СПОСОБ ВНУТРИОТВАЛЬНОГО ОБОГАЩЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ХВОСТОВ Российский патент 1995 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горноперерабатывающей промышленности и может быть использовано при складировании пород в отвалы и хвостохранилища.

Известен способ складирования горной породы (авт. св. N 16621667, 1988), включающий формирование отвального массива и обработку его в период хранения.

Недостатками данного способа являются низкая охрана окружающей среды и невозможность использования радиоактивных хвостов в народном хозяйстве.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ селективного хранения хвостов, включающий послойную укладку хвостов, селективное растворение о осаждение радиоактивных элементов.

Цель изобретения - повышение эффективности внутриотвального обогащения и охрана окружающей среды путем осаждения урана ванадием в виде ванадатов уранила или кремнеземом, а также осаждения остатка ванадия в виде гидратов пятиокиси ванадия.

Цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего формирование и выемка антифильтрационного, дренажного, выщелачиваемых и обогащаемых слоев, соединительных трубопроводов и обработку природными или техногенными выщелачивающими растворами, хвостохранилище формируют отдельными картами, в одной карте формируют выщелачиваемый слой хвостов, содержащих радиоактивные металлы, в другой - выщелачиваемый слой хвостов, содержащий ванадий, в третий - на дренажном слое складируют хвосты (или некондиционные руды), содержащие минералы, включающие гидрат пятиокиси ванадия, слой кремнезема и обогащаемый слой хвостов, на основе ванадатов уранила.

При обработке выщелачивающими растворами соответствующих карт происходит растворение радиоактивных металлов (урана) и ванадия, их сбор в растворосборниках, миграция металлоносных растворов по соответствующим трубопроводам в нижнюю карту, где при их встрече происходит осаждение металлов в пределах обогащаемого слоя в виде ванадатов уранила. А так как осаждение зависит от геохимической обстановки, создаваемой контрастностью растворов и минералов слоя, часть уран- и ванадийсодержащих растворов (20-27% ) проходит через верхний обогащаемый слой в следующий средний обогащаемый слой, где происходит гидролиз ванадия, который осаждается в пределах этого слоя, образуя гидрат пятиокиси ванадия. Урансодержащие растворы проникают ниже в слой кремнезема, где происходит осаждение остатков растворенного урана, а очищение от токсичных металлов растворы через дренажный слой удаляются.

Процесс осаждения урана кремнеземом и выделением (в виде ванадата уранила), а также гидролиз и осаждение ванадия, широко известен в природных геологических процессах (Алексеенко В. А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М.: Высшая школа, 1989, с. 27 и Черников А. А. Проведение урана в зоне гипергенеза. М.: Недра, 1981), но нигде не использовался в технике и технологиях.

Таким образом происходит практически одновременно обеднение ураном и ванадием выщелачиваемых слоев (следовательно, возможно применение их песков в народном хозяйстве, например строительства), обогащение верхнего слоя ванадатами уранила до промышленных концентраций, обогащение среднего слоя пятиокиси ванадия до уровня промышленных руд и очистка сбрасываемых вод в слое кремнезема от остатков урана.

На чертеже представлена схема хвостохранилища.

Хвостохранилище (его карты) включает антифильтрационный слой 1, дренажный слой 2, выщелачиваемый слой 3 хвостов, содержащих уран, выщелачиваемый слой 4 хвостов, содержащих ванадий, осаждающий слой 5 кремнезема, обогащаемый слой 6 хвостов, содержащих гидраты пятиокиси ванадия, обогащаемый слой 7 ванадатов уранила, пульпопроводы 8, источники 9, соединительные трубопроводы 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Хвостохранилище формируют картами. Для этого в выемках формируют последовательно антифильтрационный слой 1 и дренажный слой 2. Затем в одной (верхней) карте формируют выщелачиваемый слой 3 хвостов, содержащих остатки от гидрометаллургии урана, и одновременно, в другой карте (также верхней) - выщелачиваемый слой 4 хвостов, содержащих ванадий (остатки от обогащения), а в третьей (нижней) карте на дренажном слое 2 последовательно формируют слой 5 на основе кремнезема, обогащаемый слой 6 хвостов, содержащих гидрат пятиокиси ванадия и обогащаемый слой 7 хвостов, содержащих ванадаты уранила. Доставку хвостов осуществляют посредством пульпопроводов 8, а карты соединяют трубопроводами 10.

