Uranyum geri kazanım (ekstraksiyon) yöntemleri
Uranyum, dünya çapında mineral yataklarında bulunur ve bugün Kanada, Avustralya ve Kazakistan'da bulunan madenlerden türetilen dünya uranyum üretiminin yarısından fazlası. Uranyum taşıyan cevherler, diğer metal cevherler için kullanılanlara benzer yöntemlerle çıkarılır. Uranyum cevheri, geleneksel madencilik teknikleri, yerinde kurtarma yöntemi veya diğer minerallerin bir yan ürünü olarak yerden çıkarılır.
Geleneksel madencilik
Yüzeyden 100 metreden daha az uranyum birikintileri, açık çukur madenciliği yöntemi kullanılarak geri kazanılabilirken, dünyanın 100 metreden fazla birikintisi, her ikisi de geleneksel madencilik kategorisinde yer alan yeraltı madenciliği yöntemini kullanır.
Açık Pit/OpenCast/Opencut
Açık çukur madenciliği, cevher gövdesini ortaya çıkarmak için uranyumun üstünde aşırı yükün (malzeme kaplama) çıkarılmasıyla başlar. Daha sonra depozitoya erişmek için bir çukur oyulur. Çukurun duvarlarının mağaralanmasını önlemek için, kaya bir dizi bankta çıkarılır. Her banktaki kayaya delikler açılır ve patlayıcılarla yüklenir. Daha sonra patlayıcılar, büyük kamyonlar tarafından yüzeye götürülecek olan kayayı kırmak için patlatılır. Bugün faaliyet gösteren dünyanın en büyük açık pit uranyum madeni Namibya'daki Rössing Madeni.
Yeraltı
Bir uranyum cevher gövdesine derin yeraltına erişmek için, dikey şaftlar depozitin derinliğine kazılır. Sonra, cevherlerin etrafında tüneller kesilir. Sürüklenmeler (yatay tüneller) depozito ve havalandırma yollarına doğrudan giriş sağlar. Çoğu yeraltı madeninde, cevher göbeği patlatılır ve öğütme için yüzeye çekilir. Madencinin yaşayabilmesi için, bu mevduatlar nispeten yüksek dereceli olmalıdır. Cameco ve Areva'nın McArthur Nehri madeni en büyük yüksek dereceli uranyum birikintisidir.
Yerinde iyileşme/yerinde liç/çözüm madenciliği
Uranyum cevheri, uygun jeolojik koşullar göz önüne alındığında, yerinde iyileşme (ISR) yöntemi ile de geri kazanılabilir. ISR yöntemi, sadece kapalı bir akiferde su tablasının altında bulunan kumtaşı ile barındırılan uranyum yatakları için geçerlidir. ISR, uranyum cevher gövdesini yere bırakan bir yöntemdir. Uranyum, sülfürik asit veya kuyular vasıtasıyla akifer içine enjekte edilen ve akiferden geri kazanılan hafif bir alkalin çözeltisi içinde çözülür. Uranyum taşıyan çözeltisi daha sonra kaya bozulmamış bırakarak yüzeye geri pompalanır. Uranyum madenlerinin yaklaşık dörtte biri ISR yöntemini kullanır ve Kazakistan'ın uranyum madenlerinin neredeyse tamamı bu yöntemi kullanır.
Uranyum ekstraksiyonu ve işleme
Cevher işlemenin iki temel yöntemi vardır:
- Yerinden cevherin çıkarılması (yeraltı madenleri veya açık çukurlar aracılığıyla). Cevher bir
Merkezi tesis, ezilmiş ve öğütülmüş. Fromalı cevher, yığın sızıntısı veya parti liçiyle daha da işlenir
(Otoklav, tank, KDV Leach). Sızınlı hamur, PULP reçinesi (RIP) konfigürasyonunda 'olduğu gibi' muamele edilebilir.
veya katı-sıvı ayırma, kayış filtreleri veya karşı akım dekantasyonu (CCD) yoluyla yapılabilir.
İyon değişim ünitesi işlemine beslemeyi oluşturan açıklanmış veya kısmen açıklanmış likör.
- Yerinde tedavi, yerinde Leach (ISL) veya yerinde iyileşme (ISR) olarak da adlandırılır. Bu teknik içerir
Cevher yeraltında kalırken uranyumun doğrudan cevher vücudundan uygun lixiviants kullanarak çözülmesi.
Lixiviant, bir dizi enjeksiyon noktası ile yere pompalanır. Hamile Leach Çözümleri (PLS)
Merkezi bir kuyudan toplanmıştır. ISL, 50 ppm'den az toplam askıda katı (TSS) ile “temiz” PLS üretir.
İyon değişim kontaktörünün seçimi, besleme malzemesinin katı içeriğine bağlıdır. Bu sırayla,
Şekil 2'de gösterildiği gibi reçinenin optimum parçacık boyutu dağılımını belirler.
Uranyum ekstraksiyon reçineleri
Uranyum ekstraksiyon reçineleri, özellikle güçlü bazlı anyon değişim reçineleri, madencilik endüstrisinde cevher işlendikten sonra sızıntı likörlerinden uranyumun geri kazanılması için kullanılır. Bu reçineler uranyum iyonlarına bağlanır ve verimli ayırma ve saflaştırma sağlar.
Nasıl çalışır:
Sızma:
Uranyum cevheri ezilir, öğütülür ve daha sonra uranyumun çözülmesi için kimyasallar (sülfürik asit gibi) ile süzülür.
İyon Değişim:
Uranyum içeren sızıntı likörü daha sonra güçlü bazlı anyon değişim reçinesi ile doldurulmuş kolonlardan geçirilir.
Uranyum adsorpsiyonu:
Uranyum iyonları (anyonik kompleksler formunda) seçici olarak reçine boncuklarına adsorbe edilir.
Elüsyon:
Uranyum daha sonra farklı bir çözelti (örneğin seyreltik sülfürik asit) kullanılarak reçineden elüte edilir (veya çıkarılır).
Saflaştırma ve yağış:
Ortaya çıkan uranyum çözeltisi daha da saflaştırılır ve daha sonra genellikle sarıcak şeklinde bir konsantre olarak çökelir.
Reçine türleri:
Güçlü bazlı anyon değişim reçineleri:
Bunlar, uranyum iyonlarına yüksek afiniteleri ile bilinen uranyum ekstraksiyonu için kullanılan en yaygın tiptir.
Makrogolü ve jel tipi:
Hem makro gözenekli hem de jel tipi reçineler kullanılır, makro gözenekli reçineler fiziksel ve kimyasal bozulmaya karşı daha yüksek direnç sunar.
Reçinelerin Kullanılmasının Avantajları:
Yüksek geri kazanım oranları: Reçineler, sızıntı liköründen yüksek uranyum geri kazanım oranları elde edebilir.
Saflaştırma: Safsızlıkları uranyum çözeltisinden etkili bir şekilde çıkarırlar.
Çok yönlülük: Hem sabit yataklı hem de akışkan yataklı operasyonlar dahil olmak üzere çeşitli uranyum madenciliği süreçlerinde kullanılabilirler.
Maliyet-etkin: Reçine bazlı uranyum ekstraksiyonu genellikle diğer ekstraksiyon tekniklerine kıyasla maliyet etkin bir yöntemdir.