5.4.1 Карбонаттық шаймалаудың химиясы

Уранның көптеген қатты карбонатты қосылыстары белгілі. Оларға кіретіндер: алтывалентті уранның бастапқы қосылысы UO₂CO₃ уранил трикарбонаттың кешенді ион тұздары [UO₂(CO₃)₃]₄ уранил дикарбонаттың кешенді ион тұздары [UO₂(CO₃)2(H₂O)₂]₂^-(UO₂²⁺) (ионның үйлесімдік санының алты болуын сақтау үшін теңдікке судың екі молекуласы еркін енгізілген), сонымен қатар төртвалентті уранның гидролиз реакциялары, жүруі себебінен бар болуының мүмкін еместігін күтүге болады.

Карбонатты ерітінділердегі сілтілі жер металдарының барлық тұздары тұрақсыз және олар мына теңдеу бойынша ыдырайды:

Me₂UO₂(CO₃)₃+2CO₃^2-сулы =[UO₂(CO₃)₃]^4-+2MeCO₃

Қатты қосылыстардан ең көп зерттелген тұз Na₄UO₂(CO₃)₃ болып табылады. Бұл тұздың ерігіштігі мына теңдеумен жақсы көрсетілген:

1gK=1,25I-2,2 (5.4)

Мұндағы: I-молялды ерігіштік күші (I=Σm_iz_i2)

K-молялды ерігіштік;

m_i-ерітіндідегі і-ионның молярлы концентрациясы;

z_i-ерітіндегі і-ті ионның электрхимиялық валентілігі.

Ерітінділерде тек қана екі маңызды карбонатты кешендер U(VI), атап айтқанда, үшкарбонатты және дикарбонатты, бар болатындығын зерттеулер көрсетті.

CO₃^2--нің UO₂²⁺-не қатынасы үштен көбірек болғанда, ерітінділердегі үшкорбанатты кешен [UO₂(CO₃)₃]^4- тұрақты. Кейде бұл қатынас 3-ке тең болғанда (мысалы, сулы ерітінділерде) Na₄[UO₂(CO₃)₃]), кешен біршамалы дәрежеде гидролизденеді. Гидролиз сілтілі реакциялар бойынша және осындай ерітінділермен жарықты жұту қарқындылығының өсуі бойынша байқалады. Бұл жұту қарқындылығының өсуі гидролиздің боялған өнімдерінің UO₂²⁺ түзілуінен шыққан. Сулы ерітінділер [UO₂(CO₃)₃]^4- төмен концентрацияларға дейін (~0,001 м) тұндырылады.

Дикарбонатты кешен [UO₂(CO₃)₂(H₂O)₂]^2- ерітінділерде CO₃^2- уранилдің карбонатымен UO₂CO₃ қанықтыру арқылы жеңілірек алынады. Ауада мұндай ерітінділер, гидролиздің өнімін UO₂²⁺ және кешен [UO₂(CO₃)₃^4- түзе отырып, СО₂ жеңіл жоғалтады. Дикарбонатты кешен НСО^3- немесе UO₂²⁺-ның артығырақ қатысумен санды түрде үшкарбонаттыға өзгереді.

Гиббстің бос энергия мәндерін пайдалана отырып, уранил дикарбонаттар мен уранил үшкарбонаттар кешендерінің түзілу реакциялар тепе-теңдігінің тұрақтысы есептелінеді:

UO₂²⁺ +2CО₃^2-+2H2O=[UO₂(CO₃)2(H₂O)₂]^2- K≈4∙1014

UO₂²⁺+3CO₃^2-=[UO₂(CO₃)₃]^4- K≈2∙1018

Тепе-теңдік тұрақтыларының үлкен мәндері уранил карбонаттар кешендерінің жоғарғы тұрақтылығын дәлелдейді.

