СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УРАНОВЫХ РУД Российский патент 2011 года по МПК C22B60/02 C22B3/26 

Изобретение относится к области переработки урансодержащего сырья и может быть использовано при гидрометаллургической переработке урановых руд, в частности комплексной переработки руд месторождения Эльконское плато Эльконского урановорудного района.

Известен способ переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение руды, выщелачивание серной кислотой с добавлением хлората натрия в качестве окислителя. Пульпа после выщелачивания проходит классификацию, противоточную декантацию с добавкой флокулянта и урановый раствор, после осветления на фильтрах направляется на экстракцию. Экстракция проводится 2,5%-ным раствором «Аламина 336» в керосине с добавкой 2,5% изодецилового спирта. Реэкстракцию урана ведут раствором NaCl. Далее следуют аммиачное осаждение, сгущение, фильтрация и специальная промывка от иона хлора. Высушенный и упакованный продукт содержит более 80% U₃O₈ [Громов Б.В. Введение в технологию урана. М.: МХТИ им. Менделеева, 1972, с.123-125].

К недостаткам данного способа извлечения урана на стадии экстракции третичным амином следует отнести необходимость введения эквимолярной добавки высокомолекулярных спиртов для предотвращения образования третьей фазы, возможность применения только в области концентрации серной кислоты 10-30 г/л, отрицательное влияние нитрат-ионов на извлечение урана.

Также известен способ извлечения урана из растворов после выщелачивания экстракцией раствором Д2ЭГФК в керосине (Dapex-процесс). В качестве синергетной добавки и модификатора в раствор добавляют ТБФ. Перед экстракцией железо в растворе восстанавливают до двухвалентного, чтобы предотвратить его экстракцию вместе с ураном. Уран извлекают из органической фазы реэкстракцией 10%-ным раствором соды. Затем реэкстракт подкисляют серной кислотой и осаждают уран аммиаком [Ритчи Г.М., Эшбрук А.В. Экстракция. Принципы и применение в металлургии. Под редакцией Ласкорина Б.Н., М.: «Металлургия», 1983, с.256-257].

Недостатками известного способа являются низкая селективность извлечения урана и необходимость операции восстановления железа до Fe²⁺.

Наиболее близким аналогом по назначению и совокупности существенных признаков является патент RU 2239668 С2 (МПК С22В 60/02, 20.04.2004), в котором раскрыт способ переработки урановых руд, включающий дробление и измельчение руды, сернокислотное выщелачивание, сорбционное извлечение урана ионообменными смолами, экстракционное извлечение урана из десорбата с очисткой урана от примесей, с использованием в качестве экстрагента смеси экстрагентов, реэкстракцию урана раствором углеаммонийных солей с получением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), фильтрование и прокаливание полученных кристаллов АУТК до получения закись-окиси урана.

К недостаткам этого способа извлечения урана следует отнести:

наличие дополнительной операции - обработки насыщенной смеси экстрагентов концентрированными урановыми растворами для донасыщения, периодичность операции получения концентрированных урановых растворов, наличие в технологической схеме дополнительной операции концентрирования урана - сорбционного извлечения ионообменными смолами.

Техническим результатом предлагаемого способа является:

- получение готовой продукции в виде закись-окиси урана высокого качества, отвечающей отечественным требованиям по ТУ 95.1981-2009 на закись-окись (U₃O₈);

- применение предлагаемой смеси экстрагентов повышает эффективность технологии извлечения урана в целом;

- снижение расхода реагентов;

- снижение себестоимости производства за счет исключения операции сорбции.

Технический результат достигается способом переработки урановых руд, включающий дробление и измельчение руды, сернокислотное выщелачивание, экстракционное извлечение с очисткой урана от примесей с использованием в качестве экстрагента смеси экстрагентов, реэкстракцию урана раствором углеаммонийных солей с получением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), фильтрование и прокаливание полученных кристаллов до получения закись-окиси урана. Выщелачиванию подвергают силикатные урановые руды с добавлением азотной кислоты в качестве окислителя, а в качестве экстрагента используют синергетную смесь, содержащую ди-(2-этилгексил) фосфорную кислоту 0,05÷0,075 моль/л, триалкиламин 0,05÷0,075 моль/л и трибутилфосфат 0,05÷0,075 моль/л в углеводородном разбавителе при отношении объемов фаз V_o÷V_в=1-3÷6, после экстракции насыщенную ураном органическую фазу промывают раствором серной кислоты.

