Способ подготовки урансодержащего сырья к экстракционной переработке


 


Владельцы патента RU 2514557:

Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (RU)

Изобретение относится к переработке урансодержащего сырья, а именно к способу подготовки сырья к экстракционной переработке. Способ включает выщелачивание урана азотной кислотой и отделение водной фазы от нерастворенного остатка. Затем ведут смешивание нерастворенного остатка с фторсодержащим реагентом, растворение полученной шихты и/или шихты в виде суспензии в растворе азотной кислоты. Полученный раствор возвращают в производственный процесс на экстракцию урана. Концентрация азотной кислоты в растворе составляет не менее 2 моль/л. Растворение осуществляют при концентрации фтор-иона не менее 15 г/л. Растворение ведут при температуре 60-100°С. Техническим результатом является снижение потерь урана, минимизация объемов образующихся отходов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способам переработки урансодержащего сырья, а именно к способам подготовки этого сырья к экстракционной переработке.

Выщелачивание урансодержащего сырья приводит к образованию пульп, состоящих из водных растворов урана и примесей и нерастворенных частиц. В известных способах для подготовки урансодержащего сырья к экстракционной переработке после выщелачивания проводят отделение продуктивного раствора от твердой фазы.

Например, в способе переработки химического концентрата природного урана [Патент РФ №2398036, МПК С22 В 60/02, опубл. 27.08.2010] раствор нитрата уранила получают растворением ХКПУ в растворе азотной кислоты и отделением образовавшегося нерастворенного остатка декантацией.

Способ переработки концентратов оксидов природного урана [Патент РФ №2323883, МПК C01G 43/01, опубл. 10.05.2008] включает выщелачивание урана концентрированной азотной кислотой при повышенной температуре и отделение осадка от водной фазы фильтрацией через полиэфирную ткань ПЭ-100 после отстоя в течение нескольких часов или центрифугированием.

В зависимости от способа разделения отделенный нерастворенный остаток удерживает определенное количество урансодержащего раствора.

В способе переработки урановых руд (прототип) [Тураев Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана. - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2006, с.40] стадия разделения твердой и жидкой фаз после выщелачивания металлов из руд включает операции сгущения, фильтрации, отмывки твердой фазы от полученного при выщелачивании продукционного раствора. В целях сокращения потерь урана для отмывки твердой фазы применяется неоднократное разбавление в фильтрационно-репульпационном цикле или противоточная декантация [Тураев Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана. - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2006, с.180-182].

Недостатками данного способа являются сложное аппаратурное оформление и многостадийность процесса переработки нерастворенного остатка; образование значительного объема промывных растворов, приводящее к снижению производительности схемы в целом. Применение вышеупомянутого способа не позволяет обеспечить полного извлечения урана из нерастворенного остатка (остаточное содержание урана доходит до 2% мас.), что приводит к потере урана и увеличению затрат на утилизацию данных отходов. Также высокое содержание общей влаги в нерастворенном остатке (20-30%.) приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат для приведения его в соответствие с нормой НП-020-2000 по содержанию жидкости в отходах, направляемых на хранение и захоронение (не более 3% мас.). Все это, в конечном счете, приводит к увеличению себестоимости переработки в целом.

Задачей изобретения является разработка способа подготовки урансодержащего сырья к экстракционной переработке, обеспечивающего снижение потерь урана, минимизацию объемов образующихся отходов, упрощение технологической схемы и как следствие увеличение ее производительности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе подготовки урансодержащего сырья к экстракционной переработке, включающем выщелачивание урана азотной кислотой и отделение водной фазы от нерастворенного остатка, нерастворенный остаток смешивают с фторсодержащим реагентом, растворяют полученную шихту и/или суспензию в растворе азотной кислоты и полученный раствор возвращают в производственный процесс. Концентрация азотной кислоты в растворе составляет не менее 2 моль/л. Растворение осуществляют при концентрации фтор-иона не менее 15 г/л. Процесс ведут при температуре 60-100°С.