Жоғарыда көрсетілген уранил карбонатты кешендерден басқа, сол сияқты төртвалентті уранның U(VI) жасыл карбонатты кешені болады. Бұл кешен құрамында U(VI)-ны бар карбонаттар ерітінділерін тотықсыздандыру барысында, электролиттік әдіспен немесе күшті тотықсыздандырғыштар әсерінен (мысалы, S₂O₄^2-) түзіледі; ол сол сияқты карбонатты ерітінділерге U(VI) тұздарын қоса отыра алынуы мүмкін. Ерітіндінің ішіндегі U(VI)-ның карбонатты кешенінің нақты формуласы белгісіз. Сондықтан, Америка ғылымдары Л.Мак-Клейн, Е.Баллвинкель және Дж. Хюгинс [2] пайдалануға қолайлы болу үшін мына формуланы [U(CO₃)₅]^6- ұсынады.

U(OH)₄ (K≈10-45)-ның ең нашар еріткіштігіне сүйене отырып, кешен [U(CO₃)₅]^6- құрамында артық НСО^3- немесе СО₃^2- тері бар ерітінділерде ғана тұрақты. Құрамында бір уақытта U(IV) мен U(VI) бар карбонатты ерітінділерге ОН-иондарын қосқан кезде, не болмаса суықта немесе 70-80^оС-тан жоғарырақ температураға дейін қыздырғанда нығыздалған қою қара тұнба түседі. Тұнбаның құрамы белгісіз, бірақ оның ішіндегі уран U(ІV) және U(VI) түрінде болады. Тұнба не UO₂, не гидрат UO₂ болып есептелмейді. Оны тотығудың араласқан күйіндегі қосылыстар ретінде сипаттайды.

U₃O₈ ыстық ерітінділерде НСО^3- мен әрекеттеседі деп айтқан Лиденнің [2] қызық тұжырымы мына теңдеумен жүреді:

U₃O₈(қат)+4HCO^3-=[UO₂(CO₃)₃]^4-+U₂O₅(қат)+CO₂(газ)+2H₂O

Жоғарыда көрсетілген қара тұнбалардың түзілуін карбонатты ерітінділердегі U(V)-ның қатысумен байланыстыру тым алдамшы болар еді, бірақта жоғарғы температурада U₂O₅-нің болуы күмән келтіреді, ал бөлме температурасында болуы мүмкін.

Бұл жұмыста [2] бос энергиясы бойынша есептелген UO₂, U₃O₈, U(OH)₄ түзілулері және келесі электродтық процестерінің тотығу-тотықсыздану жағдайлары келтірілген:

UO₂(қат)+3CO₃^2-=[UO₂(CO₃)₃]^4-+2ẽ Eo=0,32в

U(OH)₄(қат)+3CO₃^2-=[UO₂(CO₃)₃]⁴-+2H₂O Eo=0,5 в

U₃O₈(қат)+2H₂O+9CO₃^2-=3[UO₂(CO₃)₃^4-+4OH^-+2ẽ Eo=0,35в

Табиғи немесе күйдірілген кендерде әдетте уран төртваленттілік немесе алтываленттілік күйде болады (U⁴⁺ және UO₂²⁺ түріне сәйкес). Карбонатты ерітіндіде еріту үшін, былайша айтқанда уранил үшкарбонатты кешеннің анионын түзе алатындай жасау, төртвалентті уранның алтываленттікке тотығу қажет. Тотығуды кенді құрғақ күйдіру процесінде ауадағы оттегінің көмегімен немесе ұнтақталған кеннің сулы жүзгіндері арқылы, ауа үрлеу жолымен жүзеге асыруға болады. Калий перманганаты тиімді, бірақта ең қымбат болып саналады.

Тотыққан уранның минералдарында уран алтывалентті күйінде болады. Мұндай минералдарға кіретіндер (5.2- кесте):

5.2- кесте. Уранның минералдары

№	Атаулары	Қосылыстары
1	Карнотит	K2O·2UO3·V2O5·nH2O
2	Тюямунит	СаO·2UO3· V2O5·nH2O
3	Отенит	СаO·UO3·P2O5·nH2O
4	Уранофан	СаO·2UO3·2SiO2·6H2O
5	Торбернит	СаO·UO3·P2O5·12 H2O
6	Содит	5UO3·2SiO2·6H2O

Алтывалентті уранды ерітуде жүретін реакцияларды мына теңдеумен өрнектеуге болады:

UO₃+3CO₃^2-+ H₂O= [UO₃(CO₃)₃]^4-+2OH

Біріншілікті уранның минералында, оған жататындар уранды шайырлы кен nUO₂·UO₃ (аморфты), уранинит nUO₂·UO₃ (кристалды) немесе өзара тотыққан минералдарда, мысалы, гумматте (U₂O₈⁺Pb⁺ басқа айнымалы құрастырушылар), уран төртвалентті және өзара алтывалентті күйінде болады.

