Tersine Dönen Tabiat Ana, Birinci Bölüm

Kuzey Amerika’nın önde gelen In Situ Leach (ISL) uranyum madenciliği mühendisleriyle konuştuk ve onlara ISL’nin tam olarak nasıl çalıştığını açıklamalarını sağladık. Birleşik Devletler’deki önemli ISL operasyonlarının çoğu bu mühendisler tarafından tasarlanmış ve / veya inşa edilmiştir. ISL madenciliğinin Doğa Ana sürecini gerçekten nasıl tersine çevirdiğini açıkladılar.

Çiçeği, yeraltı uranyum madencilerinin tünel duvarlarında oluşan kristaller dedikleri şeydir. Cevher bir yeraltı madeninde hava ile temas halinde olduğundan ve yer altı suyu maden duvarlarına doğru yavaşça hareket ettiğinden, görünür bir uranyum kristali kabuğu çökelir veya bu duvarlar boyunca çiçek açar. Oksitlenme doğal bir süreç olduğundan uranyumun çözünür hale getirilmesi çok fazla oksijen ve su gerektirmez. Bir uranyum mineralli cevher kütlesinde ve çevresinde bulunan yeraltı suyuna daha fazla oksijen eklemek, günümüz In Situ Leach (ISL) uranyum madenciliğinin dayandığı ilkedir.

Yüzyıllar önce uranyum çözünürdü ve yer altı suyuyla birlikte yüzeyin üzerinde veya altında hareket ediyordu. Uranium Energy Corp Baş İşletme Sorumlusu Harry Anthony, uranyumun doğal yeraltı suyu sistemi yoluyla bölgeye taşındığını ve çözeltiden çökeltildiğini açıkladı.Uranium Energy Corp.İşletme Direktörü Harry Anthony.Genellikle, indirgeme ajanı organik bir şeydi, örneğin kömür, derinlerde oturmuş petrol ve gaz yatakları veya hidrojen sülfür gazları. İndirgenmiş haliyle uranyum kristalleri çözünmez. Anthony, kumtaşının mevcut kum taneleri üzerinde bir kaplama olarak çökelecek, diye ekledi. Uranyum içeren daha fazla su bu alandan geçerken ve bu indirgeyici ortamla karşılaştıkça, ticari bir birikinti haline getirmek için yeterli bir konsantrasyon olana kadar daha fazla uranyum çökeltilir.

Jeoloji ekibi bir şirketin uranyum rulosu ön depozitosunu belirledikten ve ekonomik değeri olduğunu belirledikten sonra, şirketin madencilik sürecini tamamlamak için ISL tasarım mühendislerine başvurması gerekiyor. Wyoming, New Mexico, Teksas veya başka yerlerde yaptıkları gibi, Strathmore Minerals’den David Miller, Energy Metals’den Bill Sheriff veya UR-Energy’den William Boberg gibi yıldız jeologlarının büyük, kanıtlanmış uranyum mineralli toprakları biriktirmeleri gerekirken, her biri bu kum tanelerinden uranyumu çıkarmak ve bunları ekonomik miktarda uranyum oksit veya U3O8 üretmek için işlemek için mühendislerine başvurmalıdır. Amerika Birleşik Devletleri’nde tasarlanan ISL tesislerinin ezici çoğunluğu Harry Anthony, Doug Norris ve Dennis Stover tarafından tasarlandı.

Makine mühendisi olarak eğitim almış olan Harry Anthony, 1976’da Union Carbides Palangana’dan Uranium Resources Bruni, Benavides, North Platte, Kingsville Dome ve Rosita ISL projelerine kadar ondan fazla ISL uranyum operasyonunda yer almıştır. Anthonys danışmanlık çalışmaları onu Kazakistan, Özbekistan ve Çek Cumhuriyeti’ndeki ISL projelerine götürdü. Dennis Stover, şu anda Cameco Corp.’a ait olan Wyoming’deki Smith Ranch’i tasarladığı için en iyi hatırlanıyor. Michigan Üniversitesi’nden kimya mühendisliği alanında doktora yapan Dr. Stover, Güney Teksas’ta Atlantic Richfield için ilk ticari alkalin ISL projesinin geliştirilmesine yardımcı oldu ve geliştirilmesine yardımcı oldu Güney Teksas’ta ek beş küçük ISL operasyonu. Aynı zamanda bir kimya mühendisi olan Doug Norriss’in yolları hem Stover hem de Anthony ile kesişti. Wyoming’de Highland ve Smith Ranch ISL operasyonlarının kurulmasına yardım etti ve güney Teksas’ta Mestenas Alta Mesa ISL operasyonunu tasarladı.

ISL MADENCİLİĞİ ANNENİN DOĞASINI NASIL TERS ETMEKTEDİR?

