Способ сорбционного извлечения урана из сернокислотных растворов и пульп

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано в сорбционной технологии извлечения урана из растворов и пульп, полученных в результате сернокислотного выщелачивания. Способ включает сорбционное извлечение урана из сернокислотных растворов и пульп контактированием со слабоосновным полиакрилатным анионитом, модифицированным диметилсульфатом до образования 30-70% сильноосновных групп. Модифицирование анионита ведут при pH 6-8. Техническим результатом является значительное (в 1,5-2 раза) повышение емкости анионита и скорости сорбционного поглощения урана, что обеспечивает повышение эффективности процесса в целом. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Заявляемый способ относится к гидрометаллургии и может быть использован в сорбционной технологии извлечения урана из растворов и пульп, полученных в результате сернокислотного выщелачивания урановых руд.

Известен сорбционный способ извлечения урана из растворов и пульп, полученных от сернокислотного выщелачивания урановых руд, на сильноосновных анионитах (Б.В.Громов. Введение в технологию урана. М.: Атомиздат, 1978, с.127-131). Способ характеризуется использованием дорогостоящих сильноосновных анионитов с экологически опасной и сложной технологией синтеза, включая применение особо вредных реагентов и переделов: канцерогенного монохлордиметилового эфира и операции хлорметилирования, проводимой в традиционном производстве полистирольных анионитов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ сорбционного извлечения урана из сернокислых растворов и пульп на полиакрилатных анионитах (Патент РФ №2259412, МПК С22В 60/02).

Недостатками известного способа являются низкие емкости по урану слабоосновных полиакрилатных анионитов и низкая скорость сорбционного поглощения урана.

Техническим результатом является повышение емкости полиакрилатного анионита и скорости сорбционного поглощения урана.

Технический результат достигается за счет того, что по способу сорбционного извлечения урана из сернокислотных растворов и пульп ведут их контактирование с полиакрилатным анионитом, модифицированным диметилсульфатом до образования 30-70% сильноосновных групп.

Модифицирование анионита проводят при pH 6-8.

Нижний предел содержания сильноосновных групп ограничивается тем, что не достигаются эффекты повышения емкости анионита и повышения скорости сорбционного поглощения урана. Верхний предел содержания сильноосновных групп определяется незначительным повышением емкости анионита (не более 0,1%).

Нижний предел рН 6 модифицирования определяется понижением скорости реакции и повышением концентрации метилсодержащих кислот, а верхний предел - рН 8 ограничен расходом нейтрализующего карбоната калия.

Методика синтеза анионита.

В колбу емкостью 1 л загружают 300 мл полиакрилатного анионита Россион-25, заливают 250 мл метанола, охлаждают до 5°С и в течение 6 часов постепенно прибавляют стехиометрическое количество либо чистого диметилсульфата, либо его 20-80%-ный раствор в метаноле. В течение всего процесса поддерживают pH 6-8 путем постоянного добавления необходимого количества раствора карбоната калия для нейтрализации метилсерной кислоты. По окончании процесса маточный раствор отжимают, анионит промывают водой и переводят в сульфатную форму 5%-ным раствором серной кислоты.

Способ реализуется следующим образом.

Пример.

Проводили оценку технологических сорбционных свойств по способу-прототипу и заявляемому в сопоставимых условиях на полиакрилатном анионите Россион-25 партия 4 и модифицированном различным содержанием сильноосновных групп в анионите Россион-25-А65.

Определены зависимости степени насыщения анионитов от равновесной концентрации урана в растворе и продолжительности контакта ионитов с раствором.

Изучение основных сорбционных характеристик осуществляли статическим методом на модельных растворах сульфата уранила (концентрация урана ≈ 1 г/л) на фоне сульфата натрия с концентрацией 50 г/л. Зависимости сорбционной емкости (E_U) от концентрации урана (C_U) в растворе исследовали при величине pH 3 и продолжительности контакта фаз 24 часа. Различные концентрации урана в растворе создавали путем варьирования соотношения навесок анионитов и объемов раствора.

Данные приведены в табл.1 и 2.

Таблица 1
Зависимости степени насыщения анионитов от равновесной концентрации урана в растворе
Заявляемый способ
Соотношение ионит: раствор	Содержание сильноосновных групп, %
	30	50	70
	Сорбционные показатели
CU, г/л	EU, мг/г	CU, г/л	EU, мг/г	CU, г/л	EU, мг/г
1:1000	0,88	139,7	0,87	156,0	0,86	162,8
1:200	0,38	124,7	0,33	139,2	0,27	145,3
1:100	0,16	83,8	0,09	93,6	0,043	97,7
1:50	0,10	44,7	0,029	49,3	0,02	50,0
1:25	0,08	22,8	0,007	25,5	0,004	25,4
1:10	0,02	10,0	0,0028	10,23	0,0015	10,26
1:5	0,018	5,01	0,0012	5,1	0,001	5,13
Способ-прототип
Соотношение ионит: раствор	Сорбционные показатели
CU, г/л	EU, мг/г
1:1000	0,84	79,6
1:200	0,56	67,7
1:100	0,32	56,4
1:50	0,14	36,6
1:25	0,05	20,4
1:10	0,024	8,96
1:5	0,010	4,27

Таблица 2
Кинетика сорбции урана
τ, ч.	Образец анионита
	Россион-25 п.4	Россион-25-А65
CU, г/л	EU, мг/г	CU, г/л	EU, мг/г
0,083	0,86	12,3	0,95	16,8
0,25	0,83	18,1	0,88	31,2
0,5	0,82	24,2	0,82	43,2
1,0	0,73	34,7	0,73	60,6
3,0	0,66	46,6	0,45	90,2
6,0	0,62	56,1	0,34	111,4
24,0	0,56	67,7	0,20	139,2

Таким образом, использование для сорбции урана из сернокислотных растворов и пульп полиакрилатного анионита, модифицированного сильноосновными группами, позволяет значительно (в 1,5-2 раза) повысить емкость анионита и скорость сорбционного поглощения урана, что обеспечит повышение эффективности процесса в целом.

1. Способ сорбционного извлечения урана из сернокислотных растворов и пульп, включающий их контактирование с полиакрилатным анионитом, отличающийся тем, что контактирование ведут с полиакрилатным анионитом, модифицированным диметилсульфатом до образования 30-70% сильноосновных групп.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что модифицирование анионита ведут при pH 6-8.