5.4 Уранды кенді карбонаттық шаймалау

Кеннің басқа құрауыштарына өте бәсең әсер ету барысында карбонатты ерітінділердің уран минералдарына талғамды әрекеттесуінің себебінен уран кендерін ұқсатып өңдеуде карбонатты шаймалау мақсатқа сәйкес келеді.

Осындай талғамдылықтың нәтижесінде реагенттердің шығыны аз болады және уранның салыстырмалы таза ерітінділері алынады. Уран осы ерітінділерден жеңіл бөлінуі мүмкін, және де ерітінді қайтадан пайдалануға жарамды болып келеді.

Карбонатты шаймалау өте қолайлы болып есептелінеді, өйткені карбонатты жүйелердегі жоңылуы, қышқылды қолданатын жүйелердің жоңылуына қарағанда көп емес. Карбонатты шаймалау процесінің көптеген нұсқаларында пайдаланылатын реагенттердің негізгі мөлшері жаңғыртылуы және процеске қайтарылуы мүмкін. Құрамында ураны бар әктастар және басқа уранның әктастары, көп кендері үшін қышқылдың шығынының көптігінен оны қолдануға рұқсат етілмейді, бұл жағдайда тек қана карбонатты шаймалау жүйесін пайдалануға болады. Карбонатты ерітінділерде уран және ванадий жақсы ериді, бұл ерітіндіден осы бағалы құрауыштарды бөліп алуды оңайлатады.

Бұл артықшылықтырға қарамастан, карбонатты әдіс көп жағынан ойдағыдай болып шықпады. Бұл кемшіліктерге, қышқылдық шаймалауға қарағанда, карбонатты аз мөлшерде бөліп алу болып табылады. Карбонатты әдіс жоғары мөлшердегі ғанышы немесе сульфидтері бар кендер үшін жарамсыз. Іріктеуші агенттердің қатысуынсыз карбонатты ерітінділермен жұмыс жасау кезіндегі қолдану және сүзу процестері, көп еңбекті қажет ететін операциялар болып табылады.

Қиын балқитын минералдарына, мысалы эвксенит, бетафит, самарекит, браннерит, давидитке алдын ала балқытылмаған минералдарға карбонатты ерітінділер соншалықты әсер ете алмайды.

Есте сақтау керек, карбонатты ерітінділер кеннің аздаған уран құрауыштарына ғана әсер етеді. Сондықтан, егерде кен бөлшегіндегі уран бос жыныстардың минералдарымен қапталып тұрса, онда ол шаймаланбайды (ерімейді). Сондықтан карбонатты шаймалау кезінде уран минералының көбірек бөлігінің бетін анықтау үшін оны ойдағыдай майдалап ұнтақтау керек.

Талапқа сай ұнтақтау кеннің сипаттамасына байланысты болады. Мысалы құмдардан уранды бөліп алу үшін, бұндай кендерді құм қиыршықтарының өлшеміне дейін ұсақтауды қажет етеді. Әктасты кендерде уран минералдары кальций және флюритпен біріккен қосындылар және өскінділер түрінде қатысады. Бұл кендер микрондық өлшемдегі шаңтәріздес бөлшектерге дейін неғұрлым майдалап ұсақталса, соғұрлым уранды бөліп алу мүмкіндігі көбірек болады.

Солтүстік Америкада карбонатты шаймалау түрінің үш түрі, әрбіреуіндегі шаймалаушы агенттері болып саналатындар натрий карбонаты мен бикарбонаты қоспасының сулы ерітінділері:

1. Кенді тұзбен қоса күйдіргеннен кейінгі шаймалау – жоғары мөлшердегі ванадийі бар карнотит түріндегі кенді бастапқыда натри хлоридімен күйдіреді, ал содан соң карбонатты ерітінділермен шаймалайды.

2. Күйдірілмеген кенді шаймалау – атмосфералық қысымда күшті тотыққан кендерді натрийдің карбонатты және бикарбонатты сулы ерітінділермен шаймалау.

3. Күйдірілмеген кенді шаймалау – жоғары температурада тотықтырғыштардың (натрий перманганаты және ауа) қатысумен натрийдің карбонатты және бикарбонатты сулы ерітінділермен тотықтырылмаған немесе біріншілікті кендерді шаймалау.