Пример 1.

Экстракционное извлечение урана проводили из раствора следующего состава, г/л: U 1,56; Fe³⁺ 6,0; H₂SO₄ 20,0; NO^- ₃ 5,0. Методом последовательного контактирования органической фазы с водным раствором в делительных воронках определяли насыщение экстрагента ураном после 3-8 контактов при соотношении фаз O:В=1:1. В качестве экстрагентов испытывали следующие смеси экстрагентов в керосине: 0,05 моль/л ТАА+0,05 моль/л Д2ЭГФК+0,05 моль/л ТБФ; 0,075 моль/л ТАА+0,075 моль/л Д2ЭГФК+0,075 моль/л ТБФ. Экспериментальные данные приведены в табл.1.

Из приведенных данных видно, что насыщение эквимолярных смесей состава 0,05 моль/л ТАА+0,05 моль/л Д2ЭГФК+0,05 моль/л ТБФ и 0,075 моль/л ТАА+0,075 моль/л Д2ЭГФК+0,075 моль/л ТБФ в аналогичных условиях составило 5,2 г/л и 7,95 г/л соответственно. При первых контактах тройные синергетные смеси также экстрагируют немного железа. Но при последующих контактах, ближе к насыщению, происходит вытеснение железа ураном.

Пример 2.

В следующей серии опытов показано влияние нитрат-ионов на экстракцию для смесей экстрагентов следующего состава: 0,075 моль/л ТАА+0,075 моль/л Д2ЭГФК+0,075 моль/л ТБФ. Исследования проводили на растворах следующего состава, г/л: U 1,56; Fe³⁺ 6,0; H₂SO₄ 20,0; NO^- ₃ - 0; 3,33; 5; 7. Результаты эксперимента представлены на фиг.1,2.

Изменения величины насыщения ураном при увеличении концентрации нитратов с 3,3 г/л до 7 г/л практически не происходит. Более того, мы наблюдаем некоторое увеличение крутизны кривой на начальном участке изотермы при повышении концентрации нитрат-иона. Этот факт очень важен для практического применения предлагаемой смеси экстрагентов в технологии, поскольку, как отмечалось выше, в отечественной практике на стадии выщелачивании применяют азотную кислоту в качестве окислителя.

Пример 3.

Исследования проводили на осветленных растворах, полученных после автоклавного выщелачивания руды.

Сернокислый фильтрат выщелачивания, полученный после дробления и измельчения руды, сернокислотного автоклавного выщелачивания, с добавлением в качестве окислителя азотной кислоты, фильтрации и осветления имел следующий состав, г/л: U 1,5; V 0,33; Fe 5,1; Si 0,056; Al 1,31; Mg 4,19; Ca 1,47; H₂SO₄ 30,6. Экстракционное извлечение урана вели синергетной смесью состава 0,075 моль/л Д2ЭГФК+0,075 моль/л ТАА+0,075 моль/л ТБФ в углеводородном разбавителе при отношении объемов фаз V_o:V_в=1-5,5 противотоком за 4 ступени экстракции. Время контактирования составляло 3 мин. Ванадий в данных условиях не экстрагируется, а концентрация железа в насыщенном экстрагенте составляет менее 30 мг/л.

После экстракционного извлечения урана насыщенную ураном органическую фазу промывали раствором серной кислоты (15 г/л) при отношении объемов фаз V_o:V_в=5:1, для удаления соэкстрагированных примесей. При этом содержание железа в экстракте снизилось до 5-8 мг/л. После промывки органической фазы проводили твердофазную реэкстракцию урана раствором углеаммонийных солей концентрации 150 г/л.

