Research into leaching of uranium from core samples in tubes using surfactants

Abstract

Purpose. Improving the efficiency of borehole uranium recovery in difficult mining-and-geological conditions through the development of a new technology based on the intensification of geotechnological processes of in-situ uranium leaching, the selective effect of a new chemical reagents complex on a set of the mineralogical and particle-size distribution of the ore-bearing rocks of the productive horizon. Methods. Sampling of core material from host rocks of the Syr Darya depression uranium deposit. The content of uranium, calcium, aluminum, iron, magnesium, and carbonate content in the samples has been revealed by the spectral analysis method. The quantitative and qualitative parameters and peculiarities of the host minerals have been determined by the method of X-ray phase analysis. By testing particle-size distribution, the fractional parameters of core samples have been determined. Specifications have been developed, as well as laboratory experiment have been conducted on uranium leaching from core material in a dynamic mode in tubes, with the addition of selected chemical reagents with different modes. Findings. The aspects of borehole uranium recovery using sulfuric acid solutions as a solvent and the reasons that cause a decrease in geotechnological parameters in ores with low filtration characteristics have been determined. An effective method has been developed for intensifying borehole uranium recovery using superficially active substance (surfactants, SAS) in difficult mining-and-geological conditions, with an increased content of argillaceous and carbonate minerals, and low filtration host rocks properties. An efficient and economically feasible method for uranium leaching with sulfuric acid solutions with the addition of surfactants has been revealed and scientifically substantiated. Originality. The scientific novelty is in the fact that the selected surfactants added to sulfuric acid solutions increases the uranium content in the productive solution and the degree of economically feasible uranium recovery with reduced sulfuric acid consumption and the ratio of liquid to solid (L:S). Practical implications. The use of rational surfactants in uranium leaching makes it possible, in areas with low filtration characteristics, to reduce operating expenses for production by reducing the period of recovery, to increase the uranium content in the productive solution and the degree of recovery, as well as to reduce the consumption of sulfuric acid and sedimentation.

Мета. Підвищення ефективності свердловинного видобутку урану у складних гірничо-геологічних умовах за рахунок розробки нової технології, заснованої на інтенсифікації геотехнологічних процесів підземного вилуговування урану, селективного впливу нового комплексу хімічних реагентів на сукупність мінералогічного і гранулометричного складу рудовмісних порід продуктивного горизонту. Методика. Відбір проб кернового матеріалу вміщуючих порід родовища урану Сирдар’їнської депресії. Методом спектрального аналізу встановлено вміст урану, кальцію, алюмінію, заліза, магнію та карбонатність у пробах. Рентгенофазовим методом визначені кількісно-якісні параметри й особливості вміщуючих мінералів. Проведено гранулометричні дослідження і встановлені фракційні параметри кернових проб. Розроблено регламенти та проведені лабораторні досліди щодо вилуговування урану з кернового матеріалу в динамічному режимі в трубках, з додаванням обраних хімічних реагентів з різними режимами. Результати. Визначено особливості свердловинного видобутку урану із застосуванням розчинів сірчаної кислоти як розчинника, а також встановлено причини, які викликають зниження геотехнологічних параметрів у рудах з низькими фільтраційними характеристиками. Розроблено ефективний метод інтенсифікації свердловини видобутку урану із застосуванням поверхнево-активних речовин (ПАР) у складних гірничо-геологічних умовах, з підвищеним вмістом глинистих і карбонатних мінералів, низькими фільтраційними характеристики вміщуючих порід. Встановлено й науково обґрунтовано ефективний та економічно доцільний метод вилуговування урану розчинами сірчаної кислоти з додаванням ПАР. Наукова новизна. Встановлено, що додавання обраних ПАР у сірчанокислотні розчини підвищує вміст урану у продуктивному розчині та ступінь вилучення урану при зниженні витрат сірчаної кислоти і відношення рідкого до твердого (Р:Т). Практична значимість. Застосування раціональних ПАР при вилуговуванні урану дозволяє на ділянках з низькими фільтраційними характеристиками зменшити експлуатаційні витрати на видобуток за рахунок скорочення періоду відпрацювання, підвищити вміст урану у продуктивному розчині та ступінь вилучення, знизити витрати сірчаної кислоти й утворення відкладень.

Цель. Повышение эффективности скважинной добычи урана в сложных горно-геологических условиях за счет разработки новой технологии, основанной на интенсификации геотехнологических процессов подземного выщелачивания урана, селективного воздействия нового комплекса химических реагентов на совокупность минералогического и гранулометрического состава рудовмещающих пород продуктивного горизонта. Методика. Отбор проб кернового материала вмещающих пород месторождения урана Сырдарьинской депрессии. Методом спектрального анализа установлены содержание урана, кальция, алюминия, железа, магния, а также карбонатность в пробах. Рентгенофазовым методом определены количественно-качественные параметры и особенности вмещающих минералов. Проведены гранулометрические исследования и установлены фракционные параметры керновых проб. Разработаны регламенты и проведены лабораторные опыты по выщелачиванию урана из кернового материала в динамическом режиме в трубках, с добавлением выбранных химических реагентов с различными режимами. Результаты. Определенны особенности скважинной добычи урана с применением растворов серной кислоты в качестве растворителя, а также установлены причины, которые вызывают снижение геотехнологических параметров в рудах с низкими фильтрационными характеристиками. Разработан эффективный метод интенсификации скважинной добычи урана с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ) в сложных горно-геологических условиях, с повышенным содержанием глинистых и карбонатных минералов, низкими фильтрационными характеристики вмещающих пород. Установлен и научно обоснован эффективный и экономически целесообразный метод выщелачивания урана растворами серной кислоты с добавлением ПАВ. Научная новизна заключается в том, что добавление выбранных ПАВ в сернокислотные растворы повышает содержание урана в продуктивном растворе и степень извлечение урана при сниженном расходе серной кислоты и отношения жидкого к твердому (Ж/Т). Практическая значимость. Применение рациональных ПАВ при выщелачивании урана позволяет на участках с низкими фильтрационными характеристиками снизить эксплуатационные расходы на добычу за счет сокращения периода отработки, повысить содержание урана в продуктивном растворе и степень извлечения, снизить расход серной кислоты и осадкообразования.