Төртвалентті уранды ерітуде жүретін реакцияларды мына теңдеумен өрнектеуге болады:

UO₂+ O₂+3CO₃^2-+ H₂O= [UO₃(CO₃)₃]^4-+2OH

Реакциялар жүрген кезде гидроксил ионы түзіледі, сонымен бірге екі реакцияда қайтымды. Оңтайлы бөліп алу үшін гидроксил ионын тезірек шығарып жіберу керек, бұл әдетте оларды бикарбонат иондарымен бейтараптандыру арқылы жүзеге асырылады.

HCO₃^-+OH^-→ CO₃^2-+ H₂O

Егерде бұны жасамасақ, онда гидроксил ионының жоғары концентрациясы кезінде уранаттар тұнбаға түседі:

[UO₃(CO₃)₃]^4-+6OH^-+2Na⁺→Na₂U₂O₇+6CO₃^2-+ 3 H₂O

Cондықтан натрий корбанат ерітіндісінде түзілген иондармен әрекеттесу үшін бикорбанат иондарының қатысуы қажет. Бикорбанат қатысуы барысында уранның тотығу-тотығының еру реакциялары мына түрде жүреді:

U₃O₈+ O₂+3CO₃^2-+6HCO₃ →3[UO₂(CO₃)₃]^4- +3H₂O

Карбонатты шаймалаудың тәжірибесі нәтижесінде ерітіндідегі оңтайлы концентрациясы 30-60 г/л Na₂CO₃ және 10-20 г/л NaHCO₃ болатындығы анықталады. Әдетте натрий бикорбанаты ерітіндіге қосылмайды. Оларды шаймалауға ерітіндіні қайтару алдында уранның химиялық концентратын тұндырғаннан кейін өзекті ерітінді арқылы түтін газын өткізу жолымен алады. Бұл кезде алдымен сілтінің артығы бейтарапталады.

2NaOH+ CO₂=Na₂CO₃+ H₂O

Одан кейін натрий бикорбанаты, мына реакция бойынша алынады:

Na₂CO₃+ CO₂+ H₂O =2NaHCO₃

Кенде болатын сульфидті минералдар (әдетте пирит) сульфат және натрий бикарбонатын түзе отыра содамен әрекеттеседі.

2FeS₂+8Na₂CO₃+7О₂+7 H₂O =2Fe(OH)₃+4 Na₂SO₄+8 Na₂HCO₃

Бір жағынан бұл реакция пайдалы, өйткені оның жүрген кезінде натрий карбонаты түзіледі, ал екінші жағынан соданың шығынына алып келеді. Кеннің құрамындағы пирит 1%-дан көбірек болғанда түзілетін натрий сульфатының мөлшері еру кезінде натрийдің әдеттегі жоғалымынан артығырақ болатындығы анықталады. Бұны пайдаланған ерітінділерден сульфатты шығарып тастау кезінде ескеру керек, өйткені натрий ионы белгілі бір құндылықты болып саналады.

Егерде шаймалауға жататын құрамында ғаныш (гипс) немесе магний сульфаты болса, онда олар натрий сульфатын түзе отыра, содамен әрекеттеседі, бұл ең ақырында реагенттің жоғалымына алып келеді.

CaSO₄+Na₂CO₃=CaCO₃↓+Na₂SO₄

MgSO₄+ Na₂CO₃=Mg CO₃+Na₂SO₄

Карбонатты шаймалау жетістігі төртвалентті уран минералдарын тотықтыру үшін қажет жағдайларды жасаудан және уранды бөліп алуды төмендететін тотықсыздандырғыштардың зиянды әсерін жоюдан (шарлар мен шегенің қажалу кезіндегі пайда болатын темірдің ұсақ ұнтақтары) тәуелді болып келеді. Бұл үшін тотықтырғышты енгізу қажет.

