Uraniumherstel (extractie) methoden
Uranium wordt wereldwijd gevonden in minerale afzettingen, met meer dan de helft van de uraniumproductie van de wereld van vandaag afgeleid van mijnen in Canada, Australië en Kazachstan. Uraniumdragende ertsen worden gedolven door methoden die vergelijkbaar zijn met die welke worden gebruikt voor andere metalen ertsen. Het uraniumerts wordt uit de grond verwijderd door conventionele mijnbouwtechnieken, in-situ herstelmethode of als bijproduct van andere mineralen.
Conventionele mijnbouw
Uraniumafzettingen op minder dan 100 meter van het oppervlak kunnen worden teruggewonnen met behulp van de open-pit mijnmethode, terwijl meer dan 100 meter diep in de aarde de ondergrondse mijnbouwmethode afgezet, beide in de categorie conventionele mijnbouw.
Open-pit/OpenCast/Opencut
Open-pit mijnbouw begint met het verwijderen van deklaag (materiaalbedekking) bovenop het uranium om het orebody bloot te stellen. Een put wordt vervolgens uitgeschakeld om toegang te krijgen tot de aanbetaling. Om te voorkomen dat de muren van de put erover toegeven, wordt de rots gedolven in een reeks banken. Gaten worden in elke bank in de rots geboord en geladen met explosieven. De explosieven worden vervolgens tot ontploffing gebracht om de rots op te breken, die door grote vrachtwagens naar de oppervlakte zou worden gebracht. 'S Werelds grootste open-pit uraniummijn in werking is vandaag de Rössing-mijn in Namibië.
Ondergronds
Om toegang te krijgen tot een uranium -erther diep ondergronds, worden verticale schachten op de diepte van de afzetting gegraven. Vervolgens worden tunnels gesneden rond de orenbody. Drifts (horizontale tunnels) bieden directe invoer in de afzetting- en ventilatiepaden. In de meeste ondergrondse mijnen wordt de erbody vervolgens geblokkeerd en aan de oppervlakte gehaald voor het frezen. Om mijnbouw levensvatbaar te maken, moeten deze afzettingen relatief hoog zijn. Cameco en Areva's McArthur River Mine is de grootste hoogwaardige uraniumafzetting.
In-situ herstel/in-situ uitloging/oplossingsmijnbouw
Uraniumerts kan ook worden teruggewonnen met de in-situ herstelmethode (ISR), gegeven geschikte geologische omstandigheden. De ISR-methode is alleen van toepassing op door zandstenen gehost uraniumafzettingen die zich onder de watertafel in een beperkte watervoerende laag bevinden. ISR is een methode die het uranium -erbody in de grond laat. Het uranium wordt opgelost in zwavelzuur of een mild alkalische oplossing die door middel van putten wordt geïnjecteerd in en hersteld uit de watervoerende laag. De uraniumdragende oplossing wordt vervolgens terug naar het oppervlak gepompt, waardoor het rots ongestoord blijft. Bijna een kwart van de uraniummijnen gebruiken de ISR-methode en bijna alle uraniummijnen van Kazachstan gebruiken deze methode.
Uraniumextractie en -verwerking
Er zijn twee hoofdmethoden voor ertsverwerking:
- Extractie van erts uit de grond (via ondergrondse mijnen of open kuilen). Het erts wordt getransporteerd naar een
Centrale faciliteit, verpletterd en gefreesd. Het gefreesde erts wordt verder verwerkt via Heap Laaching of Batch -uitloging
(Autoclaaf, tank, btw -leach). De uitgeloogde pulp kan worden behandeld 'zoals is' in een hars-in-pulp (RIP) -configuratie,
of vaste-vloeistofscheiding kan worden gedaan via riemfilters of tegenstroomdecantatie (CCD) om een te produceren
Verduidelijkte of gedeeltelijk verduidelijkte drank die de feed vormt voor de werking van de ionenuitwisselingseenheid.
- In situ behandeling, ook wel aangeduid als in situ Leach (ISL) of in situ herstel (ISR). Deze techniek betreft
Uranium oplost rechtstreeks uit het ertslichaam met behulp van de juiste lixivianten terwijl het erts ondergronds blijft.
De Lixiviant wordt in de grond gepompt via een reeks injectiepunten. Zwangere Leach Solutions (PLS) is
verzameld uit een centrale put. ISL produceert "schone" PLS met totale gesuspendeerde vaste stoffen (TSS) minder dan 50 ppm.
De keuze van ionenuitwisselingscontactor is afhankelijk van het vaste inhoud van het voedingsmateriaal. Dit op zijn beurt,
bepaalt de optimale verdeling van de deeltjesgrootteverdeling van de hars, zoals weergegeven in figuur 2.
Uranium extractieharsen
Uraniumextractieharsen, met name sterke harsen van de basisanionen, worden in de mijnindustrie gebruikt om uranium te herstellen van uitlogingslijsten nadat het erts is verwerkt. Deze harsen binden aan uraniumionen, waardoor efficiënte scheiding en zuivering mogelijk is.
Hoe het werkt:
LEGEN:
Uraniumerts wordt verpletterd, gemalen en vervolgens uitgeloogd met chemicaliën (zoals zwavelzuur) om het uranium op te lossen.
Ionuitwisseling:
De uitlooglikeur, die uranium bevat, wordt vervolgens door kolommen gevuld met een sterke hars van een anion-hars.
Uranium adsorptie:
De uraniumionen (in de vorm van anionische complexen) worden selectief geadsorbeerd op de harsparels.
Elutie:
Het uranium wordt vervolgens geëlueerd (of verwijderd) uit de hars met behulp van een andere oplossing (bijvoorbeeld verdunde zwavelzuur).
Zuivering en neerslag:
De resulterende uraniumoplossing wordt verder gezuiverd en vervolgens neergeslagen als een concentraat, vaak in de vorm van geelcake.
Soorten harsen:
Strong-base Anion Exchange harsen:
Dit zijn het meest voorkomende type dat wordt gebruikt voor uraniumextractie, bekend om hun hoge affiniteit voor uraniumionen.
Macroporeus versus gel-type:
Zowel macroporeuze als gel-type harsen worden gebruikt, met macroporeuze harsen die een hogere weerstand bieden tegen fysische en chemische afbraak.
Voordelen van het gebruik van harsen:
Hoge herstelpercentages: harsen kunnen hoge uraniumherstelpercentages bereiken van de uitloogvloeistof.
Zuivering: ze verwijderen effectief onzuiverheden uit de uraniumoplossing.
Veelzijdigheid: ze kunnen worden gebruikt in verschillende uranium mijnbouwprocessen, waaronder zowel bewerkingen met vaste bed als gefluïdiseerde bed.
Kosteneffectief: op hars gebaseerde uraniumextractie is over het algemeen een kosteneffectieve methode in vergelijking met andere extractietechnieken.