На фиг.1 представлена зависимость количества нерастворенного остатка от концентраций фтора и азотной кислоты в системе.

В качестве исходного материала для апробации предложенного способа использовали ХКПУ в виде пероксида урана UО4·Н2О (пероксиурановая кислота H2UC5·H2O). Химический состав данного сырья характеризуется значительным содержанием (до 30% мас., от массы навески) таких «проблемных» примесей, как железо, алюминий, кальций, сера, молибден.

Твердые отходы, образующиеся в процессе растворения любого урансодержащего сырья, состоят из двух основных компонентов:

- нерастворенного остатка (его количество определяется примесным составом исходного сырья и никак не зависит от концентрации азотной кислоты);

- остатки, вызванные гидролизом балластных примесей (эти остатки подвержены растворению в растворе азотной кислоты).

Следовательно, максимальное количество нерастворенного остатка образовывается при минимальном количестве свободной кислоты и максимальном количестве урана в растворе. Поэтому эксперименты проводили с отходами, выделенными из суспензии, полученной с учетом концентрации нитрата уранила в пересчете на уран 450-470 г/л и азотной кислоты 0,1-0,5 моль/л.

Полученную в результате выщелачивания ХКПУ суспензию подвергали фильтрации. Отделенный остаток сушили до постоянной массы (с целью исключения влияния остаточной влаги на изменение массы навески), затем смешивали его с фторсодержащим реагентом. Фтор-ион можно вводить в систему в виде любого водорастворимого реагента. В описываемом опыте в качестве фторсодержащего реагента использовали фторид натрия.

При смешивании нерастворенного остатка с фторсодержащим реагентом были получены образцы суспензии с конечной концентрацией фтор-иона 15, 30, 60, 80, 120 г/л.

Полученные образцы растворяли в азотной кислоте из расчета ее концентрации 0,5-8 моль/л.

На фиг.1 представлены результаты эксперимента, которые позволяют сделать вывод о том, что значительная часть нерастворенного, образующегося после выщелачивания остатка (в виде шихтованной массы (суспензии)) растворяется в растворе 2-х молярной азотной кислоты при концентрации фтор-иона 15 г/л и выше.

Для определения зависимости массы нерастворенного остатка от температуры раствора и концентрации фтора были проведены эксперименты, результаты которых представлены в таблице 1.

Таблица 1
Зависимость массы нерастворенного остатка от концентрации фтора и температуры раствора
Температура раствора, °С Масса остатка, г
Концентрация фтора в растворе, г/л
0 60 80 120
25 0,92 0,59 0,43 0,38
50 0,90 0,37 0,31 0,26
60 0,86 0,13 0,10 0,10
80 0,84 0,11 0,09 0,10
100 0,82 0,09 0,08 0,09

При определении оптимального температурного режима было установлено, что при минимальных концентрации фтор-иона (на уровне 15 г/л) и азотной кислоты (2 моль/л) наилучшие показатели достигаются при температуре 60-100°С.

Результатом растворения остатка, отделенного от продуктивного раствора, является получение раствора, пригодного для последующей экстракции, обеспечивающей получение продукта, удовлетворяющего требованиям ASTM С 788-03.

Таким образом, предложенный способ подготовки урансодержащего сырья к экстракционной переработке обеспечивает снижение потерь урана, минимизацию объемов образующихся отходов.

Отсутствие отделений фильтрации, занимающих до одной трети производственных площадей, или системы 3-7 последовательно соединенных сгустителей для противоточной декантации (по схеме прототипа) обеспечивает упрощение технологической схемы и, как следствие, увеличение ее производительности.

