Исследование влияния перекиси водорода на степень извлечения урана при ПСВ

С освоением человечества атомной энергетики спрос на уран начал расти. Урановые месторождения с традиционным способом разработки не успевали современным сырьевым спросам. Также ситуацию ухудшало загрязнение воздуха радиоактивными частицами, что влияло и на здоровье персонала и на окружающую среду.  Специалистам в сфере добычи встал вопрос о разработке нового способа извлечения радиоактивных полезных ископаемых.

ПСВ (Подземно-скважинное выщелачивание) был разработан в 60-х годах прошлого века. В сравнении с традиционным способом разработки ПСВ урана является более экономичным и экологически безопасным способом добычи [ссылка]. Суть процесса заключается в подаче выщелачивающего раствора (окислителей) на залежь полезного ископаемого и в его растворений. После окисления уран переходит в жидкую фазу. В этом агрегатном состояний при помощи насосов выкачивают продуктивный раствор на поверхность для дальнейшей обработки.  И в ходе развития было исследовано что данный способ более эффективен при гидрогенном горизонте почв.

Семизбайское месторождение по всем прямым и косвенным признакам относится к гидрогенному типу III группы сложности. Генезис месторождения пластово-инфильтрационный. Месторождение приурочено к песчано-глинистым отложениям. Урановое оруденение приурочено к речным отложениям семизбайской свиты верхнеюрского и нижнемелового возраста.  По содержанию урана они относятся к рядовым (0,25-0,09 %) и бедным (содержания урана - 0,09-0,02 %). Руды монометальные урановые. Основное количество урана сосредоточено в песчано-глинистой фракции. Уран в рудах находится в минеральной и сорбированной формах. Минералы урана представлены коффинитом, настураном, урановыми чернями и редко встречающимися вторичными минералами. Руды и рудовмещающие породы по гранулометрическому составу являются песчано-глинистыми с низкими коэффициентами фильтрации.  По геотехнологическим особенностям для отработки способом ПСВ месторождение также является одним из самых сложных. Трудности возникают при отработке силикатных форм урана. На основании анализа литературных данных был сделан вывод о том, что при выщелачивании урана сернокислыми растворами существенную роль играет величина окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) выщелачивающих растворов, значение которого определяется соотношением концентраций трёх- и двухвалентного железа. Повышение доли трехвалентного железа способствует увеличению ОВП. На месторождении  Семизбай  преобладают окисные формы четырёхвалентного урана  и, частью, урана шестивалентного; для их растворения важна окислительная обстановка при достаточной кислотности растворов. Для обеспечения высокой скорости окисления соединений урана четырёхвалентного необходимо поддерживать в растворе соотношение концентраций Fe3+/Fe2+ ≥ 1,0.  Следовательно, в отсутствие регенерации двухвалентного железа в трёхвалентное в оборотных ВР невозможно обеспечить высокую скорость выщелачивания труднорастворимых урановых минералов.

Таким образом для решения данной проблемы имеется необходимость в применении дополнительных окислителей для интенсификации процесса.

Одним из окислителей является пероксид водорода (перекись водорода), H2O2 — простейший представитель пероксидов [ссылка]. Бесцветная жидкость с «металлическим» вкусом по внешнему виду похожая на воду, неограниченно растворимая в воде, спирте и эфире.

В блоке №52 рудника Семизбай были проведены опытные работы по применению  пероксида водорода для повышения концентрации  Fe3. Анализ статистических данных опытных работ позволил получить зависимость содержания урана в продуктивном растворе от концентрации пероксида водорода и кислотности выщелачивающего раствора (рисунок).

Рисунок. Зависимость содержания урана в продуктивном растворе от концентрации пероксида водорода и кислотности выщелачивающего раствора

По данным данного графика, до подачи перекиси водорода извлечение  урана с данных скважин была 42 мг/л. После первого этапа подачи окислителя в объеме 0,25-0,30 л/м3 прирост содержания урана повысился в среднем до 52 мг/л. Во втором этапе, при подаче перекиси водорода 0,5-0,6 л/м3 содержание повысилось до 74 мг/л. В период полного окисления из данных скважин извлекали более 100 мг/л урана.

Благодаря проделанным опытным работам было установлено что перекись водорода отлично показывает себя при окислительных процессах. И в пользу перекиси водорода играет экономическая и экологическая составляющая. Он дешев и безопасен как в применении так и в хранении на территории рудника.