СПОСОБ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УРАНОВЫХ РУД Российский патент 2000 года по МПК C01G43/00 

Изобретение относится к области гидрометаллургической переработки урановых руд и может быть использовано на предприятиях по добыче и переработке урановых руд. Известен способ гидрометаллургической переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение сырья, сгущение рудных пульп, сернокислотное выщелачивание при pH 0,8 - 1,0 с использованием в качестве окислителя двуокиси марганца, корректировку pH аммиаком до значения 1,2 - 1,8, сорбцию урана из пульп ионообменной смолой, десорбцию урана с насыщенной ионообменной смолы сернокислыми растворами, экстракцию урана из десорбатов органической смесью, осаждение урана из реэкстракта аммиаком при pH 7 (Скороваров Д.И. и др. Гидрометаллургическая переработка уранового сырья. М. :Атомиздат, 1997, с 111-112).

К недостаткам данного способа относится повышенный расход серной кислоты на стадии выщелачивания и низкая селективность процесса сорбции.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ гидрометаллургической переработки урановых руд, включающий дробление и мокрое измельчение сырья, сгущение рудных пульп, сернокислотное выщелачивание при pH 4,2-2,2 в присутствии окислителя, противоточную сорбцию урана из пульпы ионообменной смолой, десорбцию урана с насыщенной ионообменной смолы серноазотнокислыми растворами, экстракцию урана из десорбатов органической смесью, твердофазную реэкстракцию урана растворами карбоната аммония с осаждением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (патент РФ N 2094512, зарегистрирован 27.10.1997 г.).

Главным недостатком известного способа является высокая нагрузка по урану на сорбционно-десорбционный передел вследствие того, что переработка всего перешедшего в раствор на стадии выщелачивания урана осуществляется с использованием сорбции ионообменными смолами. Это обстоятельство обуславливает увеличение себестоимости получения готовой продукции, поскольку сорбционно-десорбционный передел является вторым по затратам переделом гидрометаллугрической переработки урановых руд.

Предложен способ гидрометаллургической переработки урановых руд, включающий дробление и мокрое измельчение сырья, сгущение рудных пульп, сернокислотное выщелачивание при pH 4,2 - 2,2 в присутствии окислителя, противоточную сорбцию урана из пульпы ионообменной смолой, десорбцию урана с насыщенной ионообменной смолы серноазотнокислыми растворами, экстракцию урана из десорбатов органической смесью, твердофазную реэкстракцию урана растворами карбоната аммония с осаждением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната, отличающийся тем, что из руды, подаваемой на гидрометаллургическую переработку, при помощи порционной радиометрической сортировки выделяют богатую фракцию (с содержанием урана > 0,4%), осуществляют отдельную подготовку рудной пульпы и сернокислотное выщелачивание урана при избыточной кислотности 10-40 г/л, пульпу после выщелачивания подают на фильтрацию, фильтрат направляют на экстракцию урана, а кек после фильтрации без дополнительной отмывки подают на стадию выщелачивания в пульпу обедненной (с содержанием урана < 0,4%) фракции руды, перерабатываемой по известному способу.

Предлагаемый способ позволяет существенно снизить нагрузку по урану на сорбционно-десорбционный передел, вследствие этого обеспечить снижение затрат на переработку урановых руд. Технический результат изобретения достигается делением потока перерабатываемой руды на богатую и бедную фракции, раздельной переработкой фракций руды с выщелачиванием богатой фракции при повышенной избыточной кислотности, фильтрацией пульпы после выщелачивания богатой фракции руды с подачей фильтрата, минуя сорбционно-десорбционный передел, на экстракцию, а кека без дополнительной отмывки в пульпу выщелачивания бедной фракции руды. Помимо снижения затрат на переработку урановых руд предложенный способ обеспечивает повышение извлечения урана в раствор за счет выщелачивания богатой фракции руды при более высокой избыточной кислотности в жидкой фазе пульпы. Увеличения удельного расхода серной кислоты при этом не наблюдается, поскольку увеличение расхода кислоты на стадии выщелачивания богатых по урану руд компенсируется снижением расхода на сорбционно-десорбционном переделе.

Далее приводятся примеры ведения процессов вскрытия урановых руд по предлагаемой технологии в сравнении с известным способом.

Разделение урановой руды текущей добычи на потоки с различным содержанием урана возможно методом порционной радиометрической сортировки. Порционной радиометрической сортировкой урановых руд подземной добычи было установлено качественное и количественное распределение урана, приведенное в табл. 1.

Приведенные данные показывают, что из всей массы урановых руд радиометрической сортировкой можно выделить 13% богатой руды, в которой содержится 39% добываемого урана.

Для проведения лабораторных опытов были отобраны пробы руды с содержанием урана 0,600% и 0,170% весовых.

Отобранные пробы руд измельчали до крупности 0,1 мм, после чего готовили пульпу путем смешения руды с водой в весовом соотношении твердой и жидкой фаз (т:ж) - 1:1,8.

