Микробиологическая переработка урановых отвалов

На первом этапе будет выполнена радиометрическая и магнитная сортировка 7 млн. тонн выбранного отвала горной массы классов. Результат первого этапа – для уранового отвала объемом 7 млн. тонн породы и средним содержанием урана в отвале 0,02% после сортировки будет получено около:
− 1,75 млн. тонн бедного уранового концентрата с содержанием урана около 0,08%;
− 1,75 млн. тонн отсева (размер 20 – 40 мм) с содержанием урана 0,02%;
− 3,5 млн. тонн щебня II класса по радиоактивности (содержание урана не более 0,006%).
На втором этапе производится микробиологическое выщелачивание урана из 1,75 млн. тонн бедного уранового концентрата и получение товарного продукта урана в виде «желтого кека».

В результате выполнения проекта:
− утилизируют 7 млн. тонн радиоактивных отвалов урановых шахт;
− уменьшается общая активность отвалов и соответственно уменьшается мощность экспозиционной дозы гамма-излучения отвала;
− снижается вынос радиоактивной пыли из отвала;
− снижается увлечение радиоактивных материалов отвала дождевой водой и т.д.

Для любой страны, владеющей технологией производства концентрата природного урана, является актуальной задача получения дополнительного количества концентрата природного урана из собственных отвалов. Однако накопленные за многие годы урановые отвалы являются небезопасными с точки зрения воздействия на окружающую среду объектами (эманация радона, вынос радиоактивной пыли, увлечение радиоактивных материалов дождевой водой и т.д.) и требуют соответствующих мероприятий по сведению к минимуму негативного воздействия на окружающую среду.

В этой связи вопросы обращения с урановыми отвалами, образующимися в результате добычи и переработки, урановых руд, представляют наибольшую актуальность.

Большое значение для извлечения из отвалов горных и обогатительных и других предприятий содержащихся в них ценных компонентов имеют методы технической микробиологии.

Под бактериальным выщелачиванием обычно понимают процесс избирательного извлечения химических элементов из многокомпонентных соединений в процессе их растворения в водной среде микроорганизмами. Метод бактериального выщелачивания может быть применен при любом способе выщелачивания, если в нём не используют повышенные температуры и давления. Бактериальное выщелачивание можно совместить и с кучным выщелачиванием.

Растворы для бактериального выщелачивания готовятся в специальном бассейне, куда вносится культура бактерий. В бассейн подается воздух. Бактерии вырабатывают ферменты, которые являются биокатализаторами реакций окисления серы, сульфидов, FeSO₄. Полученный в результате окисления сульфат трехвалентного железа окисляет уран.

Суть предлагаемой технологии заключается в управляемом воздействии на минералы, содержащие уран, ассоциацией микроорганизмов (тионовые бактерии в симбиозе с ацидофильными) активно размножающихся в растворе FeSO₄ при рН 0,5 – 4. Управление процессом выщелачивания осуществляется соотношением ионов железа Fe³⁺ и Fe²⁺ и концентрацией кислоты, температурой раствора и т.д.

В результате анализа полученных данных и приведенными расчетами микробиологическое выщелачивание перколяционным методом позволяет снизить альфа - активность  в 385000 раз, а бета – активность в 20600 раз.  

В соответствии с требованием НРБ-99 п. 5.3 твердая фаза после выщелачивания не является РАО. При этом степень выщелачивания урана из отвалов достигает без предварительного перемола 100%, а при перемоле-35,18%. Данный факт можно объяснить агломерацией (слипанием) перемолотых частиц, в соответствии с чем, раствор для выщелачивания не контактирует полностью со всем объемом перемолотых отвалов руд.

В соответствии с этим для разработки технологии по микробиологическому выщелачиванию нет необходимости дополнительно измельчать урановую руду, что в свою очередь позволяет снизить затраты на переработку урановых отвалов.

В лаборатории было исследовано 3 способа, наилучшим исполнением микробиологической переработки урановых отвалов является перколяционное выщелачивание  с использованием вращающихся перколяторов, следующие по эффективности в порядке убывания:

• модифицированное перкаляционное выщелачивание, перколяция осуществляется эрлифтами;
• пачуковое выщелачивание.

Но все представленные способы позволяют решать экологические проблемы мест хранения урановых отвалов, а также рассматривать существующие отвалы как техногенные месторождения урана. 

1. Технология урана и плутония: учебное пособие /А. А. Маслов, Г.В. Каляцкая, Г.Н. Амелина, А.Ю. Водянкин, Н.Б. Егоров – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2007. – 97 с.
2. Тезисы Третьего международного симпозиума «Уран: геология, ресурсы, производство» – М.: ФГУП «ВИМС», 2013, - 181 с.
3. Уран: геология, добыча, экономика / В. Л. Живов, А. В. Бойцов, М. В. Шумилин. − Москва : Атомредметзолото : РИС ВИМС, 2012. − 304 с.
4. Хасанова, Н.Ж. Оценка возможности комплексного использования уран−редкометаллических руд: дис. канд. Навои, 2011. – 53 с.
5. Ширжанова, Н.Ю. Особенности применения аэробных бактерий в гидрометаллургии: дис. канд. Навои, 2010. – 115 с.
6. Н.М. Дербасова, М.В. Гавриш, С.Б. Смирнов, В.М. Гавриш «Биологическое выщелачивание урана из отходов уранодобывающей промышленности»

The first phase will be carried out radiometric and magnetic sorting 7 million. Tons of selected mining dump weight classes. The result of the first phase - uranium for blade capacity of 7 million tons of rock and an average grade of uranium in a heap of 0.02% after sorting will be received around.:
- 1.75 million tons of poor uranium concentrate uranium content of about 0.08%.
- 1.75 million tons of dropouts (size 20 - 40 mm) with a uranium content of 0.02%.;
- 3.5 million tons of rubble class II radioactivity (uranium content of no more than 0.006%)..
At the second stage, the microbial leaching of uranium from 1.75 million. Tons of uranium concentrate and the poor reception of the commodity as a product of uranium "yellowcake".