Физико-химические способы

Очевидно, четко разделить физические и химические способы интенсификации процессов невозможно, поскольку между ними существует тесная взаимосвязь: физические способы всегда влекут за собой возникновение промежуточных химических процессов, также инициирующих реакции. Однако условно, по преобладанию физических или химических явлений это разделение можно допустить. Физико-химические способы интенсификации - это способы, которые основаны в равной степени на физических и химических явлениях.

Одним из наиболее исследованных физико-химических способов интенсификации процесса подземного выщелачивания является электро-химическая обработка выщелачивающих растворов. Проведенные в этой области исследования показали перспективность этих работ. Были проведены работы по электролизу пластовых вод одного из месторождений Казахстана, которые по своему химическому составу представляют собой слабый электролит, содержащий ионы Cl^-, SO₄^2-, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, CO₃^2- в суммарном количестве до 3¸5 г/л. В результате электролиза в катодной части электролизера образуется щелочной раствор (католит), а в анодной - кислотный (анолит). При этом основные реакции описываются уравнениями:

на аноде:

2 Сl^- - 2`е = Сl₂

2 Н₂О - 4`е = О₂ + 4 Н⁺

на катоде:

2 Н₂О + 2`е = Н₂ + 2 ОН^-

2 Н⁺ + 2`е = Н₂

Основными потенциалоопределяющими компонентами анолита являются свободные хлор и кислород. Равновесное взаимодействие окислительно-восстановительных пар Cl₂/2Cl^- и О₂+4Н⁺/2Н₂О может поддерживать окислительно-восстановительный потенциал анолита на уровне 1000¸1200 мВ. Величина рН анолита стабилизируется на уровне 1,6¸2,0.

Проведенные лабораторные исследования показали принципиальную возможность извлечения урана из руд раствором из анодной камеры. При использовании на стадии закисления сернокислотного раствора с концентрацией 4,8 г/л, а на стадии выщелачивания - раствора из анодной камеры снижение расхода серной кислоты составляет до 5 кг на кг извлеченного урана. Положительный эффект достигается за счет высокого окислительно-восстановительного потенциала после электрохимической обработки, снижения рН без дополнительного расхода кислоты, наличия сильных окислителей (Cl₂, О₂) [47].