Способ извлечения урана из продуктивных растворов подземного выщелачивания десорбцией с насыщенного анионита

(51) 22 В 60/02 (2006.01) 22 3/24 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ найти применение для извлечения металлов анионитами, например, при переработке урансодержащих продуктивных растворов сернокислотного подземного выщелачивания урановых руд. В изобретении предложен способ извлечения урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания, включающий сорбцию урана из растворов, нитратную десорбцию с насыщенного анионита, отличающийся тем, что с целью повышения емкости насыщения анионита по урану и снижения расхода химреагентов осуществляют селективную десорбцию хлор-ионов с насыщенного анионита путем предварительной обработки его сульфатно-солевыми растворами с концентрацией сульфат-ионов 2-15 .(72) Язиков Виктор Григорьевич Иванин Евгений Филатович Троценко Евгений Матвеевич Слюсарь Виталий Григорьевич(73) Акционерное общество Национальная атомная компания Казатомпром (480012),(56) Белецкий В.Н., Богатиков Н.И. и др. Справочник по технологии урана. Энерго-издат, 1997, с.389394.(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ ПРОДУКТИВНЫХ РАСТВОРОВ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ДЕСОРБЦИЕЙ С НАСЫЩЕННОГО АНИОНИТА 14017 Изобретение относится к гидрометаллургии цветных, редких и радиоактивных металлов и может найти применение для извлечения металлов анионитами, например, при переработке урансодержащих продуктивных растворов сернокислотного подземного выщелачивания урановых руд. Известен способ сорбционного извлечения урана анионитами, включающий десорбцию урана с насыщенного анионита 10-15 -ными растворами серной кислоты (Мамилов В.А., Петров Р.П. и др. Добыча урана методом подземного выщелачивания. М. Атомиздат, 1980, с. 169), по которому время регенерации достигает 30-40 час, выход товарного регенерата составляет 3,6-4,0 об/об сорбента при концентрации урана 10-12 г/л. Недостатками этого способа являются- сравнительно большое время регенерации- высокий выход товарного регенерата. На практике, в гидрометаллургии урана получили распространение способы извлечения урана вытеснением из насыщенных анионитов уранилсульфатных комплексных ионов растворами нитратов и хлоридов (Рабочий проект. Реконструкция узла регенерации анионита рудника ПВ-17 Степного рудоуправления. Кара-Балта Фонд Степного рудоуправления 4-ДСП, 1997). По хлоридной схеме при продолжительности времени регенерации 12-15 час. выход товарных регенератов составил 15 об/об сорбента (там же). Основными недостатками известных способов являются высокая агрессивность хлоридных десорбирующих растворов, сравнительно высокий выход объемов товарного регенерата, чем обусловлена низкая концентрация урана в товарном регенерате и повышенные затраты при их дальнейшей переработке. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ извлечения урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания, включающий сорбцию урана сильноосновными анионитами типа ВП 1 Ап, амберлайт -910 и др., десорбцию урана с насыщенного сорбента нитратными растворами (815 по -3), подкисленными серной кислотой до рН 0,5-1,0 (Галкин Н.П., Судариков Б.Н. и др. Технология урана. М. Атомиздат, 1964). При этом расход нитратных десорбирующих растворов достигает 1,5-1,8 об/об сорбента, а выход товарного регенерата составляет 0,5 об/об сорбента, остальная часть растворов (1,3-1,5 об/об) используются как оборотные растворы, которые проходят последовательно технологические операции укрепление (донасыщение анионита ураном), доулавливание урана и нитрат-ионов и денитрация анионита, и после доукрепления аммиачной селитрой вновь используются на десорбции урана с насыщенного анионита. Существенными недостатками известного способа являются- на операции укрепление (донасыщение) сравнительно низкая емкость насыщения анионита ураном- высокий расход химреагентов. Основной причиной отмеченных недостатков является присутствие (накопление) в рабочих растворах нитратной регенерации хлорид-ионов, которые десорбируются с насыщенного анионита совместно с ураном и накапливаются в рабочих растворах, являясь депрессором сорбции урана из кислых сульфатных растворов, снижают емкость насыщения анионита ураном, следовательно, и степень извлечения урана из растворов, что в конечном итоге приводит к снижению эффективности сорбционных процессов и повышению расхода реагентов. Для снижения концентрации хлорид-ионов в оборотных растворах по известному способу предусмотрен вывод растворов из схемы нитратной регенерации, что приводит к дополнительному