1. Способ подготовки урансодержащего сырья к экстракционной переработке, включающий выщелачивание урана концентрированной азотной кислотой и отделение водной фазы от нерастворенного остатка, отличающийся тем, что нерастворенный остаток смешивают с фторсодержащим реагентом, растворяют полученную шихту и/или шихту в виде суспензии в растворе азотной кислоты и полученный раствор направляют в производственный процесс на экстракцию урана.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение осуществляют при концентрации фтор-иона не менее 15 г/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация азотной кислоты в растворе составляет не менее 2 моль/л.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс растворения ведут при температуре 60-100°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам извлечения америция в виде диоксида америция из радиоактивных отходов химико-металлургического производства. Способ включает растворение отходов в концентрированной азотной кислоте, оксалатное осаждение из раствора, сушку и прокаливание оксалата америция до диоксида америция.
Изобретение относится к получению топлива для энергетических реакторов. Способ получения металлического урана включает электролиз диоксида урана в расплаве хлоридов лития и калия в электролизере с графитовым анодом и металлическим катодом и выделение металлического урана на катоде и диоксида углерода на аноде.

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а также, возможно, фосфора.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, а именно к способу извлечения ценных компонентов из продуктивных растворов переработки черносланцевых руд. Способ включает сорбцию ценных компонентов из продуктивных растворов противотоком ионитами при регулируемом pH среды и окислительно-восстановительного потенциала Eh.

Изобретение относится к области извлечения ценных веществ - алюминия, ванадия, урана, молибдена и редкоземельных металлов из черносланцевых руд. Способ переработки черносланцевых руд включает измельчение, противоточное двухстадиальное выщелачивание раствором серной кислоты при нагревании, разделение образующихся после выщелачивания пульп на обеих стадиях фильтрованием.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения редких металлов из бедных, упорных, ультрадисперсных руд. Способ переработки черносланцевых руд с извлечением редких металлов включает выщелачивание руды раствором серной кислоты с растворением редких металлов.
Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), включающей выщелачивание (растворение) концентрата и экстракцию урана с использованием трибутилфосфата (ТБФ) в углеводородном разбавителе.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из продуктивных растворов и пульп, в частности, для получения концентратов природного урана при сернокислотном подземном выщелачивании с использованием нитратно-сернокислотной десорбции сорбента.

Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано для извлечения урана из руд. .

Изобретение относится к области переработки урансодержащего сырья и может быть использовано при гидрометаллургической переработке урановых руд. .

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а также, возможно, фосфора.
Изобретение относится к технологии редких металлов, в частности к гидрометаллургии циркония и гафния. Способ разделения циркония и гафния включает получение гидроксидов циркония и гафния при температуре, не превышающей 30-35°С, обезвоживание полученных гидроксидов циркония и гафния, растворение их в азотной кислоте и последующее извлечение циркония экстракцией трибутилфосфатом из полученного раствора в противотоке, причем из ячейки в середине каскада выводят водную фазу, добавляют в нее азотную кислоту и полученный раствор вводят в следующую ступень по движению водной фазы.
Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), включающей выщелачивание (растворение) концентрата и экстракцию урана с использованием трибутилфосфата (ТБФ) в углеводородном разбавителе.
Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ) и может быть использовано в технологии переработки ХКПУ с повышенным содержанием кремния.

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ) и может быть использовано в технологии экстракционной переработки ХКПУ с повышенным содержанием кремния с целью получения ядерно-чистых материалов, пригодных для производства гексафторида урана для обогащения.

Изобретение относится к способам экстракционной переработки регенерированного урана, его очистке от бета-активного технеция-99 и может быть использовано в атомной промышленности при проведении аффинажа урана.

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано для получения солей металлов из хлоридных, сульфатных и нитратных растворов, образующихся при переработке полиметаллического сырья.
Изобретение относится к способам переработки химического концентрата природного урана. .

Изобретение относится к способу переработки концентратов природного урана и может быть использовано в технологии их переработки до оксидов урана или гексафторида урана энергетического назначения.

Изобретение относится к экстракционным методам извлечения и концентрирования ионов металлов из водных растворов и может быть использовано для выделения циркония из растворов сложного ионного состава в присутствии хлороводородной кислоты.

Изобретение относится к области очистки серебросодержащих материалов гидрометаллургическим методом, например вторичных материалов, какими являются лом и отходы некоторых видов микроэлектроники.
Наверх