Д.т.н. Дуйсебаев Б.О., к.т.н. Мукушева А.С.

АО «НАК «Казатомпром», Республика Казахстан

О возможности извлечения благородных и редких металлов из урановых руд

Особенностью урановых месторождений Казахстана является большое разнообразие типов по минералогическому и физико-химическому составам. Они содержат такие ценные компоненты как золото, серебро, рений, скандий, селен, теллур, молибден, ванадий, РЗЭ и др. Например, на участках урановорудных залежей месторождения Уванас происходит накопление Se, Mo, Ag, Co, Ni. Извлечение попутных компонентов из продуктов урановой промышленности Казахстана является методологически и практически достаточно сложной задачей. В 90-ые годы прошлого века учеными Российской Федерации проведен опыт по выщелачиванию золота из руд южно-казахстанских месторождений урана ( участок "Ведущий", исходное содержание золота в пробе 1,7 г/т). В качестве выщелачивающего раствора использовался хлорсодержащий раствор. Анализ показал, что после выщелачивания извлечение золота составило 84% (содержание золота в кеке 0,27 г/т). В 1990 году были проведены исследования по выщелачиванию золота из пробы руды урансодержащего месторождения Когадыр (Киргизия) в инфильтрационном режиме. Выщелачивающие растворы – цианиды щелочных металлов и хлоридные системы. Уровень извлечения золота с использованием обычного режима цианирования составил ~58%; при использовании интенсифицирующих приемов уровень извлечения удалось повысить до 70-83%[1-4].

Авторами настоящей работы исследована принципиальная возможность извлечения золота из пробы урановой руды одного из казахстанских месторождений (содержание золота – 0,05 г/т) при выщелачивании растворами: серной кислоты, серной кислоты в присутствии гипохлорита, серной кислоты в присутствии тиомочевины (таблица).

Таблица

Выщелачивание золота растворами серной кислоты.

№ п/п	Выщелачивающий раствор	Исходное сод. Аu, г/т	Остаточное сод. Аu, г/т	Сод. Аu в растворе, мг/л	Извлечение, %
					В раствор	В кек
1	Серная кислота	0,050	0,021	0,0074	58,9	42,8
2	Серная кислота + гипохлорит натрия	0,050	0,038	0,0030	23,8	75,2
3	Серная кислота+ тиомочевина	0,050	0,029	0,0074	44,0	57,2

Эксперименты показали, что при выщелачивании раствором 1%-ной серной кислоты из пробы руды извлекается в раствор в среднем 58,0% золота. Полученные результаты свидетельствуют, что в пробе руды значительная часть золота находится в окисленном состоянии. При выщелачивании раствором серной кислоты в присутствии гипохлорита золото из пробы руды извлекается на 23,8%. Резкое снижение извлечения золота в раствор при введении гипохлорита натрия объясняется, по-видимому, обратной сорбцией золота на кремнегель. Дополнительное количество кремнегеля образуется в пульпе при разложении минералов гипохлоритом натрия. При выщелачивании раствором серной кислоты в присутствии тиомочевины золото из пробы руды извлекается на 44,0%.

Скандий. Содержания скандия в породах и рудах месторождений Чу-Сарысуйской урановорудной провинции Казахстана колеблется от 1,5 до 16,4 г/т. Скандий не обнаруживает явной приуроченности к зоне уранового оруденения. Установлено, что на всех исследованных месторождениях корреляционная связь между ураном и скандием практически отсутствует. Так, коэффициент корреляции урана со скандием для балансовых и забалансовых руд составляет – 0,25 и –0,01, соответственно. Концентрация скандия при сернокислотном выщелачивании в продуктивных растворах отрабатываемых месторождений Канжуган, Уванас и Мынкудук невелика (на уровне 0,2…0,4 мг/л). Однако, учитывая большие объёмы переработки растворов, можно предполагать, что в них может содержаться значительное количество скандия .

Исследование возможности сорбции скандия из модельных растворов на различных ионитах в статическом режиме позволило выбрать наиболее селективную смолу для сорбции скандия. Для сорбции были использованы иониты КУ-2-8н, Амберлит ИР-100, АНКБ-30. Исследование возможности экстракции скандия из модельных растворов проводили на экстрагентах марки ТБФ (трибутилфосфат), Ди-2ЭГФК (Ди-2-этилгексафосфорная кислота) по стандартным методам .

Из рисунка 1 видно, что при сорбции скандия на смоле Ку-2-8н сорбционая обменная емкость выше при использовании сорбента в Н⁺- форме, по сравнению с Na⁺- формой.

Рисунок 1. Степень сорбции скандия ионитом КУ-2-8н

1 – КУ-2-8н в Н⁺- форме; 2 – КУ-2-8н в Na⁺- форме

Для других сорбентов наблюдается противоположная зависимость: значение сорбционной объемной емкости выше на ионитах в Na⁺- форме. Наиболее высокая СОЕ у ионита КУ-2-8н.

1-HNO₃; 2 - HNO₃ + NH₄NO₃; 3- NH₄NO₃

Рисунок 2 - Элюирование скандия различными реагентами

Исследован процесс десорбции растворами азотной кислоты, нитрата аммония и смесью азотной кислоты и нитрата аммония. Ионит КУ-2-8н предварительно насыщали скандием в динамическом режиме и далее вели десорбцию. Полученные данные представлены на рисунке 2, из которого следует, что десорбция нитратом аммония протекает с более высокой скоростью по сравнению с азотной кислотой и смесью азотной кислоты и нитрата аммония. Все три десорбента могут быть использованы для элюирования скандия. Степень экстракции скандия из модельных растворов превышает 90%.

Таким образом, комплексные урансодержащие руды Казахстана являются потенциальным сырьевым источником золота и редких металлов, например, скандия. Экспериментально показана принципиальная возможность извлечения золота из урановых руд в раствор выщелачиванием растворами модифицированной серной кислоты. При сорбции скандия из промышленных растворов скважного выщелачивания урана целсообразно использовать ионит Ку-2-8н в Н⁺ форме. Десорбция скандия нитратом аммония протекает с более высокой скоростью по сравнению с азотной кислотой и смесью азотной кислоты и нитрата аммония. Апробирование методики экстракции скандия 0,25 М раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в керосине показало, что степень экстракции скандия из модельных растворов превышает 90%.

Литература:

1.Петров Н.Н. Притяньшанский мезозойско-кайназойский урановый пояс: районирование, основные особенности, этапы формирования. Сб. докладов научно-практической конференции «Актуальные проблемы отработки урановых месторождений методом подземного выщелачивания», Алматы, 2000, с.8 -25.

2. Петров Н.Н., Язиков В.Г, Аубакиров Х.Б., Плеханов В.Н., Вершков А.Ф., Лухтин В.Х. Урановые месторождения Казахстана: (экзогенные). Алматы: Гылым. – 1995. – 264 с.

3. Петров Н.Н., Язиков В.Г., Берикболов Б.Р., Вершков А.Ф., Егоров С.А., Желнов Карелин В.Г., Кравцов Е.Г., Николаев С. Л., Остроконь И.М., Шишков И. А. Урановые месторождения Казахстана (эндогенные). Алматы: Гылым. – 2000. – 532 с.

4. Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов. М. Под редакцией М.И. Фазлуллина. – 2005. – Том 1: Уран. – 407 с. – Том 2: Золото. – 328 с.