπτει) στην κορυφή του ουρανίου για να εκθέσει το Orebody. Στη συνέχεια, ένα λάκκο είναι κοίλο για πρόσβαση στην κατάθεση. Για να αποφευχθεί η σπηλιά των τοίχων του λάκκου, ο βράχος εξορύσσεται σε μια σειρά από πάγκους. Οι τρύπες τρυπιούνται στο βράχο σε κάθε πάγκο και φορτώνονται με εκρηκτικά. Τα εκρηκτικά στη συνέχεια εκραγούν για να σπάσουν το βράχο, το οποίο θα μεταφερθεί στην επιφάνεια με μεγάλα φορτηγά. Το μεγαλύτερο ορυχείο ουρανίου στον κόσμο σε λειτουργία σε λειτουργία σήμερα είναι το δικό μου Rössing στη Ναμίμπια.
Υπόγειος
Για να αποκτήσετε πρόσβαση σε ένα oranium orebody βαθιά υπόγεια, οι κατακόρυφοι άξονες έχουν σκάψει στο βάθος της κατάθεσης. Στη συνέχεια, οι σήραγγες κόβονται γύρω από το orebody. Οι μετακινήσεις (οριζόντιες σήραγγες) παρέχουν άμεση είσοδο στις οδούς κατάθεσης και εξαερισμού. Στα περισσότερα υπόγεια ορυχεία, το Orebody έπειτα εκτοξεύεται και ανυψώνεται στην επιφάνεια για άλεση. Προκειμένου η εξόρυξη να είναι βιώσιμη, αυτές οι καταθέσεις πρέπει να είναι συγκριτικά υψηλής ποιότητας. Το ορυχείο McArthur του McArthur του Cameco και της Areva είναι η μεγαλύτερη κατάθεση ουρανίου υψηλής ποιότητας.
In-situ ανάκτηση/εξόρυξη έκπλυσης/λύσης
Το μεταλλεύμα ουρανίου μπορεί επίσης να ανακτηθεί με τη μέθοδο ανάκτησης επιτόπιας ανάκτησης (ISR), λαμβάνοντας υπόψη τις κατάλληλες γεωλογικές συνθήκες. Η μέθοδος ISR ισχύει μόνο για αποθέσεις ουρανίου που φιλοξενούνται από ψαμμίτη που βρίσκονται κάτω από το τραπέζι του νερού σε περιορισμένο υδροφόρο ορίζοντα. Το ISR είναι μια μέθοδος που αφήνει το ουράνιο στο έδαφος. Το ουράνιο διαλύεται είτε σε θειικό οξύ είτε σε ελαφρώς αλκαλικό διάλυμα που εγχέεται και ανακτάται από τον υδροφόρο ορίζοντα με πηγάδια. Το διάλυμα που φέρει ουράνιο στη συνέχεια αντλείται πίσω στην επιφάνεια, αφήνοντας το βράχο ανενόχλητο. Σχεδόν το ένα τέταρτο των ορυχείων ουρανίου χρησιμοποιούν τη μέθοδο ISR και σχεδόν όλα τα ορυχεία ουρανίου του Καζακστάν χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο.
Εξαγωγή και επεξεργασία ουρανίου
Υπάρχουν δύο βασικές μέθοδοι επεξεργασίας μεταλλεύματος:
- Εξαγωγή μεταλλεύματος από το έδαφος (μέσω υπόγειων ορυχείων ή ανοιχτών κοιλοτήτων). Το μετά μεταφέρεται σε ένα
Κεντρική εγκατάσταση, θρυμματισμένη και αλεσμένη. Το αλεσμένο μετάλλευμα επεξεργάζεται περαιτέρω μέσω έκπλυσης σωρού ή έκπλυσης παρτίδας
(Autoclave, Tank, VAT Leach). Ο απορροφημένος πολτός μπορεί να αντιμετωπιστεί «όπως είναι» σε διαμόρφωση ρητίνης σε πλέγμα (RIP),
ή ο διαχωρισμός στερεού υγρού μπορεί να γίνει μέσω φίλτρων ιμάντων ή απόκλισης αντεπίθεση (CCD) για την παραγωγή α
διευκρινισμένο ή μερικώς διευκρινισμένο υγρό που αποτελεί τη ροή της λειτουργίας της μονάδας ανταλλαγής ιόντων.
