Metody odzyskiwania uranu (ekstrakcja)
Uran występuje w depozytach mineralnych na całym świecie, z ponad połową światowej produkcji uranu, pochodzącej z kopalń położonych w Kanadzie, Australii i Kazachstanie. Rury nośne uranu są wydobywane metodami podobnymi do tych stosowanych w innych rudach metali. Ruda uranu jest usuwana z podłoża konwencjonalnymi technikami wydobycia, metody odzyskiwania in situ lub jako produkt uboczny innych minerałów.
Konwencjonalne wydobycie
Złoża uranu mniej niż 100 metrów od powierzchni można odzyskać metodą wydobycia otwartego picia, podczas gdy depozyty o głębokości ponad 100 metrów w Ziemi wykorzystują metodę wydobycia podziemnego, z których oba znajdują się w kategorii konwencjonalnego wydobycia.
Open-Pit/openCast/opencut
Wydobycie otwarte rozpoczyna się od usunięcia nadkładu (pokrycia materiału) na uranu w celu odsłonięcia rudy. Pita jest następnie wydrążona w celu uzyskania dostępu do depozytu. Aby zapobiec zapiekaniu się ścian pit, skała jest wydobywana w serii ławek. Otwory są wiercone w skale w każdej ławce i ładowane materiałami wybuchowymi. Wybuchy wybuchowe są następnie detonowane w celu rozbicia skały, która zostałaby przeniesiona na powierzchnię dużymi ciężarówkami. Największą na świecie kopalnią uranu, działającą dzisiaj, jest kopalnia Rössing w Namibii.
Podziemny
Aby uzyskać dostęp do ruda uranu głęboko pod ziemią, wały pionowe są wykopane na głębokość złoża. Następnie tunele są przecinane wokół Orebody. Dryfy (tunele poziome) zapewniają bezpośrednie wpis na ścieżki depozytów i wentylacji. W większości podziemnych kopalń ruda jest następnie wysadzona i wyciągana na powierzchnię w celu mielenia. Aby wydobycie było opłacalne, depozyty te muszą być stosunkowo wysokiej jakości. Kopalnia rzeki McArthur Cameco i Areva jest największym depozytem uranu o wysokiej jakości.
Odzyskiwanie/wypłukiwanie/wydobycie rozwiązania
Rudę uranu można również odzyskać metodą odzyskiwania in situ (ISR), biorąc pod uwagę odpowiednie warunki geologiczne. Metoda ISR ma zastosowanie tylko do złoża uranu hostowanego piaskowca znajdującego się poniżej lustra wody w ograniczonej warstwie wodonośnej. ISR to metoda, która pozostawia rudę uranu w ziemi. Uran jest rozpuszczony w kwasie siarkowym lub w łagodnym roztworze alkalicznym, który jest wstrzyknięty i odzyskujący z warstwy wodonośnej za pomocą studzienek. Roztwór zawierający uran jest następnie pompowany z powrotem na powierzchnię, pozostawiając skałę niezakłóconą. Prawie jedna czwarta kopalni uranu używa metody ISR, a prawie wszystkie kopalnie uranu Kazachstanu używają tej metody.
Ekstrakcja i przetwarzanie uranu
Istnieją dwie główne metody przetwarzania rudy:
- Ekstrakcja rudy z ziemi (poprzez podziemne kopalnie lub otwarte doły). Ruda jest transportowana do
Centralny obiekt, zmiażdżony i mielony. Frezowana ruda jest dalej przetwarzana poprzez ługowanie sterty lub wymywania wsadowe
(Autoclave, czołg, VAT Leach). Jasna pulpa może być traktowana „tak jak” w konfiguracji żywicy w PULP (RIP),
lub separacja stałego cieczowego można wykonać za pomocą filtrów pasów lub dekantacji przeciwprądowej (CCD) w celu wytworzenia
Wyjaśniony lub częściowo wyjaśniony alkohol, który tworzy paszę do operacji jednostki wymiany jonowej.
- Leczenie in situ, określane również jako ługowanie in situ (ISL) lub odzyskiwanie in situ (ISR). Ta technika obejmuje
Rozpuszczenie uranu bezpośrednio z ciała rudy za pomocą odpowiednich lixiviantów, podczas gdy ruda pozostaje pod ziemią.
Lixiviant jest pompowany w ziemię przez szereg punktów wtrysku. Ciąża rozwiązania ługowania (pls) to
zebrane ze studni centralnej. ISL produkuje „czyste” PLS z całkowitymi zawieszonymi ciałami stałymi (TSS) mniejszą niż 50 ppm.
Wybór stycznika wymiany jonowej zależy od zawartości ciał stałych materiału paszowego. To z kolei,
dyktuje optymalny rozkład wielkości cząstek żywicy, jak pokazują na ryc. 2.
Żywice ekstrakcji uranu
Żywice ekstrakcji uranu, w szczególności stałe żywice wymiany anionowej, są wykorzystywane w branży wydobywczej do odzyskiwania uranu z ługu alkoholu po przetworzeniu rudy. Te żywice wiążą się z jonami uranu, umożliwiając efektywne rozdzielenie i oczyszczenie.
Jak to działa:
Ługowanie:
Ruda uranu jest zmiażdżona, zmielona, a następnie ługowana chemikaliami (jak kwas siarkowy) w celu rozpuszczenia uranu.
Wymiana jonowa:
Loper ługowy, zawierający uran, jest następnie przepuszczany przez kolumny wypełnione silną bazową żywicą wymiany anionów.
Adsorpcja uranu:
Jony uranu (w postaci kompleksów anionowych) są selektywnie adsorbowane na kulkach żywicy.
Elucja:
Uran jest następnie eluowany (lub usuwa się) z żywicy za pomocą innego roztworu (np. Rozcieńczony kwas siarkowy).
Oczyszczenie i opady:
Powstały roztwór uranu jest dalej oczyszczany, a następnie wytrącany jako koncentrat, często w postaci ciasta żółtej.
Rodzaje żywic:
Mocne bazowe żywice anionowe:
Są to najczęstszy typ stosowany do ekstrakcji uranu, znany z ich wysokiego powinowactwa do jonów uranu.
Macroporish vs. żel-typ:
Stosowane są zarówno żywice makroporowate, jak i żelowe, z żywicami makroporowatymi oferującymi wyższą odporność na degradację fizyczną i chemiczną.
Korzyści z korzystania z żywic:
Wysokie wskaźniki odzysku: żywice mogą osiągnąć wysokie wskaźniki odzysku uranu z ługu.
Oczyszczanie: Skutecznie usuwają zanieczyszczenia z roztworu uranu.
Wszechstronność: Można je stosować w różnych procesach wydobycia uranu, w tym zarówno operacje złożone ze stałym, jak i fluidalizowane.
Opłacalny: Ekstrakcja uranu na bazie żywicy jest ogólnie opłacalną metodą w porównaniu z innymi technikami ekstrakcji.