Карбонатты шаймалау кезінде тотықтырғыштар ретінде әр түрлі сілтілі ортада кейбір тотығу-тотықсыздану реакцияларының қалыпты жағдайы келтірілген (5.3- кесте).

Феррицианид уран диокцидін өте жылдам ерітеді, ал гиполорид және мыс аммиаты біркелкі ерітеді. Перманганатты пайдаланғанда еру жылдамдығы, басында өседі, уранның 60 пайызы ерігеннен кейін азаяды. Бұл нүкте марганец диокцидімен ерімеген урандиокцидтің бетін қаптаумен түсіндіріледі. Ерітінді арқылы ауаны үрлеу барысында уран диоксиді ақырындап тотығады.

5.3- кесте. Сілтілі ортада кейбір тотығу-тотықсыздану реакцияларының қалыпты жағдайы.

№	Реакция	жағдайы
1	ClO-+ H2O+2ē=Cl-+2OH-	+0.940
2	MgO4-+ H2O +3ē= MgO2+4OH-	+0.540
3	O2+2 H2O +4ē=4OH-	+0.400
4	Fe(CN)63-+ē= Fe(CN)64-	+0.360
5	Cu(NH3)42++ē= Cu(NH3)2++2NH3	0
6	UO2+3CO32-=[UO2(CO3)3]4- +2ē	-0.320
7	U3O8+9CO32-=3[UO2(CO3)3]4- 4OH-+2ē	-0.350
8	U(OH)4+3 CO32-=[UO2(CO3)3]4- +H2O+2ē	-0.5

Карбонатты шаймалау кезінде тотықтырғыштың көп бөлігі жоғары бағалы болады. Сондықтан оларды жүзеге асыру қолданыс таппады, тек қана кейбір зауыттарда ертеректе пайдаланылған перманганаттан басқа карбонатты шаймалауда оттегіні немесе ауаның оттегісіне артығырақ көңіл бөлінеді. Бұл кезде уран диоксидіеің еру реакциясы мына механизммен жүреді:

а) карбонатты ерітіндіде газ тәрізді оттегінің еруі

O₂(газ) ^газ O₂(сулы)

б) UO₂-нің бетіндегі O₂ адсорбциясы

в) UO₂ бетінде адсорбцияланған O₂-нің диссоциациясы және оттегі атомдарының өзінің адсорбциялық орындарынан реакциялық орындарға ауысуы, бұл UO₂-нің UO₃-не дейін тотығуымен қосарлана жүреді.

г) UO₂ дикарбонат уранил түзіле отыра жүретін реакция UO₂ O

U O₂ O+2HCO₃^{- ақырын} H₂O UO₂(CO₃)₂]^2- - белсендірілген кешен

д) дикарбонаттың уранил трикарбонатына айналуы

U O₂(CO₃)₂]^2- + CO₃^{2- жылдам} [UO₂(CO₃)₃]^4-

Ерудің жалпы жылдамдығы ең баяу жүретін сатыларымен анықталуы мүмкін, оттегі диссоциациясы және дикарбонат кешенінің түзілуі (яғни (в) және (г) сатылары).

Тотықтырғыш ретінде ауаның оттегісін пайдалана отырып, карбонатты шаймалау процесін қарқындату температураны және оттегінің үлестік қысымды жоғарылату және үлестік қысымды жоғарылату арқылы жүргізілуі мүмкін. Ашық аппараттарда шаймалау кезінде ең жоғарғы температура ерітіндінің қайнау температурасымен шектеледі және іс жүзінде 80-900 ^оС-тан аспайды, ал оттегі қысымы - ауадағы оның үлестік қысымымен температура жоғарылаған сайын карбонатты ерітінділердегі оттегінің ерігіштігі төмендейді. Сондықтан шаймалау процесін қарқындату үшін ауаның ұсақ көпіршіктерін түзе отырып, қойыртпақты жақсылап ауаландыру қажет, бұл оттегі ерігіштігінің азаюынын орнын толтырады және қойыртпақтың температурасын жоғарылатудың шаймалау жылдамдығына тигізетін оң әсерін пайдалануға мүмкіндік береді.

