Бактериальное выщелачивание урана

16.07.2020

Большой комплекс всесторонних лабораторных исследований и полупромышленных опытов применительно к процессу подземного выщелачивания урановой руды был проведен канадскими учеными. Значительное место уделялось исследованию технических и экономических возможностей процесса бактериального выщелачивания руды и извлечению урана из получаемых при этом растворов. На современном этапе этот метод еще не получил широкого распространения, но представляет определенный интерес, поскольку может быть применен для подземного и кучного выщелачивания, и даже, возможно, при определенных условиях будет выгодным использование бактерий в качестве окислителя.

Впервые потенциальные возможности использования бактериального выщелачивания для получения дополнительного количества урана из бедных руд (0,05—0,15% U3O8), были открыты в начале 50-х годов. В последующем метод привлек внимание специалистов ряда стран. Международное агентство по атомной энергии составило координированную программу исследований по бактериальному выщелачиванию урановых руд.

Бактериальное выщелачивание широко применяется для извлечения меди и в меньшей степени для извлечения некоторых других тяжелых металлов, помимо урана.

Для промышленного применения по существу пригодны лишь автотрофные бактерии типа Thiobacillus ferrooxidans и Thiobacillus sulfooxidans, которые превращают пирит в серную кислоту и сульфат железа (бактерии представляют собой одноклеточные организмы диаметром 0,25 и длиной 1 мкм).

Большая часть имеющихся данных по бактериальному выщелачиванию урановых руд получена на основании экспериментов, проведенных с рудой месторождения Эллиот Лейк (Канада), которая обычно содержит пирит в количестве 3—6%. В течение нескольких лет, начиная с 1960 г., в этом районе бактериально-активные кислые рудничные воды использовали для выщелачивания урана из небольших количеств разрушенной руды, оставшейся в отработанных блоках. Содержащую уран воду откачивали на поверхность для дальнейшей переработки. Этот метод применяли на рудниках Стэнрок, Милликен, Нордик и Денисон. Особенно успешно его применяли на руднике Стэнрок, на котором разрабатывалось полого залегающее рудное тело со средним углом падения 15°. Процесс включал следующие операции: орошение участка водой из местного озера (pH = 5,0) с помощью гидромониторов под высоким давлением (500—70 кРа). Урансодержащий раствор (рН = 2,4; содержание урана 0,1—0,15 г/л) собирали в зумпфе, подвергали осветлению и перекачивали на сорбционную установку на поверхности для извлечения урана. Из регенерата с содержанием 5 г/л U3O8 осаждали уран, а раствор после осаждения, имеющий низкое значение pH, возвращали в блок, что активизировало деятельность бактерий.
Бактериальное выщелачивание урана

В Канаде были проведены исследования, направленные на разработку практических методов использования бактерий типа Th. ferrooxidans и sulfooxidans для извлечения урана из руд, подобных рудам района Эллиот Лейк. Наиболее перспективным является применение подземного и кучного бактериального выщелачивания методом перколяции. Опыты показали, что при бактериальном выщелачивании методом перколяции из руды крупностью — 12,7 мм в течение шести месяцев при 20 С извлекалось 90% урана. Канадские специалисты предполагают, что этот процесс выщелачивания можно осуществлять как на пологопадающих, так и на крутопадающих месторождениях. Схема возможного метода выщелачивания при пологом залегании рудного тела показана на рис. 6.16. При крутом падении рудного тела руда может быть извлечена из блока, поднята на поверхность, раздроблена до крупности — 12,7 мм (если это не будет сделано, то для извлечения 90% урана потребуется два года) и вновь загружена в блок при сравнительно низких затратах. Таким путем выщелачивание может производиться в отработанных подземных блоках. Поскольку объем раздробленной руды будет на 50% больше, чем объем ее на месте залегания, то только 2/3 руды может уместиться в забое. Оставшаяся руда (1/3) может быть выщелочена в кучах на поверхности (кучное выщелачивание) или же подвергнута обычному выщелачиванию. Есть основания полагать, что в случае выщелачивания перколяционным методом 2/3 руды могут быть на 50% уменьшены капитальные затраты, которые потребовались бы на обычный завод для выщелачивания всей руды. Точно так же можно полагать, что общие производственные затраты будут на 50% ниже, чем при выщелачивании всей руды на обычном заводе.

Исследования на полупромышленной установке при выщелачивании тонкоизмельченной руды в сгустителях показали возможность использования бактерий вместо неорганических окислителей, таких, как хлорат натрия или двуокись марганца. На рудах района Эллиот Лейк этот метод дал такой же окисляющий эффект при выщелачивании, как и несколько килограммов хлората натрия на 1 т руды. Таким образом, в условиях, где эти окислители дороги, возможно применение для окисления бактерий вместо неорганических окислителей. На рис. 6.17 показана предполагаемая схема бактериального выщелачивания руды района Эллиот Лейк. В Канаде и ЮАР бактериальное выщелачивание исследуется с целью повышения коэффициента извлечения урана из упорных руд в связи со способностью бактерий типа Th. ferrooxidans окислять двухвалентное железо до трехвалентного.

В ЮАР фирма «Дженерал электрик» уже построила промышленную установку «Бакфокс» на заводе Буффельсфонтейн для повышения коэффициента извлечения урана с 76 до 80% при выщелачивании и снижения расхода серной кислоты иcпиролюзита. Метод, применяемый на установке, предусматривает слив 50% раствора после фильтрации для превращения Fe(II) в Fe(III) с помощью бактерий и возвращение его в цикл. Бактерии фирма получает из вод угольной шахты. Для акклиматизации бактерии требуется 3 месяца после ввода их в установку «Бакфокс», а затем они размножаются каждые 20 с. Оптимальная конструкция для обеспечения большой поверхности для роста бактерий — блок ячеистой структуры, погруженный в подкисленный раствор сульфата железа и заключенный в гуммированный бак.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна