Metodi di recupero dell'uranio (estrazione)
L'uranio si trova nei depositi minerali in tutto il mondo, con oltre la metà della produzione mondiale di uranio oggi derivato da miniere situate in Canada, Australia e Kazakistan. I minerali portanti dell'uranio sono estratti con metodi simili a quelli utilizzati per altri minerali di metallo. Il minerale di uranio viene rimosso da terra mediante tecniche di estrazione convenzionali, metodo di recupero in situ o come sottoprodotto di altri minerali.
Estrazione convenzionale
I depositi di uranio a meno di 100 metri dalla superficie possono essere recuperati utilizzando il metodo di estrazione a punta aperta mentre deposita più di 100 metri di profondità nella Terra, usano il metodo di estrazione sotterranea, entrambi nella categoria del mining convenzionale.
Open-Pit/OpenCast/OpenCut
Il mining a punta aperta inizia con la rimozione di sovraccarico (copertura del materiale) in cima all'uranio per esporre il minerale. Una fossa viene quindi scavata per accedere al deposito. Per evitare che le pareti della fossa invocano, la roccia viene estratta in una serie di panchine. I fori vengono perforati nella roccia in ogni panchina e caricati di esplosivi. Gli esplosivi vengono quindi fatti esplodere per rompere la roccia, che verrebbe portata in superficie da camion di grandi dimensioni. La più grande miniera di uranio a punta aperta del mondo in funzione oggi è la miniera di Rössing in Namibia.
Metropolitana
Per accedere a un minerale di uranio in profondità sotterranea, gli alberi verticali vengono scavati fino alla profondità del deposito. Successivamente, i tunnel vengono tagliati attorno al minerale. Le derive (tunnel orizzontali) forniscono un ingresso diretto nei percorsi di deposito e ventilazione. Nella maggior parte delle miniere sotterranee, il minerale viene quindi fatto saltare e sollevato in superficie per la fresatura. Affinché il mining sia praticabile, questi depositi devono essere relativamente elevati. La miniera del fiume McArthur di Cameco e Areva è il più grande deposito di uranio di alta qualità.
Recupero in situ/Mining di lisciviazione/soluzione in situ
Il minerale di uranio può anche essere recuperato con il metodo di recupero in situ (ISR), dato le condizioni geologiche appropriate. Il metodo ISR è applicabile solo ai depositi di uranio ospitati in arenaria situati sotto la falda acquifera in una falda acquifera confinata. ISR è un metodo che lascia il minerale di uranio nel terreno. L'uranio viene sciolto in acido solforico o una soluzione leggermente alcalina che viene iniettata e recuperata dalla falda acquifera per mezzo di pozzi. La soluzione portante dell'uranio viene quindi pompato in superficie, lasciando la roccia indisturbata. Quasi un quarto delle miniere di uranio utilizza il metodo ISR e quasi tutte le miniere di uranio del Kazakistan usano questo metodo.
Estrazione e lavorazione dell'uranio
Esistono due metodi principali di elaborazione del minerale:
- Estrazione di minerale dal terreno (tramite miniere sotterranee o fosse aperte). Il minerale viene trasportato a un file
Struttura centrale, schiacciata e macinata. Il minerale macinato viene ulteriormente elaborato tramite lisciviazione o lisciviazione batch
(Autoclave, serbatoio, Leach IVA). La polpa lisciviata può essere trattata "così come è" in una configurazione di resina-in-pulp (RIP),
o la separazione solida-liquido può essere eseguita tramite filtri a cinghia o decantazione controcorrente (CCD) per produrre un
Liquore chiarificato o parzialmente chiarificato che forma l'alimentazione al funzionamento dell'unità di scambio ionico.
- Trattamento in situ, anche indicato come Leach in situ (ISL) o in situ Recupero (ISR). Questa tecnica coinvolge
Dissolvendo l'uranio direttamente dal corpo del minerale usando lixiviants appropriati mentre il minerale rimane sottoterra.
Il lixiviant viene pompato a terra attraverso una serie di punti di iniezione. Soluzioni di lisciviazione incinta (PLS) è
raccolto da un pozzo centrale. ISL produce PLS "pulito" con solidi sospesi totali (TSS) meno di 50 ppm.
La scelta del contattore di scambio ionico dipende dal contenuto di solidi del materiale di alimentazione. Questo a sua volta,
Detta la distribuzione ottimale delle dimensioni delle particelle della resina, come mostrato nella Figura 2.
Resine di estrazione dell'uranio
Le resine di estrazione dell'uranio, in particolare le resine di scambio di anioni a base forte, vengono utilizzate nel settore minerario per recuperare l'uranio dai liquori di lisciviazione dopo l'elaborazione del minerale. Queste resine si legano agli ioni di uranio, consentendo una separazione e purificazione efficienti.
Come funziona:
Lisciviazione:
Il minerale di uranio viene schiacciato, macinato e quindi lisciviato con sostanze chimiche (come l'acido solforico) per sciogliere l'uranio.
Exchange ionico:
Il liquore di lisciviazione, contenente uranio, viene quindi passato attraverso colonne riempite con resina di scambio di anioni a base forte.
Adsorbimento dell'uranio:
Gli ioni di uranio (sotto forma di complessi anionici) vengono adsorbiti selettivamente sulle perle di resina.
Elution:
L'uranio viene quindi eluito (o rimosso) dalla resina usando una soluzione diversa (ad es. Acido solforico diluito).
Purificazione e precipitazione:
La soluzione di uranio risultante viene ulteriormente purificata e quindi precipitata come concentrato, spesso sotto forma di giallo.
Tipi di resine:
Resine di scambio di anioni a base forte:
Questi sono il tipo più comune usato per l'estrazione dell'uranio, noto per la loro alta affinità per gli ioni di uranio.
Macroporoso vs. tipo gel:
Vengono utilizzate resine macroporose che di tipo gel, con resine macroporose che offrono una maggiore resistenza alla degradazione fisica e chimica.
Vantaggi dell'uso delle resine:
Alti tassi di recupero: le resine possono ottenere alti tassi di recupero dell'uranio dal liquore di lisciviazione.
Purificazione: rimuovono efficacemente le impurità dalla soluzione di uranio.
Versatilità: possono essere utilizzati in vari processi di estrazione dell'uranio, comprese le operazioni sia a letto fisso che a letto fluidizzato.
Efficace: l'estrazione di uranio a base di resina è generalmente un metodo conveniente rispetto ad altre tecniche di estrazione.