Карбонатты шаймалау процесінің үш негізгі түрлерінің барлығында уран натрийдің үшкарбонаттыуранил Na₄[UO₂(CO₃)₃] түрінде ерітіндіге ауысады.

Тотыққан корнотитті кендерден ванадийді бөліп алу үшін кенді тұзбен қоса күйдіру әдісі жасақталып игеріледі. Сондықтан жүргізілген реакциялар нәтижесінде ванадий да, сол сияқты уранда бөліп алынады. Іс жүзінде күйдірудің дәл температуралық режимін сақтамау, күйдірілмеген кенді шаймалауға қарағанда, уранды бөліп алудың ең төменгі дәрежесіне алып келуі мүмкін. Бұл уран кендерін тұзбен қоса күйдіргенде әртүрлі физикалық және химиялық процестердің жүруімен түсіндіріледі.

Оңтайлы нәтижелер алу үшін газ бен сұйықтықтың немесе газ бен заттың түйісуі, шешуші мәні болып келетін шаймалаудың кез келген процесінде фазаларды жақсылап араластыру қажет. Шаймалау үшін қандайда бір болмасын аппарат түрін, уранды жақсылап бөліп ала отырып, жүргізіндерді алуды жеңілдету үшін, қойырпақтың мүмкіндігінше ең жоғары тығыздығында, барлығынан артығы қатты фазаның 50-60%-ды концентрациясында, тым болмағанда, араластырылатын материалдың жақсы түйіспелесулерін қамтамасыз ету үшін, шаймалауға үш тізбектеп жалғастырылған аппаратты пайдалана отырып, жұмыс жасау барлығынан да тиімді.

Егер құрамында қиын балқитын уран минералдары жоқ немесе көп мөлшерде сульфидтері немесе сульфаттары бар бос жыныстары жоқ кеннен корбанатты шаймалау мен кеннің құрамындағы уранның 90%-дан артығырағын бөліп алуға болады, бұл қышқылдық шаймалауға қарағанда едәуір аз. Одан басқа карбонатты шацмалаудағы реагенттің жоғалымы салыстырмалы түрде өте жоғары.

Уран және реагенттердің жоғалымын төмендетудің мүмкін тәсілдерінің бірі қымбат тұратын, көп еңбекті қажет ететін және тиімділігі аз сүзу әдісін қарсы ағынды қалқымалау жүйесімен ауыстыру болып табылады. Бұған ‹‹аэрофлок 3000››‚ ‹‹сепарон 2610›› сияқты жаңа іріктеуші реагенттерді қолдану жағдай жасайды, бұл карбонатты қойыртпақты жақсылап тұнуына мүмкіндік береді.

Шаймалау атмосфералық қысымда қойыртпақты пневматикалық араластыратын күбіде жүзеге асырылады. Күбіге берілген ауа қойыртпақты араластыру үшін және төрт валентті уран минералдарының тотығуы үшін қызмет атқарады. Оңтайлы тотықтыру үшін ауа тек қана аэролифтік құбырға ғана емес, сондай-ақ ұсақ көпіршіктер түрінде күбінің шалғай түкпірінде беріледі.

Карбонатты шаймалауды Канаданың бір зауытында және АҚШ-тың 3-зауыттарында қолданады. Құрамында жынысқа жұқа секпеленген настуран түрінде 0,24% ураны бар кендерді ұқсатып өңдейді. Шаймалауды 82⁰С температурада қойыртпақтың тығыздығы - 50% болғанда, шаймалауды болат кеспекте жүргізеді. Ерітіндіні сүзгілеп бөліп алады, ал уранды, натрий диуранаты түрінде тұндырады. Сода шығынынан азайту үшін пиритті алдын-ала флотация арқылы, кіші секцияда бөлінген фракцияны келесі қышқылдық өңдеумен, бөліп алады. Содалы орта шарсыз үгіндіні пайдаланады.

Ұсақталған минерал жіктеуіштен 92-96⁰С температурада тізбектеліп жұмыс істейтін бұлғауыштары бар үш аппаратқа түседі.

Келесі қатты фазаны сүзіп алатын қоюлатқыштардағы төрт сатылы қарсы ағынды қалқымалау арқылы, араластырғаннан кейін, қойыртпақ сұйық және қатты фазаларға бөлінеді, өзекті ерітінді тазалауға түседі, содан кейін уран тұндырылады.