Кристаллы АУТК промыли раствором углеаммонийных солей (150 г/л), отфильтровали и прокаливали до закись-окиси урана. Содержание примесей по отношению к урану показаны в табл.2.

Из приведенных в табл.2 данных видно, что полученная данным способом закись-окись урана соответствует по содержанию примесей закись-окиси урана по ТУ 95. 1981-89.

Таблица 1 Изотермы экстракции урана и железа экстрагентами различного состава. № п/п Экстракционная смесь Концентрация U в рафинате, г/л Концентрация U в органической фазе, г/л Концентрация Fe в органической фазе, мг/л 1 0,05 М Д2ЭГФК+0,05М ТАА+0,05М ТБФ 0,046 1,524 42,94 2 0,11 2,984 33,84 3 0,306 4,248 5,53 4 0,89 4,928 1,46 5 1,36 5,138 1,31 6 1,47 5,218 - 1 0,075 М Д2ЭГФК+0,75М ТАА+0,075М ТБФ 0,0199 1,55 60,0 2 0,0442 3,076 79,47 3 0,103 4,543 72,36 4 0,199 5,914 36,1 5 0,472 7,012 6,7 6 0,98 7,602 1,89 7 1,33 7,84 - 8 1,46 7,95 0,73 1 0,2М ТАА+0,2М ДС 0,0228 1,537 5,01 2 0,236 2,861 2,0 3 1,7 2,721 1,5

Таблица 2 Массовая доля примесей к содержанию урана, %.   U K+Na P V Fe Мо Si B Cu Ni Al Mn Th Eu Sm Cd Закись-окись урана ТУ 95.1981-89 84,0 0,02 0,03 0,01 0,03 0,009 0,008 2,5*10^-5 0,0006 0,00004 0,010 0,006 0,005 0,0002 0,00005 0,00005 Образец 84,4 0,002 0,01 0,007 0,003 0,0005 0,0003 <1·10^-5 0,00005 0,00004 <0,001 0,00007 0,0005 0,00002 0,00004 <1·10^-5

Изобретение относится к переработке урановых руд. Силикатную урановую руду дробят и измельчают, проводят сернокислотное выщелачивание с добавлением азотной кислоты в качестве окислителя и экстракционное извлечение с очисткой урана от примесей с использованием смеси экстрагентов. При этом в качестве смеси экстрагентов используют синергетную смесь, содержащую ди(2-этилгексил)фосфорную кислоту 0,05-0,075 моль/л, триалкиламин 0,05-0,075 моль/л и трибутилфосфат 0,05-0,075 моль/л в углеводородном разбавителе при отношении объемов органической и водной фаз, равном V_о÷V_в=1-3÷6. После экстракционного извлечения насыщенную ураном органическую фазу промывают раствором серной кислоты. Затем проводят реэкстракцию урана раствором углеаммонийных солей с получением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната, фильтруют и прокаливают полученные кристаллы до получения закись-окиси урана. Техническим результатом является получение готовой продукции в виде закись-окиси урана высокого качества. 2 табл., 2 ил.

Способ переработки урановых руд, включающий дробление и измельчение руды, серно-кислотное выщелачивание, экстракционное извлечение с очисткой урана от примесей с использованием смеси экстрагентов, реэкстракцию урана раствором углеаммонийных солей с получением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната, фильтрование и прокаливание полученных кристаллов до получения закись-окиси урана, отличающийся тем, что выщелачиванию подвергают силикатные урановые руды с добавлением азотной кислоты в качестве окислителя, а в качестве смеси экстрагентов используют синергетную смесь, содержащую ди(2-этилгексил)фосфорную кислоту 0,05÷0,075 моль/л, триалкиламин 0,05÷0,075 моль/л и трибутилфосфат 0,05÷0,075 моль/л в углеводородном разбавителе при отношении объемов органической и водной фаз, равном V_о÷V_в=1-3÷6, после экстракционного извлечения насыщенную ураном органическую фазу промывают раствором серной кислоты.