Anthony, doğal, azaltılmış ortamında uranyumun +4 değerinde bir katı olarak var olduğunu açıkladı. Madencilik aşamasında, uranyumu +4 değerinden +6 değerine oksitleyerek oksijen ekleyerek Ana Doğa sürecini tersine çeviriyoruz. Uranyum bir seferde oksitlendi, ancak daha sonra Tabiat Ana tarafından azaltıldı. Cevher zonuna kuyular açılarak, suyu dolaştırarak ve ona oksijen ekleyerek uranyum tekrar çözünür hale getirilir.

Gerçekten bu kadar basit mi? Evet ve hayır. Energy Metals Baş İşletme Sorumlusu Dennis Stover, sürecin ana hatlarını çizdi, Siz sadece enjeksiyon kuyusuna gaz halindeki oksijeni, sadece saf oksijeni ekliyorsunuz, ancak bunu kuyudaki su seviyesinin altında yapıyorsunuz. Enjeksiyon noktasının üzerindeki su sütununun yarattığı doğal basınç, oksijenin suda çözünmesine izin verir, böylece kuyuya serbest gaz konmaz.

Stover, sıvıda çözünen oksijeni bir şişe soda içinde çözünen karbondioksit ile karşılaştırdı. Soda, kırtasiye malzemesinde sıvı içinde çözülmüş, berrak kalır. Ancak onu salladığınızda gaz patlayacak, diye ekledi Stover. Oksijeni çözmenize izin veren mevcut basınç, uranyum birikintisi üzerinde doğal olarak oluşan su basıncı miktarı tarafından belirlenir. Stover, birikinti su tablasının 100 fit altındaysa, belirli bir miktarda oksijeni çözebileceğinizi açıkladı. Uranyum birikintisi su tablasının 200 fit altındaysa veya iki kat daha derinse, iki kat daha fazla oksijeni çözebilirsiniz.

Tarihsel olarak, ISL madenciliği asit özütlemesinden sodyum bikarbonat veya sodyum karbonatla süzülmeye doğru gelişti. Stover, çoğu insanın bu noktada çözünmüş oksijene yalnızca karbondioksit eklediğini açıkladı. Karbondioksit gazı, bikarbonat ve karbonat iyonu arasında kimyasal bir ilişki vardır. Konak kaya tipik olarak kalsiyum karbonat veya sodyum karbonat mineralleri içerir. Stover, karbondioksiti ekleyerek, çözeltinin PH’ını biraz düşüreceğini söyledi. Bu, doğal olarak oluşan kalsiyum karbonatın çözünürlüğünü artırır. Stover ve diğer uzmanlara göre, karbondioksit ilavesi, önceden eklenen bikarbonat iyonu için etkili bir ikamedir.

Amaç uranyumu kumtaşından çıkarmak ve çözünür hale getirmektir. Uranium Energy mühendislik müdürü Doug Norris, Tabiat Ana’yı hızlandırmak ve uranyumu yeniden çözünür hale getirmek olduğunu söyledi. Çözündüğünde, onu yerden pompalayabiliriz. Ancak deniz suyundaki tuz gibi suda çözünür. Göremiyorsun, ama orada.

URANYUM MADENCİLİĞİ

ISL madenciliği ve uranyumun işlenmesi çok basit bir süreçtir. Yüzlerce su kuyusu olan bir su arıtma tesisidir. İki tür kuyu vardır: enjeksiyon ve üretim. Su artı reaktif (oksijen, karbondioksit) su kuyuları vasıtasıyla toprağa enjekte edilir. Çevre düzenlemelerinin daha az kısıtlayıcı olabileceği Amerika Birleşik Devletleri dışında, bir ISL akiferi sert asit sızıntısı ile bombardımana tutulabilir. Harry Anthonys mühendislik hizmetleri web sitesinde, Çek Cumhuriyeti’nde gözlemlediği süreci, 4.100.000 tondan fazla H2SO4 (sülfürik asit), 270.000 ton HNO3 (nitrik asit), 100.000 ton NH3 (amonyak) ve 25.000 ton HF’yi anlatıyor. (hidroflorik asit) maden tarafından tüketildi.

Amerika Birleşik Devletleri’nde uranyumu süzmek için bu kimyasalları kullanan bir ISL projesine izin vermek neredeyse imkansız olurdu. Bir eyaletteki Çevre Kalitesi Departmanı (DQE) bünyesindeki su kalitesi bölümü, ISL madenciliği başlamadan önce yeraltı suyunun nerede olduğu ile ilgili olan arka plana restorasyon talep ediyor. Doug Norris, ne kadar az şey eklerseniz, sürecin sonunda o kadar az geri kazanmanız gerektiğine dikkat çekti. Yerden çıkarmak için ne kadar çok şey eklerseniz, o kadar çok temizlemeniz gerekir.