расходу реагентов и увеличению циркуляционной нагрузки по металлу и нитратам на узле сорбции урана из продуктивных растворов. Задачей предложенного способа является повышение емкости насыщения анионита по урану и сокращение расхода химреагентов. Для решения указанной задачи в известном способе, включающем сорбцию урана из растворов сильноосновными анионитами, десорбцию урана с насыщенного сорбента нитратными растворами (815 по -3), подкисленными серной кислотой до рН 0,5-1,0, насыщенный анионит предварительно,перед подачей его на узел регенерации, обрабатывают сульфатно-солевыми растворами, содержащими 2-12(по массе) сульфат-ионов. Это, в свою очередь, позволяет селективно десорбировать большую часть хлор-ионов с насыщенного анионита перед поступлением его на узел регенерации и исключить накопление хлор-ионов в оборотных рабочих растворах регенерации до критических концентраций. Сущность предложенного способа иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Насыщенный ураном анионит после сорбционного извлечения урана из продуктивных растворов подземного выщелачивания, содержащих до 1,5-2,5 г/л хлор-ионов, обрабатывали сульфатными растворами (3,1-13,6 ) в статических условиях при соотношении анионит-раствор 13 и времени контакта 8 часов. Содержание хлорид-иона в анионите до обработки составляло 1,48 . Результаты обработки приведены в табл. 1. Пример 2. Насыщенный сорбент обработали в ионообменной колонке с расходом промывного раствора 0,375 об/объем сорбента в час, содержащего 8 сульфат-иона. Результаты обработки приведены в табл. 2. Таблица 2 Из приведенных примеров следует, что осуществление технологического процесса по предлагаемому способу обеспечивает снижение емкости анионита перед подачей его на узел регенерации по хлор-иону до 0,3-0,5 , тогда как по способупрототипу емкость анионита, поступающего на узел регенерации в рассматриваемых примерах составила 1,48 по хлор-иону. Тем самым по предложенному способу достигается заметное снижение интенсивности накопления хлор-ионов в оборотных растворах технологической схемы регенерации насыщенного анионита. Сравнительные расчеты показали, что при остаточном содержании хлор-иона в отрегенерированном анионите, равном 0,3 , и расходе десорбирующего раствора в количестве 1,5 м 3/м 3 анионита прирост концентрации хлор-иона за одну операцию по прототипу составил 3,15 г/л, тогда как по предложенному способу - не более 0,53 г/л. Таким образом, по предлагаемому способу обеспечивается значительное сокращение (практически в 5-6 раз) объема растворов, выводимых из процесса по содержанию хлор-ионов. Снижение концентрации хлор-иона в рабочих растворах узла регенерации по предложенному способу приводит к повышению емкости насыщения анионита по урану. Это наглядно подтверждено результатами лабораторного моделирования операции донасыщения (укрепления) в сравнимых условиях по прототипу и предложенному способу с использованием оборотных производственных растворов и анионита. Результаты лабораторных опытов приведены в табл. 3. Таблица 3 Обобщая вышеизложенное, следует отметить,что технико-экономический эффект предлагаемого способа обеспечивается за счет следующих факторов- снижение содержания хлор-иона до 0,3-0,5 в анионите, поступающем на узел регенерации, обеспечивает снижение концентрации хлорида в обо Емкость насыщения анионита по урану,8,3 11,7 13,7 14,0 Условия опытов по прототипу по предложенному способу ротных рабочих растворах и повышение емкости насыщения анионита ураном на операции донасыщения (укрепления), за счет селективной десорбции хлора при сульфатно-солевой обработке- сокращение объемов растворов, выводимых из технологической схемы регенерации для снижения концентрации хлор-ионов, обеспечивает сокраще 3 14017 ния расхода аммиачной селитры и улучшение работы сорбционного передела за счет уменьшения циркуляционной нагрузки по нитратам- повышение емкости насыщения анионита после операции донасыщения (укрепления) обеспечивает стабильное повышение концентрации урана в товарном регенерате (на уровне 40-60 г/л), адекватное сокращение объема товарных регенератов, выводимых на каскад осаждения химконцентрата и связанное с этим сокращение реагента - осадителя (углеаммонийной соли). Способ извлечения урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания, включающий сорбцию урана из растворов анионитом, десорбцию урана с насыщенного анионита нитратными растворами, подкисленными серной кислотой, отличающийся тем, что насыщенный анионит предварительно обрабатывают сульфатно-солевыми растворами с концентрацией сульфат-ионов от 2 до 15.