فرمت فایل: ورد –Word و قابل ویرایش

تعداد صفحات: 37

ليچينگ كانه هاي اورانيوم

ليچينگ مرحله اي مهم از فراوري اورانيوم است. ليچينگ بر مبناي مواد مورد مصرف به دو دسته كلي تقسيم مي شود يكي ليچينگ اسيدي و ديگري ليچينگ قليايي است. در ليچينگ اسيدي معمولاً از اسيد سولفوريك و در ليچينگ قليايي معمولاً از محلول كربنات بي كربنات سديم دقيق استفاده مي كنند.

ليچينگ كربناتي (قليايي) مواد ريزتر مي خواهد و انتخابي تر عمل مي كند، به طور مثال كانه هاي حاوي بيشتر از 9-7 درصد كربنات بهتر است كه به صورت كربناتي ليچ شوند. البته ساير فاكتورها نيز بايد منظور شوند كه عبارتند از ميزان بازيابي اورانيوم، آب مصرفي، … . اگرچه ليچينگ اسيدي در بيشتر كارخانه هاي اورانيوم استفاده مي شود، ولي ليچينگ قليايي نيز داراي مزايايي به شرح زير است:

- محلول براي كاني هاي اورانيوم به صورت خاص عمل مي كند. با بيشتر گانگها واكنش نمي دهد.

- محلول كربناتي در مقايسه با منحلول اسيدي خورندگي كمتري دارد.

- اورانيوم مي تواند مستقيماً از محلول رسوب داده شود، و جدايش آن از عناصر ديگر آسانتر مي گردد.

- محلول كربناتي به آساني مي تواند باز توليد شود.

اين روش معايبي نيز دارد كه به شرح زير است:

- براي در برگرفتن كاني هاي اورانيوم توسط محلول خردايش ريز نياز است چرا كه قادر به حل كردن و نفوذ در گانگ نيست.

- بعضي كاني هاي گانگ مثل سولفات كلسيم و پيريت ي توانند با معرف قليايي واكنش داده و مصرف آنرا بالا ببرند.

- بيشتر كاني هاي مقاوم اورانيوم در وضعيت قليايي حل نمي شوند.

بنابراين خواص كاني شناس كانه نيز در تعيين نوع عمليات موثرند، اسيدي يا قليايي بودن عمليات بستگي به گانگ موجود و نوع كاني اورانيوم دارد.

ليچينگ اسيدي

مقدمه

روش ليچينگ انتخابي براي حل اورانيوم از كانه بستگي به خواص فيزيكي و شيميايي كانه از قبيل نوع كاني هاي اورانيوم، درجه آزادي، طبيعت ديگر كاني‌هاي موجود در تركيب دارد.

ليچينگ اسيدي عموماً به ليچينگ با اسيد سولفوريك اشاره دارد. اسيد نيتريك خواص اكسيد كنندگي قوي دارد ولي بسيار گرانقيمت تر از اسيد سولفوريك است كه نيترات اورانيل در محلول رقيق تشكيل خواهد شد. نيترات اورانيل سازگار بااستفاده از روش تعويض يوني نوع آنيونيكي مي باشد. اسيد نيتريك زماني كه عمليات روي كانه عيار بالاست استفاده مي شود. اسيد هيدروكلريك براي ليچينگ در عملياتي كه از تشويه نمكي استفاده شده است، كاربرد دارد. در اين عمليات اسيد از گازهاي تشويه بازيابي مي شود. از طرف ديگر اسيد هيدروكلريك بسيار گرانقيمت است. همچنين خورندگي شديد دارد. كلريدفريك و سولفات فريك همچنين براي بسياري از كاني‌هاي اورانيم دار به عنوان Lixiviant استفاده مي شود.

اسيد سولفوريك در محلول به شكل سولفات و بي سولفات و يون هيدروژن يونيزه مي‌شود. در واكنش با اورانيوم شش ظرفيتي توليد سولفات اورانيل و كمپلكس آنيونيك سولفات اورانيل طبق واكنش زير مي كند:

اورانيوم حل شده ممكن است در هر يك از شكلهاي فوق يافت شود، كه به غلظت اورانيوم و اسيد، درجه حرارت و ديگر كمپلكسهاي موجود در سيستم بستگي دارد. حضور يون سولفات براي تشكيل كمپلكس يون اورانيل مهم است و عدم حضور آن به رسوب فلز طبق واكنش زير كمك مي كند:

از نقطه نظر ترموديناميكي، هيدروليز اورانيل، آسانتر از واكنشهاي كمپلكس شدن است. با وجود اين با حضور يون سولفات، واكنش كمپلكس از نظر سينتيك مساعدت مي شود.

