Процесс извлечения урана в циклах "смола в пульпе" (rip) при повышенных значениях ph



Процесс извлечения урана в циклах смола в пульпе (rip) при повышенных значениях ph
Процесс извлечения урана в циклах смола в пульпе (rip) при повышенных значениях ph

 


Владельцы патента RU 2608862:

МИНТЕК (ZA)

Изобретение относится к способу извлечения урана из кремнийсодержащей пульпы. Способ заключается в том, что проводят выщелачивание кремнийсодержащей пульпы серной кислотой при рН<2. Затем рН полученной пульпы повышают до 3,5. Далее извлекают уран с применением методов ионного обмена. Техническим результатом является получение более чистого элюата для производства урана. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к извлечению урана из кремнийсодержащей низкосортной урановой пульпы, выщелоченной серной кислотой.

[0002] Типичный процесс извлечения урана из низкосортной руды включает выщелачивание руды серной кислотой при атмосферном давлении до значения рН, равного в общем случае от 1,0 до 2,0. Уран извлекают из получившегося продуктивного раствора выщелачивания (ПРВ), используя анионообменную (IX) смолу или цикл анионного обмена либо цикл экстракции растворителем (SX). Согласно одному из подходов твердые вещества отделяют от неосветленного ПРВ и уран извлекают в псевдоожиженном слое системы IX. В альтернативном варианте ПРВ осветляют, а затем извлекают уран с применением системы IX с неподвижным слоем или системы SX жидкостной экстракции.

[0003] Использование анионообменной технологии IX извлечения урана из ПРВ, получаемого в результате выщелачивания серной кислотой, сопряжено с проблемой загрязнения диоксидом кремния.

[0004] Загрязнение диоксидом кремния вызывает:

(a) уменьшение скорости адсорбции и элюирования - факторы, которые следует учитывать при проектировании установки для извлечения урана;

(b) повышенные потери смолы - вызваны тем, что при увеличении количества диоксида кремния в смоле выше определенного уровня смола становится хрупкой;

(c) необходимость щелочной регенерации, приводящая к разупрочнению смолы, вызванному осмотическим шоком; и

(d) увеличение капитальных и операционных расходов, связанных с пониженной равновесной активностью смолы при ее загрязнении диоксидом кремния выше определенного уровня.

[0005] Задачей настоящего изобретения является преодоление, по меньшей мере до некоторой степени, вышеуказанной проблемы загрязнения диоксидом кремния.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В настоящем изобретении предложен способ извлечения урана из кремнийсодержащей пульпы, включающий следующие стадии:

(a) выщелачивание пульпы серной кислотой до значения рН, равного в общем случае от 1,0 до 2,0, с получением продуктивного раствора выщелачивания (ПРВ) или пульпы;

(b) после завершения стадии (а) увеличение величины рН ПРВ или пульпы до по меньшей мере 2,5-3,5; и

(c) после стадии (b) извлечение урана из неосветленного ПРВ или пульпы путем ионного обмена.

[0007] Предпочтительно на стадии (b) величину рН повышают до примерно 3,5.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Настоящее изобретение дополнительно описано с помощью примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:

На Фиг. 1 графически показана зависимость между временем гелеобразования (полимеризации) диоксида кремния (в логарифмической шкале) от значения рН.

На Фиг. 2 приведены равновесные изотермы адсорбции урана при различных значениях рН.

На Фиг. 3 приведена блок-схема способа в соответствии с заявленным изобретением.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Сразу после выщелачивания диоксид кремния находится в виде монокремниевой кислоты в кислом растворе. Когда со временем пересыщенный раствор, содержащий монокремниевую кислоту, теряет активность, диоксид кремния полимеризуется или превращается в гель и осаждается.