U(IV)-ды U(IV)-ға дейін ауаның оттегісімен тотықтыруды жеделдету үшін оның орнына натрийдің темір костотығы мен мыс аммиакын пайдаланатын өршіткілерді пайдалану қажет. Уранның төртвалентті қосылыстарының тотықтырғыштары бола отырып, олар өз кезегінде тотықсызданған күйінде ауаның оттегісімен тотығуға қабілетті және электрондарды тартқыш ретінде қызмет атқарады.

Уранды ерітіндіге бөліп алу дәрежесі қышылды және карбонатты шаймалау барысында процестің жылдамдығы анықталатын факторлармен анықталады. Яғни шаймаланудың берілген уақытында бөліп алу дәрежесі еріткіштің концентрациясына, температурасына, кен үгіндісінің уақытына және араластыру қарқындылығына байланысты болады. Қышқылды және карбонатты ерітінділермен шаймалауда уранды ерітіндіге бөліп алу дәрежесіне әр түрлі факторлардың тигізетін әсерінің ерекшелігі бар болады.

Көп жағдайда шекті сипатты болады: уранды бөліп алу дәрежесі белгілі бір шектік ғана жоғарылайды; содан кейінгі температураның, процестің ұзақтығының, реагенттік қалдық концентрациясының және үгінді уағының өсуі уранды бөліп алуға ешқандай әсер етпейді. Бұны уран минералдарының бір бөлігі толығымен бос жыныстармен қалқаланғандығымен және шаймаланбайтындығымен түсіндіруге болады.

Уран өндірісінің ең үнемдісі және ең кең қолданылатыны қышқылдық шаймалау болып келеді. Барлық уран кендерінің 90%-дайы тотықтырғыштарды қоса немесе қоспай отыра, күкірт қышқылының сұйытылған ерітінділерімен шаймалау арқылы ұқсатып өңделеді. Күкірт қышқылы жұтан уран кендерін ұқсатып өңдеуде ең арзан реагент ретінде пайдалы, өйткені дайын өнім құндылығы едәуір дәрежеде шаймалауға кететін реагент шығынына тәуелді болады. Оны қолдану құрамында көптеген тотықтырылатын құрауыштар (органика, сулфидтер, еківалентті темірдің оксиді), және соңғысы, мөлдірлетілген ерітінділерді немесе қойыртпақтарды соңынан қайта өңделетіні болып табылатын ион алмастырғыш сорбция болып келетін жағдайда мақсатқа сәйкес келеді. Уранды дисульфатты кешенді UO₂(SO₃)₂]^2- және UO₂(SO₄)₃]^4- қосылыстар ретінде анион алмастырғыш шайырлармен бөліп алу, әрқашанда уранил нитратын катион алмастырғышты бөліп алуға қарағанда ең таңдаулысы (іріктеулісі) болып табылады. Күкірт қышқылды ерітінділер мен қойыртпақтардан уранды бөліп алу үшін аминдерді, алкилфосфорлы қышқылдарды және сумен араласпайтын басқа да еріткішті пайдалануға болады.

Азот қышқылы көбінесе бай уран кендерімен кен концентраттарын ұқсатып өңдеу үшін қолданылады, кейде оның күкірт қышқылға қарағанда жоғары құндылығы дайын өнімнің бағасына аз әсер етеді. Шаймалау нәтижесінде алынған азотқышқылды ерітінділер мен қойыртпақтарды үшбутилфосфат (ҮБФ), ди-2-этилгексилфосфор қышқылы (Д2ЭГФК) және т.б. сияқты көп таралған органикалық еріткіштерді пайдалана отыра, шайғындау тәсілімен ұқсатып өңдеу болады.

