Способ переработки урановых руд
Изобретение относится к переработке уранорудного сырья. Технический результат: увеличение насыщения смеси экстрагентов, повышение качества получаемых оксидов природного урана. Переработку урановых руд ведут по схеме, включающей дробление, измельчение руды, серно-кислотное выщелачивание рудной пульпы, сорбционное извлечение урана, десорбцию урана, экстракцию урана из десорбатов смесью экстрагентов, твердофазную реэкстракцию с выделением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната, их фильтрацию и прокалку с получением оксидов природного урана. Насыщенную в процессе экстракции рабочую смесь экстрагентов обрабатывают концентрированными урановыми растворами, содержащими 50-100 г/л урана, при отношении органической и водной фаз (3-5):1, кислотности раствора, соответствующей значению рН 1,0-2,0, причем концентрированные урановые растворы в процессе донасыщения смеси экстрагентов используют в циклах неоднократно, до снижения концентрации урана в растворе менее 10 г/л. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при гидрометаллургической переработке урановых руд.
Известен способ переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение руды, серно-кислотное выщелачивание рудной пульпы, декантацию растворов выщелачивания, экстракцию урана из осветленных растворов смесью экстрагентов, реэкстракцию урана из насыщенной в процессе экстракции рабочей смеси экстрагентов, осаждение из реэкстрактов диуранатов натрия или аммония [Смирнов Ю.В., Ефимова З.И., Скороваров Д.И., Иванов Г.Ф. Гидрометаллургическая переработка уранорудного сырья. М.: Атомиздат, 1979, с.55-56].
Недостатками известного способа являются сложность аппаратурного оформления процесса декантации серно-кислых растворов выщелачивания, а также большое содержание примесей в готовой продукции.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение руды, серно-кислотное выщелачивание рудной пульпы, сорбционное извлечение урана ионообменными смолами, десорбцию урана с насыщенного сорбента растворами серной и азотной кислот, твердофазную реэкстракцию растворами углеаммонийных солей с выделением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), их фильтрацию и прокалку с получением оксидов природного урана [Ласкорин Б.Н., Скороваров Д.И., Филиппов Е.А. Развитие химии и технологии урана в ядерно-энергетическом топливном цикле. - В кн.: Химия урана. М.: Наука, 1981, с.62].
К недостаткам данного известного способа относятся сравнительно низкое насыщение смеси экстрагентов ураном, а также повышенное содержание примесей в готовой продукции.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение насыщения по урану смеси экстрагентов в процессе экстракционной перечистки урановых десорбатов, а также снижение содержания примесей, в частности молибдена, в готовой продукции. Он достигается способом переработки урановых руд, включающим дробление, измельчение руды, серно-кислотное выщелачивание рудной пульпы, сорбционное извлечение урана ионообменными смолами, десорбцию урана с насыщенного сорбента растворами серной и азотной кислот, экстракцию урана из десорбатов смесью экстрагентов, твердофазную реэкстракцию растворами углеаммонийных солей с выделением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), их фильтрацию и прокалку с получением оксидов природного урана, согласно изобретению насыщенную в процессе экстракции смесь экстрагентов обрабатывают концентрированными урановыми растворами, для ее донасыщения, в качестве которых при этом используют растворы с концентрацией урана 50-100 г/л, образующиеся в результате растворения серной кислотой кристаллов АУТК, которыми забивается оборудование при реэкстракции, при этом обработку смеси экстрагентов концентрированными урановыми растворами проводят при отношении органической и водной фаз (3-5):1 и кислотности раствора, соответствующей значению рН 1,0-2,0, при этом концентрированные урановые растворы при обработке используют неоднократно: после первой обработки раствор подают на обработку следующих порций насыщенной смеси экстрагентов до снижения концентрации урана в растворе менее 10 г/л.
Техническим результатом изобретения является повышение насыщения органической смеси экстрагентов по урану в процессе экстракционной перечистки десорбатов. Он достигается тем, что насыщенную в процессе противоточной экстракции смесь экстрагентов, содержащую ди(2-этилгексил)фосфорную кислоту, трибутилфосфат и триалкиламин в органическом разбавителе “керосине-абсорбенте” дополнительно обрабатывают концентрированными растворами урана (50-100 г/л) при объемном отношении органической и водной фаз (О:В) (3-5):1 и кислотности раствора, соответствующей значению рН 1,0-2,0. Полученную смесь экстрагентов направляют на твердофазную реэкстракцию урана растворами углеаммонийных солей, кристаллы АУТК, выделившиеся в процессе реэкстракции, фильтруют и прокаливают до оксидов природного урана.