- In situ θεραπεία, επίσης αναφέρεται ως in situ Leach (ISL) ή in situ ανάκαμψη (ISR). Αυτή η τεχνική περιλαμβάνει
Διαλύοντας το ουράνιο απευθείας από το σώμα του μεταλλεύματος χρησιμοποιώντας κατάλληλα lixiviants ενώ το μετάλλευμα παραμένει υπόγεια.
Το lixiviant αντλείται στο έδαφος μέσω μιας σειράς σημείων έγχυσης. Είναι έγκυες λύσεις έκπλυσης (PLS)
που συλλέγονται από ένα κεντρικό πηγάδι. Το ISL παράγει "καθαρά" PLS με συνολικά αιωρούμενα στερεά (TSS) μικρότερα από 50 ppm.
Η επιλογή του επαφών ανταλλαγής ιόντων εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε στερεά του υλικού τροφοδοσίας. Αυτό με τη σειρά του,
υπαγορεύει τη βέλτιστη κατανομή μεγέθους σωματιδίων της ρητίνης, όπως δείχνει στο σχήμα 2.
Ρητίνες εκχύλισης ουρανίου
Οι ρητίνες εκχύλισης ουρανίου, ειδικά οι ρητίνες ανταλλαγής ανιόντων ισχυρής βάσης, χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία εξόρυξης για την ανάκτηση του ουρανίου από τα υγρά έκπλυσης μετά την επεξεργασία του μεταλλεύματος. Αυτές οι ρητίνες συνδέονται με ιόντα ουρανίου, επιτρέποντας τον αποτελεσματικό διαχωρισμό και τον καθαρισμό.
Πώς λειτουργεί:
Έκπλυση:
Το μεταλλεύμα ουρανίου συνθλίβεται, αλεσμένο και στη συνέχεια εκπλύθηκε με χημικές ουσίες (όπως το θειικό οξύ) για να διαλύσει το ουράνιο.
Ανταλλαγή ιόντων:
Το υγρό Leach, που περιέχει ουράνιο, μεταφέρεται στη συνέχεια μέσω κολώνων γεμάτες με ρητίνη ανταλλαγής ανιόντων ισχυρής βάσης.
Προσρόφηση ουρανίου:
Τα ιόντα ουρανίου (με τη μορφή ανιονικών συμπλεγμάτων) προσροφούνται επιλεκτικά στις σφαιρίδια ρητίνης.
Έκλειψη:
Το ουράνιο στη συνέχεια εκλούστηκε (ή απομακρύνεται) από τη ρητίνη χρησιμοποιώντας διαφορετικό διάλυμα (π.χ. αραιωμένο θειικό οξύ).
Καθαρισμός και βροχόπτωση:
Το προκύπτον διάλυμα ουρανίου καθαρίζεται περαιτέρω και στη συνέχεια κατακρημνίζεται ως συμπυκνώνεται, συχνά με τη μορφή κίτρινου κέικ.
Τύποι ρητινών:
Μεταφορές ανιόντων ισχυρής βάσης:
Αυτοί είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος που χρησιμοποιείται για την εκχύλιση ουρανίου, γνωστή για την υψηλή συγγένειά τους για ιόντα ουρανίου.
Μακροπόρη έναντι τύπου GEL:
Χρησιμοποιούνται τόσο μακροπορικές όσο και ρητίνες τύπου πηκτής, με μακροπορώδεις ρητίνες που προσφέρουν υψηλότερη αντίσταση στη φυσική και χημική αποικοδόμηση.
Οφέλη από τη χρήση ρητινών:
Υψηλά ποσοστά ανάκτησης: Οι ρητίνες μπορούν να επιτύχουν υψηλά ποσοστά ανάκτησης ουρανίου από το υγρό Leach.
Καθαρισμός: Καταργούν αποτελεσματικά τις ακαθαρσίες από το διάλυμα ουρανίου.
Ευελιξία: Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες διαδικασίες εξόρυξης ουρανίου, συμπεριλαμβανομένων τόσο των λειτουργιών σταθερής κλίνης όσο και ρευστοποιημένης κλίνης.
Κόστος αποδοτικό: Η εκχύλιση ουρανίου με βάση τη ρητίνη είναι γενικά μια οικονομικά αποδοτική μέθοδος σε σύγκριση με άλλες τεχνικές εκχύλισης.