Күкірт қышқылды шаймалаудың тиімділігі ашудың кез келген басқа әдістері сияқты уранды бөліп алу дәрежесімен, қышқыл бойынша шығын коэфиценттімен және қосымшалардың ерітіндіге өтуімен анықталады. Шаймалау, қағидаға сай, қанағаттандырарлықтай деп есептелінеді, егерде уранды ерітіндіге бөліп алу 90-98% -ға жетсе. Құрамында алтывалентті ураны бар кендерді ұқсатып өңдеу кезінде, мұндай бөліп алу дәрежесіне араластырғыш тәсілімен жеткізіледі. Қышқылдық шаймалауды сода ерітінділерімен шаймалаумен салыстырғанда мынадай артықшылары болады: уранды ерітіндіге көбірек бөліп алуды қамтамасыз етеді, үгіндінің уақтығын талап етпейді, шаймалаудың ұзақтығы аздау болады, қойыртпақты күштірек қыздыруды талап етпейді.

Уран кендерін күкірт қышқылының сұйытылған ерітінділермен шаймалайды; жоғарғы концентрциялы ерітінділерді пайдалану экономикалық және техникалық жағынан мақсатқа сай болмайды, өйткені бұл кезде қышқыл шығыны өседі, қосымшалардың ерітіндіге өтуі көбейеді, және уранды жоғары қышқылдықты ерітінділерден бөліп алу жағдайы күрделенеді. Ең аз болатын қышқылдық, ерітіндіге уранил ион түрінде ауысатын уран ерітіндіде тек қана шаймалау кезінде ғана емес, сонымен қатар процестің келесі сатыларында да болуымен анықталады.

Әдеттегі температурада әр түрлі аниондардың қатысуымен күкірт қышқылды ерітінділерден алтывалентті уранды тұндырудың pH-ның аралығы келтіріледі.

Температураның өсуімен тұндыру pH-ы әдетте азаяды.

Ерітіндіде басқа элементтердің бар болуы, мысалы, pH-тың өте төмен мәндерінде тұнатын үшвалентті темір, тұнбамен қоса уранды ала кететіндер, қышқылдықты жоғарылатуды талап етеді. Ерітіндіде арсенат пен фосфордың қатысуы үшвалентті темірдің артық мөлшерде болуын қажет етеді, ал бұл аниондармен берік кешендер түзеді, сонымен уранил фосфаттарымен арсенаттарын тұндыруға бөгет жасайды.

Ерітінділердің іс жүзіндегі ең төмен қышқылдығы уран кендерін шаймалау кезінде 10г/л H₂SO₄ (pH=1-2)-ге таяу құрайды. Берік уран кендерін ұқсатып өңдеу үшін қышқылдылығы 70 г/л-ге дейін H₂SO₄ ал кейде оданда көп талап етеді.

Күкірт қышқылы концентрациясының, уранның таза қосылыстарынан оны ерітіндіге ауыстыру дәрежесіне тигізетін әсері бар, ал уранил- сульфат ерітінділерінің рН мәні әр түрлі температурада болады.

Ішіндегі уран алтывалентті күйінде болатын минералдар күкірт қышқылының сұйытылған ерітінділерінде жақсы ериді,ал алтывалентті уран минералдары оларда ерімейді. Төртвалентті уран минералдарын (уранит, настуран және басқалар) күкірт қышқылының сұйытылған ерітінділерінде тотықтырғыштар қоса отыра шаймалау жүргізіледі. Таза қосылыстарға жүргізілген зерттеулер тотықтырғыштардың тиімділігі мен тотығу-тотықсыздану әлуеттерінің аралығында бір мағыналық тәуелділіктің жоқ екендігін көрсетеді Уранның тотығуға қабілеттілігінің кемуі бойынша (тотығу-тотықтары) 900С температурада тотықтырғыштар мына тізбекпен орналасқан: HNO₃, Fe₂ (SO4)₃, KClO₃, MnO₂

ал 200 ^оС -та MnO₂, HNO₃, Fe₂ (SO₄)₃, KClO₃.

Негізінен осыған ұқсас реттік қаттар, уранның диоксиді UO₂ үшін де сақталады. Бұл тотықтырғыштың қатысуымен U₂O₈ және UO₂-нің еруі, ең көп дегенде, таза кинетикалық факторлармен және процестің механизмімен анықталатындығы дәлелдейді. Жоғарыда U(IV)-ның U(IV)-ға дейін тотығу кезіндегі үшвалентті темірдің ролі туралы болды, бұл темірдің ионы тотықтырғыш пен уранның арасында электрондарды таратушылар болып есептелінеді және өршіткі ретінде әрекеттеседі. Қолданылатын тотықтырғыштың тегіне қарамастан ерітіндідегі уранды ойдағыдай тотықтыру үшін үшвалентті және еківалентті темір иондарының белгілі бір ара қатнасы, көбінесе бұл шама Fe³⁺/Fe²⁺=1, ұсталып тұрылуы қажет.