[0010] На Фиг. 1 на логарифмической шкале изображен график зависимости времени гелеобразования или полимеризации от величины рН. Диоксид кремния наиболее стабилен в кислом растворе при величине рН примерно от 2,0 до 2,5, т.к. для его полимеризации требуется больше времени. Как было отмечено выше в описании изобретения, обычно уран выщелачивают при величине рН от 1,0 до 2,0. При этих значениях рН диоксид кремния менее стабилен, склонен к полимеризации и быстрее осаждается из кислого раствора.

[0011] Когда ионообменный процесс используют для извлечения урана из ПРВ или пульпы, по-прежнему наблюдается полимеризация диоксида кремния, и диоксид кремния склонен осаждаться на полимере IX. Таким образом, загрязнение диоксидом кремния становится более сильным, когда операцию извлечения урана проводят при величинах рН, выходящих за пределы оптимальной области стабильности диоксида кремния.

[0012] После извлечения урана отработанную жидкость или пульпу обычно нейтрализуют. Поэтому увеличение значения рН перед адсорбцией урана не ведет к дополнительному расходованию реагента. Этот фактор послужил толчком к созданию способа в соответствии с заявленным изобретением, показанного на блок-схеме на Фиг. 3.

[0013] В соответствии с Фиг. 3 кремнийсодержащую низкосортную урановую руду 10 выщелачивают на стадии 12 серной кислотой 14 при конечном значении рН от 1,0 до 2,0 с получением продуктивного раствора выщелачивания (ПРВ) или пульпы 16.

[0014] На следующей стадии 18 путем добавления извести, известняка или любого иного нейтрализующего реагента значение рН ПРВ увеличивают до значения в диапазоне от более 2,5 до 3,5 и предпочтительно находящегося у верхней границы указанного диапазона.

[0015] Полученный раствор затем подвергают извлечению по способу «смола в пульпе» (RIP, resin in pulp) на стадии 20 с получением урана 22 и отходов 24. На стадии 20 можно использовать систему псевдоожиженного слоя IX, либо, как уже отмечалось, раствор ПРВ можно осветлить, после чего уран извлекают с помощью системы IX с неподвижным слоем.

[0016] В предлагаемом изобретении ожидаемым недостатком способа является возможная потеря урана в процессе регулировки значения рН либо когда значение рН превышает целевое значение. Однако было обнаружено, что если соосаждаемый в этом случае уран привести в контакт со смолой в системе псевдоожиженного слоя или в пульпе, то такой «созагружаемый» уран извлекается на смоле. В случае системы с неподвижным слоем указанный соосажденный уран можно отфильтровать, а получившиеся твердые вещества затем направляют обратно в урановый щелок.

[0017] Преимущества изобретения были подтверждены путем проведения сравнительных испытаний на одной и той же урансодержащей пульпе при значениях рН, равных 1,7 и 3,5 соответственно. Преимущества работы при повышенном уровне рН включают в себя следующее.

1. Увеличение адсорбции урана

1.1. Количество стадий адсорбции можно значительно уменьшить, поскольку скорость загрязнения смолы диоксидом кремния становится существенно ниже и, таким образом, адсорбцию можно проводить на смоле, загрязненной диоксидом кремния до относительно низких уровней. В результате получается более благоприятная равновесная изотерма экстракции.

1.2. Поскольку изменяется вид комплекса сульфата урана, то появляется возможность получать более высокие значения емкости смолы. В результате снижается объемный расход смолы, а также снижается необходимый для работы установки запас смолы, и можно работать при меньших циклах нисходящего элюирования, жидкостной экстракции и осаждения.

1.3. Имеется значительное снижение капитальных (САРЕХ) и операционных (ОРЕХ) расходов благодаря улучшенным характеристикам адсорбции и, следовательно, сниженным значениям необходимого запаса и объемного расхода смолы.

2. Снижение скорости накопления диоксида кремния

2.1. Как показано на прилагаемой Фиг. 2, при значении рН, равном 1,7, диоксид кремния накапливался на смоле со скоростью, составлявшей около 0,5 г/л/ч. Однако при рН, равном 3,5, скорость накопления диоксида кремния была значительно ниже и составляла порядка 0,05 г/л/ч для конкретной пульпы и рассматриваемых эксплуатационных условий.