Предложенный способ, по сравнению с известным, обеспечивает значительное повышение насыщения смеси экстрагентов ураном, а также вследствие вытеснения из нее при этом примесей - улучшает качество готовой продукции.
Далее приводятся примеры выполнения известного и предложенного способов. Опыты проводили в лабораторных условиях с использованием растворов, кристаллов АУТК и смеси экстрагентов, взятых из технологической цепочки гидрометаллургического завода.
В первой серии опытов рабочую смесь экстрагентов с содержанием урана 13,1 г/л обрабатывали в течение 7 минут, при отношении О:В=3:1, растворами раскисления кристаллов АУТК, содержащими 50 г/л урана и имеющими различную концентрацию серной кислоты. После донасыщения проводили твердофазную реэкстракцию смеси экстрагентов растворами углеаммонийных солей при отношении О:В=2:1, в течение 30 минут. В табл.1 приведены основные показатели процессов донасыщения смеси экстрагентов и реэкстракции, в табл.2 приведены результаты анализов оксидов природного урана, полученных из кристаллов АУТК, полученных при реэкстракции.
Из приведенных данных видно, что донасыщение смеси экстрагентов достигает максимального значения при кислотности раствора, соответствующей значению рН, равному 1,0. Процесс твердофазной реэкстракции прошел достаточно эффективно, о чем свидетельствует невысокая концентрация урана в смеси экстрагентов после реэкстракции.
Во второй серии опытов по донасыщению смеси экстрагентов были определены параметры и качество готовой продукции при использовании концентрированного уранового раствора в циклах. На каждый цикл использовалась новая порция насыщенной в производственных условиях смеси экстрагентов, а концентрированным урановым раствором являлся рафинат предыдущего цикла с корретировкой концентрации серной кислоты до рН 1,0, концентрация урана в исходном растворе составляла 76,5 г/л, в смеси экстрагентов - 13,5 г/л. Обработку концентрированными урановыми растворами проводили в течение 7 минут при отношении О:В=3:1, твердофазную реэкстракцию проводили растворами углеаммонийных солей в течение 30 минут при отношении О:В=2:1. Показатели процессов донасыщения и реэкстракции приведены в табл.3, качество полученной готовой продукции показано в табл.4.
Анализируя полученные данные, следует отметить, что использование раствора раскисления кристаллов АУТК обеспечивает дополнительное насыщение смеси экстрагентов, в среднем за 9 циклов, более чем на 16%, при изменении концентрации урана в растворах донасыщения от 76,5 до 9,3 г/л. Реэкстракция урана во всех циклах прошла удовлетворительно, содержание урана в органической фазе после реэкстракции составило 0,034-0,049 г/л.
Обобщенные показатели ведения процесса по известному и предлагаемому способам приведены в табл.5.
Из приведенных в табл.5 данных следует, что предложенный способ, по сравнению с известным, позволяет значительно повысить насыщение смеси экстрагентов по урану и существенно улучшить качество получаемых оксидов природного урана.
Формула изобретения
1. Способ переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение руды, сернокислотное выщелачивание рудной пульпы, сорбционное извлечение урана ионообменными смолами, десорбцию урана с насыщенного сорбента растворами серной и азотной кислот, экстракцию урана из десорбатов смесью экстрагентов, твердофазную реэкстракцию растворами углеаммонийных солей с выделением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), их фильтрацию и прокалку с получением оксидов природного урана, отличающийся тем, что насыщенную после экстракции смесь экстрагентов обрабатывают концентрированными урановыми растворами для ее донасыщения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве концентрированных урановых растворов используют растворы с концентрацией урана 50-100 г/л, образующиеся в результате растворения серной кислотой кристаллов АУТК, которыми забивается оборудование при реэкстракции.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку смеси экстрагентов концентрированными урановыми растворами проводят при отношении органической и водной фаз (3-5):1 и кислотности раствора, соответствующей значению рН 1,0-2,0.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрированные урановые растворы при обработке используют неоднократно, после первой обработки раствор подают на обработку следующих порций насыщенной смеси экстрагентов до снижения концентрации урана в растворе менее 10 г/л.