يكي از مزاياي استفاده از اسيد سولفوريك در ليچينگ توليد كمپلكس سولفات آنيونيكي است، چرا كه رزين هاي تعويض يوني آنيونيك، خاصيت انتخابي بيشتري نسبت به نوع كاتيونيك براي اورانيوم دارند.

اورانيوم موجود در كاني ها در شكل 4 ظرفيتي بايد قبل از حل شدن، اكسيد شونده آهن فريك به عنوان يك اكسيد كننده اصلي عمل مي كند، كه اورانيوم 4 ظرفيتي را در عمليات ليچينگ اسيدي، اكسيد مي كند. آهن در اثر وجود در تركيبات كاني ها يا عمليات مقدماتي، سائيده شدن آسيا و سنگ شكن ها، هميشه حضور دارد. ولي ممكن است به صورت فرو (دو ظرفيتي) باشد. از دي اكسيد منگنز (پيرولوزيت) جهت اكسيد كردن آهن II به آهن III استفاده مي شود.

مصرف اسيد تابعي از تركيب گانگ موجود در كانه است، كليت، دولوميت، مگنزيت و سيدريت سريعاً با اسيد دقيق در دماي معمولي واكنش مي دهند. سولفيدها، آهن فلزي، بعضي فسفاتها، موليبداتها، و اناداتها، اكسيدها، فلوريدها اسيد اضافي را مصرف مي كنند و محلول را هنگامي كه درجه حرارت يا غلظت اسيد افزايش يابد، آلوده مي كنند. واكنشهاي تيپيك به شرح زير است:

انحلال بعضي كمپلكسهاي آلومينوسيلكاتها مثل رسهاي هيدراته يا ديگر سبكلاتها قابل حل در اسيد ممكن است با بالا رفتن درجه حرارت اتفاق افتد، كه طبق واكنش زير عمل مي شود:

اسيد سيليك و شكل كلوئيدي دارد، كه ممكن است به صورت ژله اي رسوب نمايد، اين امر باعث بروز مشكلاتي در مراحل بعدي مي شود و رسوب مجدد بعد از انحلال يك موضوع مهم در شيمي ليچينگ است. شكست و نگهداشتن وضعيت اكسيداسيون در محلول ممكن است تركيبات نمكي اورانيوم را نتيجه دهد، كه در مقاديري از PH از محلول رسوب مي كند.

متغيرهاي فرآيند

دانه بندي ماده معدني

يكي از مهمترين اهداف خردايش در فرآوري مواد معدني آزادسازي كاني‌هاي با ارزش از مواد با طله همراه در درشتترين ابعاد ممكن است. در حقيقت توليد يك محصول پرعيار در گرو مطالعه صحيح سايز و درجه آزادي است، اگرچه در فرآيندهاي هيدرومتالورژيكي مسئله بدين شدت نيست، كافي است تا بخشي از كاني در معرض تماس با حلال قرار گيرد. آزادسازي كافي كاني هاي اورانيوم براي اغلب كانه‌هاي ايالات متحده آمريكا براي آماده سازي ليچينگ اسيدي با خردايش تا زير 28 مش با 30 تا 40 درصد زير 200 مش بدست مي آيد. كانه هاي استراليا و كانادا حاوي برانريت يا ديويديت خردايش تا 55-60 درصد زير 200 مش نياز دارند، تا ليچينگ رضايت بخش بدست آيد. خردايش بيشتر باعث افزايش ويسكوزيته پالپ مي شود. بنابراين اثر معكوس روي سرعت ليچينگ داد.

غلظت اسيد

عمده ترين نياز عمليات ليچينگ، كافي نگهداشتن غلظت اسيد براي حمله به كاني‌هاي اورانيوم بدون حل كردن مقادير زياد از گانگهاي درگير با كانه است. براي رسيدن به چنين مقادير كافي، مقداري اسيد ابتدائاً بايد براي خنثي كردن كاني هاي كربناتي گانگ اضافه شود، كه قبل از كاني هاي اورانيو واكنش خواهند كرد. در بعضي كانه‌هاي حاوي آهك زياد، بالاي 400 پوند برش كانه، اسيد سولفوريك ممكن است مصرف شود.

بسته به نوع كاني هاي اورانيوم موجود، غظت اسيد آزاد از 1 تا 90 گرم بر ليتر ممكن است در دوره انحلال نياز باشد. مصرف اسيد منحصراً براي استخراج اورانيوم در ايالات