РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ УРАНОВЫХ ОТВАЛОВ

АННОТАЦИЯ

В данной статье оценены эффективности предлагаемой новой технологии выщелачивания урана из урановых отвалов. На основании проведённых исследований предложена новая технологическая схема и собрана мобильная установка для переработки урановых отвалов. Определены содержание радиоактивных металлов в исследуемых урановых отвалах в исходных пробах урана и после выщелачивания урана, по предлагаемой новой технологией. Построена зависимость интенсивности выщелачивания урана от концентрации кислоты.

ABSTRACT

This article evaluates the effectiveness of the proposed new technology for leaching uranium from uranium dumps. On the basis of the research carried out, a new technological scheme was proposed and a mobile plant for processing uranium tailings was assembled. The content of radioactive metals in the investigated uranium dumps in the initial uranium samples and after uranium leaching was determined using the proposed new technology. The dependence of the intensity of uranium leaching on the acid concentration is constructed.

Ключевые слова: урановые отвалы, оценка эффективности, новая технология, выщелачивания урана, новая технологическая схема, мобильная установка, содержания радиоактивных металлов, интенсивности выщелачивания урана, концентрация кислоты.

Keywords: uranium dumps, efficiency assessment, new technology, uranium leaching, new technological scheme, mobile unit, radioactive metal content, uranium leaching intensity, acid concentration.

Актуальность

В уранодобывающих предприятиях мира, и в том числе в Республики Узбекистан до недавнего времени уран добывались классическим шахтным способом. В этих процессах образовались в огромном количестве урановые отвалы являющие радиоактивными отходами и наносящую радиационного влияния на окружающую среду. В данных отвалах содержится в определённом количестве основных радиоактивных и сопутствующих металлов. Учитывая того что, урановые отвалы, является как техногенный рудник содержащие в себе ряд основных радиоактивных и сопутствующих металлов могут быть подвергнуты к переработке, с целью получения дополнительного металла [1]. Кроме этого по требований Международных (рекомендаций МКРЗ и МАГАТЭ) и Республиканских нормативных документов (СанПиН №0193-06, СанПиН №0079-08 и т.д.) данные [2]. урановые отвалы подлежать к рекультивацию для улучшения радиационной обстановки в локальных участках данного региона [5].

На основание вышеперечисленных разработки новой технологии и схемы выщелачивания урана, оценки её эффективности, создание мобильной установки и применение данной установки в процессе выщелачивания урана из урановых отвалов является актуальной задачей геотехнологии урана и радиоэкологии [4, 6-8].

Целью данного исследования является разработка новой технологии и схемы выщелачивания урана, оценки её эффективности, создание мобильной установки и применение данной установки в процессе выщелачивания урана из урановых отвалов.

Для достижения цели анализировались разные существующие технологии выщелачивание урана, технологические схемы и установки, применяющие в процессах выщелачивание урана из урановых отвалов, их недостатки для выщелачивания урана и возможности их применения в условиях НГМК.

Предлагаемая технологическая схема и её принцип действие

В нижеприведённой схемы рис. 1. изображён процесс выщелачивание урана из урановых отвалов.

Принципиальная действия технологической схемы выщелачивание урана из урановых отвалов происходить следующей последовательности – урановый отвал – (1) с рабочем раствором (Н₂О+Н₂SО₄) – (2) в смеси с концентрацией Н₂SO₄ - 10 г/л (20 г/л, 30 г/л и 40 г/л), до Т:Ж в соотношении 1:3 загружается в бункер и в течение 1 часа времени перемешивается – выщелачивается уран.

Рисунок 1. Предлагаемая технологическая схема выщелачивание урана из урановых отвалов

Полученную в процессе выщелачивание – (3) пульпу направляют на фильтрацию – (4). Твёрдая фаза – (5) полученная при фильтрации промывают водой до Т:Ж в соотношении 1:1, жидкая фаза – ураносодержащего раствора – (7) отправляет в ёмкость - (8) для сбора ураносодержащего раствора. Промытая водой на фильтре твёрдая фаза – (5) очищенная от радионуклидов – (6) складирует. Жидкая фаза образованная при  промывке твёрдой фазы – (5) водой собирают в ёмкость – (8) для сбора ураносодержащего раствора.

Вторая партия и последующие партии урановых отвалов перерабатываются такой же последовательностью. После 5 – раза обратного использования жидкой части – ураносодержащего раствора в процессе переработки уранового отвала, из ёмкости для сбора ураносодержащего раствора – (8) отправляется в ёмкость для продуктивного раствора – (9) для подачи в сорбции.

Полученные результаты и их обсуждение

Отобранные из 12 урановых отвалов твёрдые пробы навеской до 5 кг разделили на пять параллельности. Проводили истиранию до равномерного порошка. Из истёртых проб отберётся пять параллельных, навеской по 15 грамм каждый. Пробы затаривают в плоскодонную кювету. Данные кюветы устанавливается в измерительную камеру рентгенофлуоресцентного анализатора марки АРФ-7 и в этих исходных пробах определяется количество урана.

Таблица 1.

Результаты по определение урана в исходных пробах пяти параллельности и в пяти параллельности пробах после выщелачивание

Пробы после выщелачивание урана из урановых отвалов, переработанное по схеме приведённое в рис.1 высушивает и в вышеприведённом порядке в них определяют содержание урана. Единственное отличие от предыдущих анализов, отобранные пробы после фильтрации высушивается в сушильный шкаф.

В таб. 1 приведены результаты по определение урана в исходных пробах пяти параллельности и в пробах пяти параллельности после выщелачивание урана проведённые по предлагаемой новой технологией рис. 1.