При подаче из источников 9 выщелачивающих растворов происходит растворение урана из слоя 3 и ванадия из слоя 4, сбор металлоносных растворов в раствороприемники (не показаны) и перемещение их в нижнюю карту, где происходит их смешивание. При этом происходит осаждение металлов в обогащенном слое 7 в виде ванадатов уранила. Не осадившиеся уран и ванадий мигрируют в обогащаемый слой 6, где происходит гидролиз ванадия, вызывающий его осаждение в пределах этого слоя в виде пятиокиси ванадия. Урансодержащие растворы попадают в слой 5, состоящий из кремнезема, где происходит их осаждение, а очищенные растворы удаляются через дренажный слой 2.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит складирование уран- и ванадийсодержащих хвостов ГМЗ и ОФ.

В выемках формируют последовательно антифильтрационный слой, из полиэтиленовой пленки и дренажный слой 2 из щебня мощностью 1 м. Затем в верхней карте формируют выщелачиваемый слой 3 хвостов мощностью 5-8 м на основе минералов уранита с содержанием урана 0,05 мас.%. В другой верхней карте формируют выщелачиваемый слой 4 хвостов мощностью 5-8 м на основе минерала патронита или ванадита с содержанием ванадия 0,09 мас.%. После чего в нижней карте последовательно формируют слой 5 на основе кремнезема мощностью 0,5 м, обогащаемый слой 6 хвостов на основе минералов навайоита, хьюнтита, паскоита и россита с содержанием V 0,2 мас.%, мощностью 2-4 м, обогащаемый слой 7 хвостов на основе ванадатов уранила мощностью 2-4 м с содержанием U 0,08 мас.%. Доставку хвостов осуществляют по пульпопроводу 8, карты соединяют трубопроводом 10.

При подаче в выщелачиваемые слои 3%-ных растворов серной кислоты из источника 9 происходит растворение V и U, их миграция в слой 7, где при их встрече происходят образование и осаждение ванадатов уранила (в результате происходит увеличение концентрации металла до промышленных значений). Не осадившиеся U и V мигрируют в слой 6, где происходит гидролиз V, вызывающий его осаждение в виде минералов навайоита, хьюнтита, паскоита или россита. Ураносодержащие растворы попадают в слой 5, где происходит сорбция урана, а очищенные растворы удаляются через слой 2.

Положительный эффект предложенного изобретения заключается в повышении эффективности внутриотвального обогащения хвостов и охраны окружающей среды путем осаждения урана в виде ванадатов уранила или кремнезема, а также осаждения остатка ванадия в виде гидратов пятиокиси ванадия.

Предложенное изобретение может быть использовано при складировании уран- и ванадийсодержащих хвостов ГМЗ и ОФ.

Изобретение позволяет повысить эффективность внутриотвального обогащения хвостов. В выемках формируют антифильтрационные и дренажные слои и верхний и нижний карты-отвалы. В верхней карте затем формируют выщелачиваемый слой из урансодержащих хвостов. В другой карте формируют слой ванадийсодержащих хвостов. В нижней карте последовательно формируют слой кремнезема, обогащаемый слой на основе гидратов пятиокиси ванадия, слой из хвостов ванадатов уранила. Доставку хвостов осуществляют пульпопроводом. При обработке хвостов выщелачивающими растворами происходит растворение урана и ванадия. При подаче растворов в обогащаемый слой оседают ванадаты уранила, а остатки металлов мигрируют в обогащаемый слой, где осаждаются гидраты пятиокиси ванадия. Урансодержащие растворы проникают в слой кремнезема, где происходит сорбция урана. 1 ил.

СПОСОБ ВНУТРИОТВАЛЬНОГО ОБОГАЩЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ХВОСТОВ, включающий формирование карт-отвалов путем укладки антифильтрационного, дренажного обогащаемого и выщелачиваемого слоев и оборудование отвала пульпопроводом для подачи хвостов и трубопроводами для подачи выщелачивающего раствора, подачу последнего на выщелачиваемый слой и отвод остаточного раствора после осаждения из него в обогащаемом слое выщелоченных компонентов и фильтрации через дренажный слой, отличающийся тем, что формируют верхние и нижние карты, при этом в одних верхних картах размещают на дренажном слое выщелачиваемый слой на основе урана, а в других - на основе ванадия, в нижних картах размещают на дренажном слое последовательно один на другом осаждающий слой на основе кремнезема и обогащаемый слой, содержащий ванадаты уранила, а металлосодержащие растворы после выщелачивания верхних карт подают совместно на обогащаемый слой ванадатов уранила.