Способ приготовления растворов для выщелачивания урана

(51) 22 60/02 (2006.01) 22 3/08 (2006.01) 22 3/20 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ использовано, в частности, для сернокислотного подземного, кучного и агитационного выщелачивания урана. Предложен способ приготовления растворов для выщелачивания урана,включающий электрохимическую обработку содержащих серную кислоту и ионы железа растворов, в котором электрохимическую обработку проводят в электролизере с насыпными катодом и анодом без разделения электродного пространства. В качестве насыпных анодов и катодов применяют насыпные окисно-рутениево-титановые электроды. Техническим результатом является повышение производительности процесса.(72) Берстенв Сергей Владимирович Абрамов Александр Сергеевич Соколов Александр Юрьевич Дуйсебаев Бауржан Оразович Школьник Владимир Сергеевич Рыспанов Нурлан Бектасович(73) Акционерное общество Центр наук о земле,металлургии и обогащения(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА(57) Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки рудного сырья и может быть Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки рудного сырья и может быть использовано, в частности, для сернокислотного подземного,кучного и агитационного выщелачивания урана. Известны способы интенсификации добычи урана путем добавки к выщелачивающему раствору на основе серной кислоты различных окислителей и добавок для перевода урана в растворимую форму,таких как перекись водорода, соли азотистой и хлорной кислот, пиролюзит, лигносульфаты, гуматы и др. Применяют окисление молекулярным кислородом или кислородом воздуха как при повышенной температуре и давлении, так и при атмосферном давлении,с каталитическими добавками. (Добыча урана методом подземного выщелачивания. Под ред. В. А. Мамилова. М. Атомиздат, 1980, с. 248). Указанные способы связаны со значительными затратами химических реагентов, что приводит к загрязнению раствора посторонними примесями,либо не обладают необходимой производительностью, либо наблюдается сложность их применения с введением дополнительных операций, что в конечном итоге приводит к существенному увеличению стоимости передела. Известно, что ионы трехвалентного железа, в том числе содержащегося в природных рудах, являются окислителями урана, способствующими переходу его в раствор. Известен способ приготовления раствора для выщелачивания урана при извлечении урана из руд (Патент РФ 2326177, кл. С 22 В 60/02,С 22 В 3/08, опубл. 10.06.2008), включающий выщелачивание урана раствором серной кислоты с использованием в качестве окислителя трехвалентного железа, содержащегося в руде. После извлечения урана из раствора получают раствор, содержащий двухвалентное железо,который направляют на регенерацию двухвалентного железа до трехвалентного окислением с получением оборотного раствора и его рециркуляцией на выщелачивание руды. Регенерацию ведут облучением потоком ускоренных электронов. Основным недостатком указанного способа является необходимость применения сложного высокотехнологичного оборудования для получения ускоренных электронов, такого как линейные ускорители, что усложняет и удорожает процесс. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ выщелачивания урана из руд, в котором приготовление выщелачивающих растворов осуществляют путем электрохимической обработки содержащих серную кислоту и ионы железа растворов, причем электрохимическую обработку проводят в анодной камере диафрагменного электролизера. (Патент РК 20562, кл. С 22 В 60/02,С 22 В 3/08, С 22 В 3/22, опубл. 15.12.2010). Обрабатываемые выщелачивающие растворы являются оборотными, образующимися после выделения из продуктивных растворов урана и 2 требующими доукрепления серной кислотой и перевода двухвалентного железа в трехвалентное. Электрохимическая обработка позволяет активировать сернокислый раствор и перевести двухвалентное железо в трехвалентное. Основным недостатком способа является необходимость применения при электрохимической обработке сложного и малопроизводительного диафрагменного электролизера. Наличие диафрагмы понижает надежность работы электролизера, малая производительность обусловлена низким значением допустимой плотности тока. При повышении плотности тока возрастет скорость окисления ионов железа, но одновременно из-за диффузионных ограничений ведт к усилению побочных процессов и уменьшению КПД процесса электрохимического окисления. Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация процесса электрохимической обработки выщелачивающих растворов. Технический результат изобретения заключается в повышении производительности процесса электрохимической обработки на единицу объема электролизера. Указанный результат обеспечивается в способе приготовления растворов для выщелачивания урана,включающем электрохимическую обработку содержащих серную кислоту и ионы железа растворов, в котором электрохимическую обработку проводят в электролизере с насыпными катодом и анодом без разделения электродного пространства. Предпочтительно применение в качестве насыпных анодов и катодов насыпных окиснорутениево-титановых электродов. Устранение недостатков известного способа достигается в предлагаемом способе путем проведения электрохимической обработки в бездиафрагменном электролизере,применения насыпных электродов, имеющих рабочую площадь поверхности значительно большую, чем обычные плоские электроды,а также подбором соответствующих электродных материалов. В результате электрохимической обработки исходный раствор, содержащий серную кислоту и ионы железа, активируется с окислением двухвалентного железа до трехвалентного. Насыпные электроды обладают поверхностью, в десятки и сотни раз превышающую поверхность плоских электродов,на единицу объема электролизера (аппарата для электрохимической обработки). Благодаря этому заметно интенсифицируется процесс электрохимической обработки, увеличивается производительность. Предпочтительно использование окиснорутениево-титановых электродов с активным слоем на основе оксидов рутения и титана, так как они обладают высокой каталитической активностью,стойкостью и долговечностью и получили широкое применение в электрохимии. К преимуществам предлагаемого способа,осуществляемого без разделения катодного и анодного пространства, относится также упрощение процесса и повышение его надежности за счет того, 26605 что исчезает риск прекращения процесса из-за засорения диафрагмы. Примеры осуществления способа. В опытах использовали раствор с содержанием серной кислоты 5 г/дм 3, общим содержанием железа- 1 г/дм 3. Электрохимическую обработку проводили при комнатной температуре, продолжительность опытов составляла 40-45 мин. Пример 1 (по прототипу). Электрохимическую обработку раствора проводили в диафрагменном электролизере,который представлял собой сосуд общим объемом 350 см 3, с плоскими электродами, между которыми находилась полипропиленовая диафрагма. В сосуд заливали исходный раствор, осуществляли его циркуляцию, к электродам подводили напряжение при плотности тока 100 А/м 2, и через определенное время проводили анализ на содержание трехвалентного железа. По разнице измеренной и начальной концентрации трехвалентного железа рассчитывали производительность по железу и удельную производительность по железу на единицу объема электролизера. По отношению объема раствора к времени обработки определяли производительность по раствору, рассчитывали также удельную производительность по раствору на единицу объема электролизера. КПД по току процесса составил 34. Результаты представлены в таблице. Пример 2 (по предлагаемому способу). Электрохимическую обработку раствора проводили в электролизере с насыпными электродами,который представлял собой прямоугольную ячейку общим объемом 10,9 см 3. Внутри ячейки расположены насыпные окисно рутениево-титановые электроды из гранул размером 3-5 мм, ячейка снабжена двумя плоскими токоподводами. Раствор подавали в ячейку с постоянным расходом, измеряемым по отношению объема выходящего из электролизера раствора к времени подачи. Плотность тока в опытах составляла 200 А/м 2, КПД по току достиг 91. Через определенное время проводили анализ выходящего раствора, вычисляли показатели как указано выше. Сравнение показателей по предлагаемому способу и по прототипу приведено в таблице. Таблица. по раствору дм 3/ч Как видно из таблицы, при близких значениях разницы между начальной и конечной концентрацией трехвалентного железа в растворе производительность по объему обработанного раствора согласно предложенному способу возросла в 2,5 раза, производительность по полученному в растворе количеству трехвалентного железа выросла в 2,2 раза, несмотря на уменьшение объема электролизера в 32 раза. Удельная производительность, отнесенная к единице объема электролизера, по раствору увеличилась в 80 раз, а по железу - в 70 раз. Повышение достигнутой плотности тока,увеличение КПД процесса также указывают на повышение эффективности предлагаемого способа. Полученный в результате электрохимической обработки раствор использовали для фильтрационного выщелачивания урана. При Удельная производительность по 3 по раствору кг/(чм 3) м 3/ч м 3 34,9 122 0,49 1,5 содержании урана в руде 0,0386 максимально достигнутое извлечение урана составило 90, что аналогично достигнутому в прототипе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ приготовления растворов для выщелачивания урана,включающий электрохимическую обработку содержащих серную кислоту и ионы железа растворов, отличающийся тем, что электрохимическую обработку проводят в электролизере с насыпными катодом и анодом без разделения электродного пространства. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве насыпных анодов и катодов применяют насыпные окисно-рутениево-титановые электроды.