Способ извлечения рения из растворов

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения рения из растворов сложного солевого состава. Способ включает сорбцию рения с использованием анионообменного сорбента с последующей десорбцией рения из насыщенного анионообменного сорбента водным раствором аммиака. В качестве анионообменного сорбента используют синтетическую анионообменную смолу на основе аминированного стиролдивинилбензола при его содержании в синтетической анионообменной смоле от 8 до 12% масс., а концентрацию водного раствора аммиака, используемого для десорбции рения, устанавливают от 1 до 10% масс. В качестве анионообменного сорбента используют синтетическую анионообменную смолу, содержащую функциональные аминогруппы при следующем их соотношении (% масс.): четвертичные аминогруппы - до 1,0; третичные аминогруппы - до 30; вторичные аминогруппы - до 70; первичные аминогруппы - до 0,5. Для увеличения производительности при переработке больших объемов растворов, содержащих рений, используют синтетическую анионообменную смолу с размером зерен от 0,6 до 0,8 мм. Целесообразно в исходном урансодержащем сернокислом растворе устанавливать рН от 1 до 2,5. Техническим результатом является повышение обменной емкости и селективности сорбции из растворов, содержащих уран. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения рения из растворов сложного солевого состава.

Известны способы извлечения рения сорбцией с применением сильно- и слабоосновных анионитов (В.И.Бибикова, А.В.Передереев и др. Кинетика ионного обмена рения и молибдена на смоле AM. Сб. "Рений. Химия, технология, анализ". М., "Наука", 1976 г., с.54-60. А.Г.Холмогоров и др. Извлечение рения из сульфатных растворов и его отделение от молибдена на анионообменных смолах различного типа. Там же, с.63-66). Недостатком известных способов извлечения является низкая селективность при извлечении рения из промышленных растворов, содержащих помимо 0,05-0,2 г/л рения до 25 г/л молибдена и других примесей. Использование указанных выше анионообменных смол для извлечения рения из урансодержащих растворов малоэффективно вследствие низкой селективности при извлечении рения из растворов подземного выщелачивания урана. Кроме того, для десорбции рения из сильноосновных анионитов AM и АМП требуются жесткие технологические условия: сложный состав десорбирующего раствора (3,0-3,5% HNO₃ + 6-7% NH₄NO₃), выход десорбата - 20 объемов на 1 объем сорбента, высокая температура ≥50°С и продолжительное время десорбции ˜95 часов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ извлечения рения из сульфатных растворов, в котором для сорбции рения используют анионит АН-21 пористой модификации, содержащий 16% дивинибензола в качестве сшивающего агента и 0,8-1,0 весовых частей изооктанола в качестве порообразователя (К.Б.Лебедев и др. Промышленные испытания и внедрение анионита АН-21 пористой модификации для извлечения рения. Ж. Цветные металлы, №2, 1976 г., с.79-83). В известном способе извлечения рения исходный раствор, содержащий 435-760 мг/л Re; 110-140 мг/л SO₄ ^2-, 700-800 мг/л Cl^-, подкисленный хлористоводородной кислотой до рН 4, направляли на сорбционные колонки с анионообменной смолой. Сорбцию вели до проскока рения в фильтрате 230-250 мл/л, десорбцию рения проводили водным раствором аммиака при температуре ˜40°С. К недостаткам этого способа извлечения рения относится, в частности, обязательное добавление хлористоводородной кислоты в раствор рения перед сорбцией, что резко повышает затраты производства при больших объемах перерабатываемых растворов, приводит к коррозии оборудования и "отравлению" анионообменной смолы.

Перед авторами стояла задача устранить указанные недостатки и разработать способ извлечения рения из растворов сложного солевого состава. Предлагаемый способ позволяет селективно извлекать рений с высокой степенью извлечения из растворов подземного выщелачивания урана при концентрации рения в растворах до 10 мг/л. Кроме того, использование для десорбции рения доступного и дешевого водного раствора аммиака позволяет получать растворы, очищенные от примесей, с концентрацией рения от 300 до 700 мг/л.

Для решения поставленной задачи предлагается способ извлечения рения из растворов, включающий сорбцию рения на ионообменных колонках с использованием в качестве анионообменного сорбента синтетической анионообменной смолы на основе аминированного стиролдивинилбензола при его содержании от 8 до 12% масс., содержащей функциональные аминогруппы, и десорбцию рения из анионообменного сорбента водным раствором аммиака.

Сорбцию осуществляют смолой, содержащей функциональные аминогруппы при их следующем соотношении (% масс.):

четвертичные аминогруппы	до 1,0
третичные аминогруппы	до 30
вторичные аминогруппы	до 70
первичные аминогруппы	до 0,5,

а для десорбции рения используют водный раствор аммиака с концентрацией от 1 до 10% масс.

