5.6 Жерасты шаймалау

Кенді қазып алу және зауытта оны өндеуге карағанда уран кенін жер астында шаймалауда перколяция әдісінін артықшылығы бар. Қазіргі кезде уранға кедей кендерді жер астында шаймалауға көп көніл бөлінуде. Бірақ уран кендерін шаймалауда үгіткіштік әдіс ыңғайлы. Ол ерітіндіде уран кенінің бөлшектерін тиімді араластыруды қамтамасыз етеді. Үгіткіштік шаймалау үшін қолданылатын негізгі аппараттар – механикалык араластырғышы бар және пневматикалық пачук типтес үгіткіштер) Аппараттардың екі түрі 5.6-суретте көрсетілген.

Темірдің ерітіндіге өтуі, мг

5.6-сурет. Бактериялардың пириттің тотығу жылдамдығына тигізетін әсері.

1-бактерияларсыз жасалған тәжірибелер; 2-Ғ. ferrooxidans; 3-Т. Ferrooxidans

5.7 Бактериялық шаймалау

Сульфидті минералдарға бай кендердің бетіне шығу кезінде қышқылдық (мору) үгілу процесі дамиды. Олардың мәні кен орынның осы бөлшектерінен уранды және қышқылға еритін басқа элементтерді шығарып алуға қабілетті қышқылды сорғыту суларының пайда болуымен, ауа мен судың оттегісімен сульфиттерді, ең бастысы пиритті тотықтыру болып келеді. Мыс пен темір минералдарының әлсіз қышқыл ерітінділерінде ерігіш сульфаттар түзе отыра, тотығу қабілеттілігі мысты теміртас кендерін үймелік және жерастылық шаймалауда пайдаланылады; бұл әдіс және пириттің тотығуы кезінде түзілетін қышқыл ерітінділерімен уран минералдарын шаймалауда да қолданылуы мүмкін.

Табиғи жағдайларда сульфиттердің тотығуы көп уақыт таза химиялық процесс ретінде қарастырылып келеді. Қазіргі кезде бұл процеске оны көп есе үдететін бактериялардың қатысатындығы анықталады (5.7-сурет).

Темірдің тотығу жылдамдығы, г/л тәулік

Температура, ⁰С

5.7-сурет. Температураның еківалентті темірдің бактериялық тотығу жылдамдығына тигізетін әсері.

5.7.1 Бактериялық шаймалаудың физика- химиялық негіздері

Бактериялардың бөлінген және ұқсастырылған үш түрі болады: ferrobacillus ferrooxidans, күкірт пен темірді тотықтырғыш, ferrobacillus thiaoxidans, еківалентті темірді тотықтырғыш, және ferrobacillus ferrooxidans, күкіртті тотықтырғыш. Бұл бактериялар автотрофты хемосинтездегіштер қатарына (топтарына) жатады. Олар таза минералды ортада дамиды және өзінің өсуі үшін ауадағы О₂ мен СО₂-ін керек қылады. Өздерінің тіршілік әрекеттерінің сипаттамасы бойынша олар жасыл өсімдіктер сияқты, бірақта бактериялардың өсімдіктерден айырмашылығы ауадағы СО₂ игеру үшін күн радияциясын емес, элементті күкірттің, еківалентті темірдің немесе сульфидтердің тотықтыру энергиясын пайдаланады. Сульфидтер тотығуының бактериялы сипаттамасы бактериялар жасуша (клетка) ферменттерінің әсері арқылы сульфидтер тотығуының химиялық реакцияларын үдетуде болып тұрады. Сульфидтерді бактериялы тотықтыруды пайдаланумен байланысқан шаймалау процестері бактериялық шаймалау деген атқа ие болды.

Бактериялардың қатысуымен пириттің тотығуы мына жиынтық реакциялар бойынша жүреді:

бактериялар

2FeS₂+ 7 1/2O₂+ H₂O = Fe₂(SO₄)₃+H₂SO₄

Реакция бойынша алынған үшвалентті темірдің сульфаты пиритпен мына реакция арқылы өзара әрекеттеседі:

FeS₂+ 7 Fe₂(SO₄)₃+ 8 H₂O = 15 FeSO₄ +8 H₂SO₄

Еківалентті темір сульфаты бактериялар әсерінен қайтадан ауаның оттегісімен үшвалентті темірдің сульфатына дейін тотығады:

бактериялар

2 FeSO₄+ 1/2 O₂ +H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Пириттің тотығуы нәтижесінде қышқыл және уран минералдарын шаймалау үшін керекті тотықтырғыш алынады. Бактериялы шаймалауда уран минералдарының еруі күкіртқышқылдық шаймалау кезіндегідей сол реакциялар бойынша жүреді:

UO₃ +H₂SO₄ = UO₂SO₄+ H₂O

UO₂ + Fe₂(SO₄)₃ = UO₂SO₄ + 2 FeSO₄.