В первом опыте для приготовления пульпы готовили шихту из отобранных проб руды в соотношении 15% богатой руды (с содержанием урана 0,600%) и 85% рядовой руды (с содержанием урана 0,170%), таким образом содержание урана в шихте руд составило 0,234%. Выщелачивание вели в течение 3 часов, при pH 2,4, в присутствии окислителя - природной двуокиси марганца, дозируемой из расчета 10 кг двуокиси марганца на 1 тонну руды. Нагрев пульпы осуществляем с помощью водяной бани, перемешивание проводили сжатым воздухом. Основные показатели выщелачивания шихты руд приведены в табл. 2.

Во втором опыте выщелачивание богатой и бедной руды вели раздельно.

Выщелачивание богатой фракции урановой руды вели при избыточной кислотности 30 г/л в течение 3 часов, после чего пульпу фильтровали. Кек после фильтрации с содержанием влаги 6% подавали в подкисленную пульпу бедной руды, после чего вели выщелачивание при pH 2,4 в течение 3 часов. Соотношение долей богатой и бедной фракций руд устанавливали 15:85. Результаты опыта проведены в табл. 2.

Из приведенных результатов следует, что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет не только на 0,8% повысить извлечение урана из руды, но и получить богатые по урану растворы (3,266 г/л), которые можно перерабатывать методом экстракции. В богатых растворах содержится ≈A 40% урана, извлекаемого на выщелачивании при переработке шихты руд. Таким образом, нагрузка по урану на сорбционно-десорбционный передел, являющийся вторым по затратам после выщелачивания переделом, снижается на 40%. С учетом утилизации повышенной избыточной кислотности растворов вышелачивания богатых руд после подачи рафинатов экстракции на выщелачивание бедных руд и снижения расхода серной кислоты на проведение сернокислотной регенерации насыщенных ионообменных смол предлагаемый способ позволяет сохранить суммарный расход серной кислоты, одинаковый с достигнутым по известному способу.

Была проведена серия опытов по определению зависимости извлечения урана в жидкую фазу пульпы от содержания урана в исходной руде при выщелачивании в режимах с различной избыточной кислотностью. Результаты опытов приведены в табл. 3.

Приведенные в табл. 3 данные показывают, что в области рядовых по содержанию урана руд выщелачивание при pH 2,5 обеспечивает извлечение урана на 3,4-4,0% ниже, чем в режимах с повышенной кислотностью, разница в извлечении при выщелачивании богатых руд составляет 4,5 - 6,7%. Значительное увеличение извлечения урана в жидкую фазу пульпы при выщелачивании богатых руд в режиме с повышенной избыточной кислотностью позволяет существенно снизить потери урана при выщелачивании богатых руд и обуславливает преимущество предлагаемого способа.

В целом полученные результаты показывают, что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет улучшить технико-экономические показатели гидрометаллургической переработки урановых руд.

Использование: на предприятиях по переработке урановых руд. Технический результат: повышение извлечения урана, снижение затрат на переработку урановых руд. Из руды, подаваемой на гидрометаллургическую переработку, при помощи порционной радиометрической сортировки выделяют богатую фракцию с содержанием урана > 0,400%. Осуществляют ее дробление, мокрое измельчение и сгущение пульпы. Проводят сернокислотное выщелачивание урана при избыточной кислотности 10-40 г/л. Пульпу после выщелачивания подают на фильтрацию. Фильтрат направляют на экстракцию урана. Кек после фильтрации, без дополнительной отмывки, подают на стадию выщелачивания обедненной фракции руды. Это выщелачивание проводят при рН 4,2-2,2. Затем проводят противоточную сорбцию урана из пульпы ионообменной смолой, десорбцию урана с насыщенной ионообменной смолы серноазотнокислыми растворами, экстракцию урана из десорбатов органической смесью, твердофазную реэкстракцию урана растворами карбоната аммония с осаждением кристаллов амонийуранилкарбоната. 3 табл.

Способ гидрометаллургической переработки урановых руд, включающий дробление и мокрое измельчение сырья, сгущение рудной пульпы, сернокислотное выщелачивание в присутствии окислителя, противоточную сорбцию урана из пульпы ионообменной смолой, десорбцию урана с насыщенной ионообменной смолы серноазотнокислыми растворами, экстракцию урана из десорбатов органической смесью, твердофазную реэкстракцию урана, отличающийся тем, что из исходного сырья порционной радиометрической сортировкой выделяют богатую фракцию с содержанием урана более 0,4%, осуществляют ее дробление, мокрое измельчение, сгущение полученной пульпы, проводят сернокислотное выщелачивание урана при избыточной кислотности 10 - 40 г/л, пульпу после выщелачивания фильтруют с получением фильтрата и кека, фильтрат направляют на экстракцию урана, а кек без дополнительной отмывки подают на стадию сернокислотного выщелачивания обедненной фракции руды с содержанием урана менее 0,4%, после чего проводят выщелачивание при pH 4,4 - 2,2.