Для увеличения производительности при переработке больших объемов растворов, содержащих рений, используют сорбент с размером зерен от 0,6 до 0,8 мм. Целесообразно в качестве исходного раствора использовать сульфатный урансодержащий раствор и устанавливать в нем рН от 1 до 2,5.

Техническим результатом изобретения является снижение затрат на селективное извлечение рения из растворов с низкой концентрацией рения, увеличение срока службы оборудования, использование дешевых и доступных реагентов для десорбции, возможность применения заявляемого способа для эффективного извлечения рения из растворов подземного выщелачивания урана. Увеличение селективности при извлечении рения из урансодержащих растворов (коэффициент разделения Re/U достигает 7000) происходит за счет использования в процессе сорбции анионообменной смолы на основе аминированного стиролдивинилбензола с указанным выше соотношением первичных, вторичных, третичных и четвертичных аминогрупп.

Изобретение осуществляют следующим образом. В сульфатном урансодержащем растворе с концентрацией рения от 0,1 до 10 мг/л устанавливают рН от 1 до 2,5. Раствор направляют на сорбционные колонки, заполненные синтетической анионообменной смолой на основе аминированного стиролдивинилбензола с определенным соотношением первичных, вторичных, третичных и четвертичных аминогрупп. Сорбцию рения ведут до максимального насыщения сорбента. После промывки анионообменной смолы водой осуществляют десорбцию рения водным раствором аммиака с концентрацией от 1 до 10% масс.

Пример. Извлечение рения осуществляли из модельного раствора, аналогичного по составу реальному производственному раствору подземного выщелачивания:

состав раствора, г/л: Re - 0,001; Fe²⁺ - 0,5; Fe³⁺ - 2,0; Al³⁺ - 0,5; Ca²⁺ - 0,3; Si(IV) - 0,1; Mn(VII) - 0,05; P(V) - 0,3; U(VI) - 0,002; SO₄ ^2- - 20,0; Cl^- - 0,5; NO₃ ^- - 0,3; pH=1,35.

Таблица 1. Показатели кинетики сорбции рения из модельного раствора
Уд. объем γ=2,2	Ед. изм.	Время сорбции, час
3	6	12	24	36	48	60	72
Емкость сорбента по Re	мг/мл	0,127	0,313	0,464	0,875	1,18	1,48	1,65	1,82
мг/г	0,28	0,69	1,02	1,92	3,25	3,25	3,64	4,00

Десорбцию рения из насыщенного сорбента осуществляли раствором NH₄OH (1-10% масс.) в зависимости от содержания рения в ионообменной смоле (см. чертеж и табл.2).

Таблица 2. Содержание компонентов в анионообменной смоле после насыщения смолы и последующей десорбции.
№	Состояние смолы	Содержание компонентов в смоле, мг/мл
Re	Fe	Al	Ca	Mn	SiO2	U
1	насыщенная смола	1,86	0,56	<0,1	0,25	0,26	<0,3	<0,1
2	после десорбции	0,04	0,53	<0,1	0,19	0,15	<0,3	<0,1
3	степень десорции, %	98,93	4,8	-	24,0	42,3	-	-

На чертеже приведены показатели десорбции рения 1%-ным раствором NH₄OH в динамических условиях. Из результатов, приведенных в таблицах 1, 2 и на чертеже, следует, что применение заявляемого способа извлечения рения позволяет:

- обеспечить высокую степень извлечения рения из растворов подземного выщелачивания урана с невысоким содержанию рения;

- отделить рений на стадии сорбции от большинства примесей, находящихся в растворах подземного выщелачивания урана;

- получить очищенные растворы с содержанием рения от 300 до 700 мг/л с использованием доступного и дешевого десорбирующего водного раствора аммиака.

1. Способ извлечения рения из растворов, включающий сорбцию рения на ионообменных колонках с использованием в качестве анионообменного сорбента синтетической анионообменной смолы на основе аминированного стиролдивинилбензола при его содержании от 8 до 12 мас.%, содержащей функциональные аминогруппы, и десорбцию рения из анионообменного сорбента водным раствором аммиака, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют смолой, содержащей функциональные аминогруппы при их следующем соотношении, мас.%:

Четвертичные аминогруппы	До 1,0
Третичные аминогруппы	До 30
Вторичные аминогруппы	До 70
Первичные аминогруппы	До 0,5

а для десорбции рения используют водный раствор аммиака с концентрацией от 1 до 10 мас.%.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что используют сорбент с размером зерен от 0,6 до 0,8 мм.

3. Способ по 1, отличающийся тем, что в качестве исходного раствора используют сульфатный урансодержащий раствор и устанавливают в нем рН от 1 до 2,5.