Заявляемый ионит относится к сорбционной гидрометаллургии урана и может быть использован для извлечения урана из растворов и пульп.
Известны пиридиниевые иониты для сорбции урана из сернокислых растворов и пульп на основе сополимеров стирола и ДВБ: АМП, АМП-п и АМП-1 (Справочник «Ионообменные материалы для процессов гидрометаллургии, очистки сточных вод и водоподготовки». Под ред. акад. Б.Н.Ласкорина. М., ВНИИХТ, 1989; Справочник по геотехнологии урана. Под ред. Д.И.Скороварова. М.: Энергоатомиздат, 1997, с.385-404; Ю.В.Нестеров. Иониты и ионообмен. Сорбционная технология при добыче урана и других металлов методом подземного выщелачивания. М., 2007, с.39-40, с.233-316). Кроме того, известны винилпиридиновые иониты для сорбции урана на основе сополимеров 2-метил-5-винилпиридина и ДВБ:ВП-1Ап, ВП-3Ап, ВП-4Ап (Б.Н.Ласкорин, Г.Н.Никульская, К.Ф.Перелыгина. Аниониты на основе винилпиридинов // Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. М.: вып. НИИПМ. 1977, №16, с.16-19; Справочник «Ионообменные материалы для процессов гидрометаллургии, очистки сточных вод и водоподготовки». Под редакцией акад. Б.Н.Ласкорина. М., ВНИИХТ, 1989; Химия урана. Под ред. Б.Н.Ласкорина. М.: Наука, 1981, с.58-63).
К недостаткам вышеуказанных ионитов относятся недостаточно высокая весовая (мг/г) и объемная (мг/см3) емкости по урану, необходимость использования для десорбции урана высококонцентрированных растворов кислот и солей. Это приводит к большому расходу сорбентов и реагентов при переработке сернокислых растворов и пульп и в целом - к снижению эффективности этого процесса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату при использовании является пиридиниевый ионит на основе сополимера стирола и дивинилбензола марки АМП, который применяется для сорбции урана из растворов и пульп (Химия урана. Под ред. Б.Н.Ласкорина. М.: Наука, 1981, с.58-63).
Недостатками этого ионита являются:
- сравнительно невысокая емкость по урану;
- большая продолжительность контакта насыщенного ураном ионита с раствором элюента, например сернокислым раствором селитры, на операции десорбции урана;
- большой объем (выход) товарной фракции десорбата;
- сравнительно высокая остаточная емкость ионита по урану после его десорбции.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат достигается тем, что в состав пиридиниевого сополимера долнительно вводят метакриловую кислоту в количестве 3,0-6,0 мас.%, причем ее вводят в ионит на стадии получения сополимера и/или путем обработки сополимера смесями дозированных количеств исходных мономеров с последующей полимеризацией продуктов обработки сополимера.
Заявляемый ионит получают следующим образом.
Низкосшитый стирольный или акрилатно-стирольный сополимер, являющийся исходной (базовой) полимерной матрицей, получают суспензионной сополимеризацией в среде водного раствора картофельного крахмала мономерной смеси, состоящей из стирола, технического дивинилбензола (ДВБ), этилстирола (ЭС), инициатора полимеризации перекиси бензоила (ПБ) и порообразователя, или мономерной смеси, включающей стирол, ДВБ, ЭС, ПБ, порообразователь и метакриловую кислоту (МАК).
Полученную базовую матрицу обрабатывают смесью дозированных количеств стирола, ДВБ, ЭС, ПБ и МАК и продукт обработки подвергают вторичной полимеризации в определенных условиях. Такая обработка базовой матрицы с последующей полимеризацией продукта обработки может осуществляться одно- или двукратно.
Дальнейшие стадии получения пиридиниевого ионита заключаются в хлорметилировании сополимеров стирола, ДВБ и МАК и аминировании хлорметилированных сополимеров пиридином.
Полученный ионит после перевода в SO4-форму используется для сорбции урана.
Пример 1. Для сорбции урана из сернокислого продуктивного раствора подземного выщелачивания (ПВ), содержащего, г/л: 0,05 урана; 1,3 железа (Fe2++Fe3+); 0,2 кальция; 0,08 магния; 0,07 кремния; 2,1 алюминия; 3,7 серной кислоты, используют пиридиниевые иониты с различным содержанием МАК в полимерной матрице. Для сравнения сорбцию урана из того же раствора ведут пиридиниевым анионитом АМП, не содержащим в сополимере МАК (прототип). Сорбцию урана ведут в статических условиях, контактируя иониты в SO4-форме с раствором в течение 20 ч при постоянном механическом перемешивании, соотношении объемов раствора и ионита 3000:1 и температуре 18-20°С. Затем ионит отделяют от раствора, промывают водой, сушат при температуре 80 -85°С. В сухих ионитах после их разложения методом «мокрого сжигания» определяют содержание урана. Данные по весовой (мг/г) и объемной (мг/мл) емкостям испытанных ионитов приведены в табл.1.
Весовая емкость по урану (мг/г) заявляемого ионита Россион с содержанием МАК в сополимере 3,0-6,6 мас.% превышает емкость прототипа. В то же время объемная емкость прототипа (мг/см3), которая определяет параметры технологического процесса сорбции урана, заметно ниже объемной емкости заявляемого ионита с содержанием МАК 3,0-6,0 мас.%. Увеличение содержания МАК свыше 6,0 мас.% приводит к значительному увеличению удельного объема набухшего в перерабатываемом растворе ионита и вследствие этого к резкому снижению его объемной емкости, что неприемлемо для технологических целей.