Dennis Stover, şu anda kullanılan sıvıların nasıl ortaya çıktığını açıkladı, Tarihsel olarak çoğu ISL operasyonu, aşırı miktarda tuzun çökelmesi nedeniyle enjeksiyon kuyularının tıkanması veya kirlenmesi konusunda büyük zorluklarla karşılaştı. Kimya madencilerinin geleneksel öğütme işlemlerinde kullandıkları ISL madenciliğinde işe yaramadığını belirtti. Stover bize, çok yüksek konsantre tuz çözeltilerine sahip oldukları için her şeyi hızlandırmaya çalışıyorlardı. Bu konsantre çözümleri alıp yeraltına koyduğunuzda, Tabiat Ana her zaman mutlu olmaz. Kayada bulunan diğer tuzlar çözülür, çözeltiler aşırı doyurulur ve çökelirler. Kuyular tıkanırdı.

İlk ABD operasyonlarından bazıları, örneğin sularının pH’ını yükseltmek için amonyak kullanarak üretimlerini artırmaya çalıştı. Norris, amonyağın kil tarafından kolayca kilitlendiğini ve arka plana geri dönmenin neredeyse imkansız olduğunu unuttular. Oldukça reaktiftir ve doğada pek oluşmaz. Norris, madencilik prosedürü sırasında amonyak kullanan herkese yüzde 95 oranında çok kötü bir zaman geçirme şansı veriyordu. Neden sorduk? Norris, “Amonyak kullanan bir siteyi hiç kimsenin başarılı bir şekilde temizleyememesi gerçeğinden dolayı kötü.

Norris, bazen çözünmüş uranyumu uranil dikarbonat olarak stabilize etmek için karbondioksit gibi bir karbonat kaynağı eklemeniz gerektiğini açıkladı. Norris, Uranyumun cevherde, Tabiat Ana’nın bıraktığı gibi katı halde olduğunu söyledi. Okside edip uranil dikarbonata dönüştürüyoruz. İşleme tesisine giden şeye, iyonik formdaki çözünmüş uranyum olan liksiviat denir. Anthony’ye göre, Bugün, çoğu ISL madenciliği nötr pH’da çalışıyor ve uranyum dikarbonat olarak kompleks oluşturuyor.

Kum taşını kaplayan uranyumu ayırmak için belirtilen amaç ile enjeksiyon kuyularından su dolaştırılır. Suyu cevher kütlesinde her dolaştırdığınızda, uranyumun bir kısmını yakalıyorsunuz. Her geçişe gözenek hacmi denir. Anthony, bu bir kova kumu suyla doldurmaya benziyor. Kovayı kumla doldurduktan sonra, yine de su dökebilirsiniz. Sadece kumun üstüne çıkarana kadar dökebileceğiniz su miktarına gözenek hacmi denir. Gözenek hacmi, uzaylar arası hacimdir.

Bir ekonomik ISL tesisi işletmek için Anthonys modellerinde, 20 gözenek hacmini (PV) hesaplar. Gözeneklilik veya kum parçacıkları arasındaki suyun dolaşabileceği boşluklar (geçirgenlik), ne kadar uranyumun geri kazanılabileceğini belirlemeye yardımcı olur. Amerika Birleşik Devletleri’nde Cogemas ISL jeoloğu olan David Miller, Strathmore Minerals Başkanı olmadan önce, en yüksek yüzdeyi geri kazanmanın yaklaşık 20 PV ila 30PV sürdüğünü söyledi. Ancak, uranyum fiyatı yükselmeye devam ettikçe, cevher kütlesinin daha yüksek bir yüzdesini geri kazanmak ekonomik olabilir. Belki 40PV’den 50PV’ye fiyatların hareket ettiği yönde mümkün olacaktır. Elbette ortalama işlenmiş notunuz düşecektir. Birkaç yıl önce kuyuları milyonda 15 parça (ppm) ile kapatmak istersiniz, ancak şimdi onları 10 ppm’de çalıştırmak isteyebilirsiniz. 50 $ / pound uranyumda, 7 veya 8 ppm’de koşabilirsiniz.

Tipik olarak, bir ISL operasyonu, 20PV ila 30PV senaryosu altında cevherdeki uranyumun yaklaşık yüzde 70’ini geri kazanmalıdır. Bununla birlikte, bir zamanlar Avrupa’nın en büyük uranyum madenciliği operasyonu olan Çek Cumhuriyetlerinin Diamo projesi durumunda, sadece yüzde 55’i geri kazanıldı. Açıktır ki, en az sayıda gözenek hacmi ile ne kadar fazla uranyum geri kazanılırsa, işletim maliyetleri o kadar düşük olur. Daha fazla uranyum elde etmeye çalışmak, ancak tesis kapasitesine sahipseniz mümkündür. Uranyum fiyatının yükselmesi nedeniyle, daha fazla şirketin daha yüksek bir uranyum yüzdesini geri kazanmaya çalışmasını bekleriz. Miller uyarıyor, ancak, tesisiniz yıllık üretiminizi karşılamak için belirli bir derecedeki dakikada belirli bir galon boyutunda boyutlandırılırsa üretim kotanızı oluşturmayacaksınız. Ortalama dereceyi düşürürseniz ve akış hızınızı artırmazsanız, yıllık üretiminiz azalacaktır.