Métodos de recuperação de urânio (extração)
O urânio é encontrado em depósitos minerais em todo o mundo, com mais de metade da produção mundial de urânio hoje derivada de minas localizadas no Canadá, Austrália e Cazaquistão. Os minérios portadores de urânio são extraídos por métodos semelhantes aos usados para outros minérios de metal. O minério de urânio é removido do solo por técnicas convencionais de mineração, método de recuperação in situ ou como subproduto de outros minerais.
Mineração convencional
Os depósitos de urânio a menos de 100 metros da superfície podem ser recuperados usando o método de mineração aberto, enquanto deposita mais de 100 metros de profundidade na Terra usam o método de mineração subterrânea, ambos na categoria de mineração convencional.
Open-Pit/OpenCast/OpenCut
A mineração aberta começa com a remoção de sobrecarga (cobertura de material) em cima do urânio para expor o minério. Um poço é então escavado para acessar o depósito. Para impedir que as paredes do poço entrem, a rocha é extraída em uma série de bancos. Os orifícios são perfurados na rocha em cada banco e carregados com explosivos. Os explosivos são então detonados para quebrar a rocha, que seria levada à superfície por grandes caminhões. Hoje, a maior mina de urânio do mundo em operação é a mina Rössing na Namíbia.
Subterrâneo
Para acessar um minério de urânio no subsolo, os eixos verticais são escavados na profundidade do depósito. Em seguida, os túneis são cortados ao redor do minério. Os desvios (túneis horizontais) fornecem entrada direta nas vias de depósito e ventilação. Na maioria das minas subterrâneas, o Orebody é então explodido e içado à superfície para mover. Para que a mineração seja viável, esses depósitos devem ser comparativamente altos. A mina de Cameco e McArthur River de Areva é o maior depósito de urânio de alto grau.
Recuperação in situ/lixiviação in situ/mineração de soluções
O minério de urânio também pode ser recuperado pelo método de recuperação in situ (ISR), dadas as condições geológicas apropriadas. O método ISR é aplicável apenas a depósitos de urânio hospedados em arenito localizados abaixo do lençol freático em um aqüífero confinado. ISR é um método que deixa o minério de urânio no chão. O urânio é dissolvido em ácido sulfúrico ou em uma solução levemente alcalina que é injetada e recuperada do aqüífero por meio de poços. A solução de urânio é então bombeada de volta para a superfície, deixando a rocha não perturbada. Quase um quarto das minas de urânio usa o método ISR e quase todas as minas de urânio do Cazaquistão usam esse método.
Extração e processamento de urânio
Existem dois métodos principais de processamento de minério:
- Extração de minério do solo (via minas subterrâneas ou poços abertos). O minério é transportado para um
instalação central, esmagada e moída. O minério moído é processado ainda por meio de lixiviação de heap ou lixiviação em lote
(Autoclave, tanque, lixiviação de IVA). A polpa lixiviada pode ser tratada 'como está' em uma configuração de resina em pulpa (RIP),
ou a separação de líquido sólido pode ser feito por meio de filtros de correia ou decantação de contracorrente (CCD) para produzir um
Licor esclarecido ou parcialmente esclarecido que forma a alimentação para a operação da unidade de troca iônica.
- Tratamento in situ, também referido como lixiviação in situ (ISL) ou recuperação in situ (ISR). Esta técnica envolve
dissolvendo o urânio diretamente do corpo de minério usando lixiviantes apropriados enquanto o minério permanece no subsolo.
O lixiviante é bombeado para o chão através de uma série de pontos de injeção. As soluções de lixiviação grávida (pls) são
coletado de um poço central. O ISL produz PLs "limpos" com sólidos suspensos (TSS) inferiores a 50 ppm.
A escolha do contator de troca de íons depende do conteúdo de sólidos do material de alimentação. Por sua vez,
dita a distribuição ideal de tamanho de partícula da resina, como mostra a Figura 2.
Resinas de extração de urânio
As resinas de extração de urânio, especificamente resinas de troca de ânions de base forte, são usadas na indústria de mineração para recuperar urânio de licores de lixiviação após o processamento do minério. Essas resinas se ligam aos íons urânio, permitindo separação e purificação eficientes.
Como funciona:
Lixiviação:
O minério de urânio é esmagado, moído e depois lixiviado com produtos químicos (como ácido sulfúrico) para dissolver o urânio.
Troca iônica:
O licor de lixiviação, contendo urânio, é passado por colunas preenchidas com resina de troca de ânions de base forte.
Adsorção de urânio:
Os íons urânio (na forma de complexos aniônicos) são seletivamente adsorvidos nas contas de resina.
Eluição:
O urânio é então eluído (ou removido) da resina usando uma solução diferente (por exemplo, ácido sulfúrico diluído).
Purificação e precipitação:
A solução de urânio resultante é ainda mais purificada e depois precipitada como concentrada, geralmente na forma de bico de amarelo.
Tipos de resinas:
Resinas de troca de ânions de base forte:
Esse é o tipo mais comum usado para extração de urânio, conhecido por sua alta afinidade por íons de urânio.
Macroporoso vs. tipo gel:
São utilizadas resinas macroporosas e do tipo gel, com resinas macroporosas oferecendo maior resistência à degradação física e química.
Benefícios do uso de resinas:
Altas taxas de recuperação: as resinas podem atingir altas taxas de recuperação de urânio com o licor de lixiviação.
Purificação: Eles efetivamente removem as impurezas da solução de urânio.
Versatilidade: eles podem ser usados em vários processos de mineração de urânio, incluindo operações de leito fixo e fluidizado.
Centros-efetivos: A extração de urânio baseada em resina é geralmente um método econômico em comparação com outras técnicas de extração.