Мөлшері U₂O₃ өлшендісінің 0,5%-дай болатын Fe³⁺ тұздарын қосу, күкірт қышқылының концентрациясы 150 г/л болғанда, уранның еру процесінің узақтығын 3 сағаттан 40 минутқа қысқартады, ал концентрациясы 5 г/л-30 минутқа дейін UO₂-нің еруінің ара қатнасы Fe³⁺/Fe²⁺=1:1 және үшвалентті темірдің концентрациясы 0,5-2 г/л болғанда қанағаттандырлықтай жылдамдығына жеткізіледі.

Уран кендерін шаймалау барысында жиірек қолданылатын ең арзан тотықтырғыш пиролюзит болып саналады. Пиролюзит болмаған кезде калий немесе натрий хлоратын және азот қышылын пайдаланады.

Қышқыл ерітіндіде еківалентті темірдің ауаның оттегісімен тотығуы, термодинамикалық көзқараспен, мүмкін, өйткені тотығу-тотықсыздану реакциясының О₂(газ)+ 4ē +4Н⁺=2Н₂О қалыпты жағдайы +1,23 В құрайды. Бірақта бұл соншалықты ақырын жүретіндіктен, әдеттегі жағдайда ауа немесе оттегіні тотықтырғыш ретінде, уран кендерін қышқылдық шаймалау кезінде, пайдалану мүмкін емес.

Қышқылдық шаймалауда тотықтырғыштарды қосу ерітінді құрамындағы Fe³⁺ және Fe²⁺ иондарға талдау жасау негізінде немесе, ең ыңғайлысы, қос электродтардың электрқозғаушы күшімен, каломель мен платинаның арасындағы милливольттармен анықталатын тотығу-тотықсыздану жағдайын өлшеу жолымен реттеледі. Э.Қ.К +300 мВ болған кезде іс жүзінде барлық темір еківалентті күйде болады, +430мВ болғанда темірдің жартысындайы үшвалентті күйде және +600 мв- барлық темір үшвалентті күйде болады. Демек, +430 мВ және одан жоғары болғанда, жағдайлардың көбінде, бос Fe³⁺/Fe²⁺ концентрациясының керекті ара қатынасы қамтамасз етіледі. Арсенат, фосфат және фторид – иондардың қатысуымен Fe³⁺ -дің бір бөлігі кешенді иондарға байланысады,осының нәтижесінде берілген Fe³⁺. Fe²⁺ ара қатынастары үшін тотығу-тотықсыздану жағдайы азаяды.

Б.В. Громовтың [1] деректеріне сәйкес U(IV)-ды марганец диоксидімен тотықтыру дәрежесі 20^оС-та, темір ионының жоғында, 350-500 мВ аралығында шамалы өзгереді; тотығу – тотықсыздану жағдайының бұдан былайғы өсуі кезінде бұл мәні 12-13% -ға дейін көбейеді. Температурасы 85 ^оС болғанда UO₂ –нің тотығу дәрежесі жағдайының өсуімен едәуір тезірек жоғарылайды. Дегенмен екі жағдайда да тотығу-тотықсыздану жағдайының белгілі бір мәніне жеткенде реакция жылдамдығы басқа факторларға тәуелді бола бастайды.

Темір иондарының қатысумен UO₂-тің тотығуы 20^оС-та тотығу-тотықсыздану жағдайының мәні 350-400 мВ болғанда басталады. Эксперименттің көрсетумен бұл шамамен Fe³⁺: Fe²= 1:4 ара қатынасына сәйкес болады. Тотығу-тотықсыздану жағдайының көбеюмен процестің жылдамдығы шұғыл өседі және 500 мВ болғанда ең көп мәніне жетеді. Бұдан былай суықта болса да, сол сияқты 85^оС болғанда да өзгеріссіз дерлік сақталады.