2.2. Снижение скорости накопления диоксида кремния уменьшает или полностью устраняет необходимость в регенерации смолы и, следовательно, минимизирует разрушение смолы, обусловленное осмотическим шоком. Это снижает операционные расходы.

3. Уменьшение осаждения примесей

3.1. Наблюдается снижение совместной загрузки примесей в смолу, таких как железистые и циркониевые примеси, которые сопутствуют осаждению урана на смолу, так как эти примеси обычно эффективно осаждаются при значении рН больше 3,0. Это позволяет получать более чистый элюат для производства урана, что снижает требования к очистке.

1. Способ извлечения урана из кремнийсодержащей пульпы, включающий следующие стадии:

(a) выщелачивание пульпы серной кислотой при конечном значении рН от 1,0 до 2,0 с получением продуктивного раствора выщелачивания (ПРВ) или пульпы,

(b) после стадии (а) увеличение значения рН указанного ПРВ или пульпы до значения в пределах от 2,5 до 3,5 и

(c) после стадии (b) извлечение урана из неосветленного ПРВ или пульпы с использованием ионного обмена.

2. Способ по п.1, в котором на стадии (b) значение рН увеличивают до величины примерно 3,5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для производства урановых концентратов в технологии природного урана и оборотного ядерного топлива.

Изобретение относится к способу выделения америция из жидких радиоактивных отходов с отделением его от редкоземельных металлов. Способ включает совместную экстракцию америция и редкоземельных металлов из азотнокислого радиоактивного раствора раствором нейтрального органического экстрагента в полярном фторорганическом растворителе, промывку насыщенной металлами органической фазы, селективную реэкстракцию америция.

Изобретение относится к способу и устройству для приведения в контакт двух несмешивающихся жидкостей. Способ приведения в контакт без смешивания первого вещества, состоящего из металла или сплава металлов, в жидком состоянии, и второго вещества, состоящего из соли или смеси солей, в жидком состоянии, в котором: помещают первое вещество в твердом состоянии в первый контейнер, приводят в контакт первый контейнер со вторым веществом в твердом состоянии, находящимся во втором контейнере, подвергают первый и второй контейнеры воздействию электромагнитного поля, первое вещество в жидком состоянии приходит в движение, второе вещество в твердом состоянии начинает плавиться под действием потока тепла от первого контейнера, второе вещество в жидком состоянии приходит в движение, первое вещество в жидком состоянии остается в контакте со вторым веществом в жидком состоянии в течение периода времени, извлекают первый контейнер из второго вещества в жидком состоянии, охлаждают первый контейнер до тех пор, пока первое вещество не вернется в твердое состояние.

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения радионуклидов, а именно к способу извлечения микроконцентраций урана из водных растворов. Способ проводят путем сорбции с использованием тонкослойного неорганического сорбента на основе гидроксида металла, осажденного на природное органическое вещество.
Изобретение относится к гидрометаллургии урана. Способ извлечения урана из урансодержащей руды включает выщелачивание руды сернокислым выщелачивающим раствором с окислителем, содержащим надсерную кислоту.

Изобретение относится к способу извлечения урана из маточного раствора. Способ включает получение функционализированной аминофосфоновой смолы и маточного раствора, содержащего хлорид и уран.

Группа изобретений относится к переработке израсходованных ядерных топлив. Отделяют америций от других металлических элементов, присутствующих в кислотной водной фазе или в органической фазе, путем образования комплекса америция с водорастворимым производным этилендиамина.