Полученные результаты таб. 1 показывает, что выбранная технологическая схема является эффективной и пригодно к применению в условиях переработки урановых отвалов.

Как видно из результатов, приведённых в таб. 1 содержания урана в исходных пробах отвалов колеблется в пределах в среднем от 0,01367% до 0,02580%. После обработки урановых отвалов содержание урана в них изменяется от 0,00344% до 0,00645%. В общем, содержание урана во всех отработанных пробах уменьшается приблизительно на 75%. Измерение удельной эффективной активности - А_эфф твёрдой фазы очищенные от радионуклидов составляло в диапазон от 347 Бк/кг до 842 Бк/кг.

Полученные результаты таб. 1 показывает, что выбранные технологическая схема является эффективной и пригодно к применению в условиях переработки урановых отвалов. 

В ходе проведение исследований технологических схем по выщелачивание урана из урановых отвалов, изучено зависимость коэффициентов выщелачивания урана от концентрации кислоты применяемое для выщелачивания урана. На основание полученных данных построен график зависимости рис. 2. коэффициентов выщелачивания урана от концентрации кислоты применяемое для выщелачивание урана.

Как видно из рис. 2. имеется линейная зависимость коэффициента выщелачивание урана от концентрации кислоты. То есть с увеличением концентрации кислоты и увеличивается коэффициент выщелачивание урана из урановых отвалов. Кроме этого коэффициент выщелачивание урана и зависит от исходного содержания урана в пробе.

Рисунок 2. График зависимости коэффициентов выщелачивание урана от концентрации H₂SO₄ применяемое для выщелачивания урана

Доказательством данного факта является что, 1, 2, 3, 4 – кривее линии растёт прямолинейно с увеличением концентрации – H₂SO₄ от 10 г/л\ до 40 г/л. При этом в 1, 2, 3, 4-кривых, то есть в 4-пробе коэффициент выщелачивания урана увеличивается от 87 г/л до 134 г/л, в 3-пробе коэффициент выщелачивания урана увеличивается от 92 г/л до 142 г/л, во 2-пробе коэффициент выщелачивания урана увеличивается от 98 г/л до 165 г/л, в 1-пробе коэффициент выщелачивания урана увеличивается от 108 г/л до 178 г/л.

Как видно из рис. 2., чем больше содержания урана в исходной руде и концентрация - H₂SO₄ применяемое для кислотного выщелачивания урана, тем интенсивнее происходит процесс выщелачивания. Увеличение концентрация - H₂SO₄ применяемое для кислотного выщелачивания урана больше чем 40 г/л не считается экономически не целесообразным. В данном случае увеличивается себестоимость получаемой продукции. 

Таким образом на основание проведённых исследований найдены, что в исходных пробах отвалов содержания урана составляло от 0,01367% до 0,02580%, а после обработки урановых отвалов содержание урана в них составило от 0,00344% до 0,00645%. В среднем содержание урана во всех отработанных пробах уменьшается приблизительно на 75%. Удельной эффективной активности - А_эфф урановых отвалов очищенное от радионуклидов составляло в диапазоне от 347 Бк/кг до 842 Бк/кг.

На основе полученных данных построены графические зависимости коэффициентов выщелачивание урана от концентрации H₂SO₄ применяемое для выщелачивания урана и установлено что, предлагаемая технологическая схема переработки урановых отвалов является эффективным и пригодно к применению в условиях НГМК. 

Предлагаемая новая технология при небольших расходах - H₂SO₄ применяемое для кислотного выщелачивания урана предоставляет возможность дополнительно получить химконцентратов урана и одновременно рекультивировать радиоактивных урановых отвалов.

Список литературы:

1. Аллаяров Р.М., Музафаров А.М., Кулматов Р.А. Исследование нарушения коэффициента радиоактивного равновесия между ²²⁶Ra/²³⁸U в пробах урановых объектов // Горный вестник Узбекистана. 2020. №4. (83). – С. 53-55
2. Аллаберганова Г.М., Аллаяров Р.М., Музафаров А.М., Турабджанов С.М. Новый способ рекультивации загрязнённых радионуклидами почв участков подземного выщелачивания урана // Universum: Технические науки. Москва. Выпуск: 6(75). Июнь. 2020. Часть 2. – С. 91-96.
3. Аллаяров Р.М., Музафаров А.М., Аллаберганова Г.М. Инструментальные методы количественного определения урана и сопутствующих элементов в пробах забалансовых урановых отвалов // Горный вестник Узбекистана. 2022. №1. (83). – С. 96-102
4. Аллаяров Р.М., Музафаров А.М. Изучения величин влияний техногенных образований на окружающую среду // Проблемы и перспективы инновационной техники и технологий в сфере охраны окружающей среды. Ташкент. 17-19 сентября. 2020. - С. 151-153.
5. Музафаров А.М., Кулматов Р.А. Многоэлементный анализ химических элементов в пробах почвы с помощью инструментального нейтронно-активационного метода // Universum: Технические науки. Москва. Выпуск: 12(81). 2020. – С. 100 -106
6. «Нормы радиационной безопасности (НРБ-2006) и основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-2006). - Ташкент: 2006. - 136 с.
7. Музафаров А.М., Руднев С.В., Саттаров Г.С. Геолого-геохимические и радиоэкологические состояние техногенных образований месторождения Учкудук и пути их реабилитации // Материалы Республиканской научно-технической конференции «Проблемы, развитие и инновационные направления геологических наук в Узбекистане». Ташкент. 17 декабрь. 2013. – С. 328-329.
8. Музафаров А.М., Саттаров Г.С., Ослоповский С.А. Радиометри-ческие исследования техногенных объектов /Цветные металлы. - Москва. 2016. №2. - С. 15-18.