Аналогичные результаты получены при сорбции урана заявляемым ионитом из сернокислой пульпы от выщелачивания урановых руд, содержащих, г/л: 1,0 урана; 0,23 кремния; 4,0 железа (II); 3,5 железа (III); 0,2 кальция; 2,0 алюминия; 0,5 магния и имеющих рН 1,7. Сорбцию вели в статическом режиме в вышеописанных условиях.
Полученные данные приведены ниже (табл.2).
611
Таким образом, введение в состав полимерной матрицы пиридиниевого ионита метакриловой кислоты в количестве 3,0-6,0 мас.% позволяет повысить весовую и объемную емкости ионита по урану при сорбции его как из растворов, так и из пульп, улучшить показатели сорбционного процесса, снизить единовременную загрузку ионита и уменьшить количество сорбционных аппаратов.
Введение МАК в состав заявляемого ионита позволяет не только повысить его емкость по урану, но и улучшить технологические параметры процесса десорбции урана с ионита в сравнении с прототипом.
Пример 2. С образцов заявляемого ионита, насыщенного ураном из продуктивного раствора ПВ вышеуказанного состава, в динамических условиях ведут десорбцию урана, пропуская десорбирующий раствор через слой ионита высотой 0,5 м в колонке со скоростью 1 объем раствора к объему сорбента в час при температуре 20°С. Вытекающий из колонки десорбат отбирают фракциями по 0,5 объема к объему сорбента в колонке и определяют в каждой фракции содержание урана. По полученным данным строят выходную кривую десорбции урана, по которой определяют ориентировочный выход (объем) товарной фракции десорбата и ожидаемую концентрацию урана.
В качестве десорбирующего раствора используют 10-процентный раствор аммиачной селитры с добавкой 1% серной кислоты (100 г/л NH4NO3+10 г/л H2SO4).
В аналогичных условиях ведут десорбцию урана тем же раствором с прототипа - пиридиниевого ионита АМП.
Полученные данные представлены в табл.3.
мг/см3
Судя по приведенным данным, заявляемый ионит в сравнении с прототипом обладает значительно лучшими десорбционными характеристиками, что обеспечивает:
- лучшую кинетику десорбции урана;
- меньшую остаточную емкость по урану после десорбции;
- меньший объем (выход) товарной фракции десорбата;
- более высокую концентрацию урана в товарном десорбате.
Все вышеперечисленное позволяет в целом улучшить технико-экономические показатели сорбционно-десорбционного процесса извлечения урана из раствора:
- снижение единовременной загрузки ионита и его расхода;
- сокращение расхода реагентов на десорбцию урана;
- уменьшение количества технологического оборудования.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ СОРБЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ РАСТВОРОВ И ПУЛЬП | 2002 |
|
RU2226177C2 |
СПОСОБ СОРБЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ И ПУЛЬП | 2001 |
|
RU2217380C2 |
СПОСОБ СОРБЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ И ПУЛЬП | 1999 |
|
RU2159216C1 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕНИЯ ИЗ УРАНСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ | 2012 |
|
RU2523892C2 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕНИЯ ИЗ УРАНОВЫХ РАСТВОРОВ | 2016 |
|
RU2627838C1 |
СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ И ПУЛЬП | 2004 |
|
RU2259412C1 |
АНИОНИТ СМЕШАННОЙ ОСНОВНОСТИ ДЛЯ СОРБЦИИ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ЦИАНИДНЫХ РАСТВОРОВ И ПУЛЬП | 2010 |
|
RU2435792C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКОРЕГЕНЕРИРУЕМОГО ИОНИТА | 2012 |
|
RU2493915C1 |
СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ УРАНА ИЗ РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ | 2009 |
|
RU2404126C2 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА, МОЛИБДЕНА И ВАНАДИЯ | 2001 |
|
RU2211253C2 |
Настоящее изобретение относится к сорбционной гидрометаллургии урана. Описан пиридиниевый ионит на основе сополимера стирола и дивинилбензола для сорбции урана из растворов и пульп, отличающийся тем, что в состав исходной полимерной матрицы ионита дополнительно вводят метакриловую кислоту в количестве 3,0-6,0 мас.%. Технический результат - ионит, обладающий улучшенными десорбционными характеристиками, улучшение технико-экономических показателей сорбционно-десорбционного процесса извлечения урана из раствора. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
1. Пиридиниевый ионит на основе сополимера стирола и дивинилбензола для сорбции урана из растворов и пульп, отличающийся тем, что в состав исходной полимерной матрицы ионита дополнительно вводят метакриловую кислоту в количестве 3,0-6,0 мас.%.
2. Пиридиниевый ионит по п.1, отличающийся тем, что метакриловую кислоту в ионит вводят на стадии получения сополимера и/или путем обработки сополимера смесями дозированных количеств исходных мономеров с последующей полимеризацией продуктов обработки сополимера.
Химия урана | |||
Под ред | |||
Б.Н.ЛАСКОРИНА | |||
- М.: Наука, с.58-63 | |||
GB 1403906 А, 28.08.1975 | |||
Способ получения анионита | 1974 |
|
SU498318A1 |
СПОСОБ СОРБЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ РАСТВОРОВ И ПУЛЬП | 2002 |
|
RU2226177C2 |
JP 4239006 A, 26.08.1992. |
Авторы
Даты
2010-04-10—Публикация
2008-09-29—Подача