Изобретение относится к области гидрометаллургии урана и его соединений и может быть использовано в технологии переработки урансодержащих материалов, а именно отходов уранового производства с низким (менее 3 мас.%) содержанием урана и с высоким (до 15 мас.%) содержанием кремния.
Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки руд и может быть использовано для извлечения урана из рудных материалов подземным (ПВ) выщелачиванием.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения урана из растворов радиохимических производств. Способ сорбционного извлечения урана из фторсодержащих растворов на хелатообразующих ионитах с аминофосфоновыми группами представляет собой сорбцию урана при соотношении фаз ионит:раствор, равном 1:2,5 - 1:1000, и содержании фтора 5 - 20 г/л, обеспечивая соотношение F-:H2SO4 = 1 - 0:4 добавлением к раствору серной кислоты.

Изобретение относится к способу переработки растворов после карбонатного вскрытия вольфрамовых руд. Способ включает извлечение вольфрама из раствора после карбонатного выщелачивания в фазу органического анионита, извлечение вольфрама из анионита в водный продуктивный раствор с получением из него паравольфрамата аммония, возвращение растворов после извлечения вольфрама на автоклавное разложение.

Изобретение относится к извлечению скандия и редкоземельных элементов (РЗЭ) из красных шламов. Распульповку красного шлама проводят при рН=0,5-1.

Изобретение относится к способу получения паравольфрамата аммония из вольфрамового концентрата. Способ включает автоклавное содовое выщелачивание вольфрамового концентрата, регенерацию содового раствора и возвращение его на выщелачивание, концентрирование вольфрама с помощью ионного обмена на твердом анионите, регенерацию анионита десорбцией и получение паравольфрамата аммония из десорбата.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, а именно к способу сорбционного извлечения селена, теллура и мышьяка из растворов. Сущность способа заключается во введении растворимых соединений индия в раствор извлекаемых элементов перед сорбцией.
Изобретение относится к получению нанодисперсного сорбента металлов и к использованию полученного сорбента для интенсификации процесса сорбции и может быть применено в гидрометаллургии благородных металлов.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для извлечения и регенерации серебра из азотнокислых растворов. Способ извлечения серебра из технологических азотнокислых растворов, содержащих серебро до 0,5-8 г/л и азотную кислоту до 2-10 г/л, осуществляют на твердофазном платиновом катализаторе.

Заявляемый способ относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из растворов, и может быть использован в технологии получения концентратов редкоземельных элементов.

Изобретение относится к способу извлечения урана из маточного раствора. Способ включает получение функционализированной аминофосфоновой смолы и маточного раствора, содержащего хлорид и уран.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ), и может быть использован в технологии хроматографического разделения лютеция и иттербия.

Изобретение относится к области химической технологии утилизации высокорадиоактивных растворов, получаемых при переработке облученного ядерного топлива, а именно к составам экстракционно-хроматографических материалов импрегнированного типа для селективного выделения и очистки прометия-147 от сопутствующих РЗЭ из азотнокислых растворов, которые состоят из двух компонентов при следующем содержании: 1-50 мас.% фосфорилподанда - производного 1,5-бис[2-(оксиалкоксифосфорил)-4-(этил)]фенокси-3-оксапентана формулы , где R представляет собой алкил C3-C12, и 99-50 мас.% макропористого сферически гранулированного сополимера стирола с дивинилбензолом с размером гранул 40-400 мкм.

Изобретение относится к области аналитической химии платиновых металлов, может быть использовано для разделения платины и железа в солянокислых растворах с использованием селективного ионита комплексообразующего типа Purolite S985. Способ включает сорбцию платины (II, IV) и железа (III) и последующую десорбцию этих ионов из растворов. Сорбцию проводят в статических условиях путем насыщения навески ионита раствором в течение 6 ч. При этом происходит переход платины (II, IV) и железа (III) в фазу ионита. Десорбцию железа проводят 0,01 М раствором HCl при pH=2 в течение 6 ч при температуре 50°C. Десорбцию платины проводят раствором тиомочевины в течение 6 ч при температуре 18°C. Железо и платина десорбируются на разных этапах эксперимента. Техническим результатом является отделение платины от железа, увеличение степени извлечения ионов металлов, уменьшение трудоемкости процесса разделения. 1 ил., 2 табл., 4 пр.
Наверх