Установка для переработки продуктивных растворов подземного скважинного выщелачивания металлов

(51) 22 3/02 (2006.01) 01 47/10 (2006.01) 01 15/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ СКВАЖИННОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к гидрометаллургии металлов и может быть использовано для переработки продуктивных растворов подземного скважинного выщелачивания урана. Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента извлечения металла, снижение времени процесса нитратной десорбции. Это достигается тем, что в известной установке,содержащей сорбер с бункером - наполнителем,пульсационную камеру и трубопровод для ввода продуктивного раствора с патрубком, десорбер с разгрузочным бункером и трубопроводом для ввода регенерирующего раствора с патрубком, полутор,соединяющий сорбер и десорбер внизу, при этом сорбер выполнен с трубопроводом с патрубком,дренажем и затвором с трубой, соединенным с трубопроводом для ввода продуктивного раствора, согласно изобретению, установка дополнительно снабжена противоточной сорбционной колонной,типа СНК, выход которой соединен с приемным бункером сорбера, а вход - через загрузочный бункер с десорбером.(72) Джакишев Мухтар Еркынович Язиков Виктор Григорьевич Ниетбаев Марат Абенович Забазнов Владимир Львович Патрин Александр Петрович Вдовенков Петр Михайлович Кончаков Сергей Михайлович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Горнорудная компания(56) Кудланов В.Н., ЗАО КАЗСабтон Совершенствование переделов десорбции урана и переработки ХКПУ. Сборник докладов научно-практической конференции, Актуальные проблемы отработки урановых месторождений методом подземного выщелачивания. г Алматы, 2000, с.93-105 Раков Э.Г.,Хаустов С.В. Процессы и аппараты производств радиоактивных и редких металлов, М., Металлургия, 1993, с.98-104285898 С, 16.03.1971 ЕР 0004792 А 2, 17.10.19794741824 А, 03.05.1988(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТИВНЫХ РАСТВОРОВ ПОДЗЕМНОГО 16684 Изобретение относится к гидрометаллургии металлов и может быть использовано для переработки продуктивных растворов подземного скважинного выщелачивания урана. В процессах развития технологии подземного выщелачивания металлов известны способы ионообменного извлечения урана, включающие сорбцию урана из раствора ионообменной смолы (сильноосновными анионитами) в противоточных сорбционных напорных колоннах типа СНК, работающих в режиме восходящего потока движения растворов,регенерацию насыщенной ураном ионообменной смолы нитратной десорбцией в противоточных десорбционных напорных колоннах типа ДНК, работающих также в режиме восходящего потока движения растворов (Ионообменные процессы. Теоретические основы, расчт и аппаратурное оформление. Под ред. Фигуровской Н.П., Куйбышев изд-во Авиационного института, 1981 Захаров Е.И., Рябчиков Б.Е.,Дьяков Ионообменное оборудование в атомной промышленности. М. Энергоиздат, 1987). Нитратную десорбцию при этом проводят растворами, содержащими 70-80 г/л нитрат-иона при избыточной кислотности 25-30 г/л (1). Недостатками данной установки являются- наличие цепочки из нескольких колонн на узле регенерации- колонна отмывки от песков и илов- колонна донасыщения смолы товарным регенератом- колонна отмывки от транспортной влаги.- получаемый товарный регенерат имеет содержание урана 25-35 г/л при избыточной кислотности 20-25 г/л- большой объем загрузки ионообменной смолы на цепочку регенерации - 250-350 м 3. Таким образом, в этой установке ограничена степень концентрирования металла, определяемая емкостью смолы,на стадии сорбции. Увеличивается время десорбции,объем сорбента, т.к. каждая операция происходит в своем аппарате. Известны также установки для ионообменного концентрирования металлов без движущихся частей внутри реакционной зоны, полностью герметичные,с высоким съмом продукта на единицу рабочего объма, например, наибольший эффект при проведении регенерации смолы дает сорбционнодесорбционный установка - колонна СДК, включающая сорбер с бункером-наполнителем и десорбер с разгрузочным бункером и трубопроводом для ввода регенерирующего раствора электролита в воде с патрубком, выполненные в виде вертикальных цилиндрических колонн, соединенных в нижней части переходным элементом в виде полутора,пульсационную камеру и трубопровод для ввода продуктивного раствора, наклонную трубу, соединяющую сорбер с десорбером вверху при этом, сорбер выполнен с дополнительным трубопроводом с патрубком и затвором для ввода воды, а трубопровод для ввода регенерирующего раствора электро 2 лита в воде выполнен со смесителем, соединенным с дополнительным трубопроводом для ввода воды трубой через затвор (Кудланов В.Н., ЗАО КАЗСабтон Совершенствование переделов десорбции урана и переработки ХКПУ. Сборник докладов научнопрактической конференции Актуальные проблемы отработки урановых месторождений методом подземного выщелачивания, г. Алматы, 2000, с. 93-105). Недостатками такой установки СДК являются недостаточная высота плотного слоя ионита в зонах сорбции и донасыщения. В результате чего резко снижается производительность установки по готовой продукции- высокое остаточное содержание урана на отрегенерированной смоле - 3-4 кг/т- получаемый товарный регенерат имеет низкое содержание по урану (40-60 г/л) при избыточной кислотности 170-190 г/л- высокая кислотность получаемого товарного регенерата 160-190 г/л вызывает увеличение расхода реагента-осадителя (углеаммонийной соли) с 2,5 до 6,5-7,0 кг/кг урана на последующей стадии осаждения урана- ввиду высокой кислотности товарные регенераты химически агрессивны, что приводит к повышенной коррозии оборудования. Задачей изобретения является создание установки для переработки продуктивных растворов подземного скважинного выщелачивания металлов, позволяющей повысить производительность ее по готовой продукции и снизить эксплуатационные затраты. Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента извлечения металла, снижение времени процесса нитратной десорбции. Это достигается тем, что в известной установке,содержащей сорбер с бункером - наполнителем,пульсационную камеру и трубопровод для ввода продуктивного раствора с патрубком, десорбер с разгрузочным бункером и трубопроводом для ввода регенерирующего раствора с патрубком, полутор,соединяющий сорбер и десорбер внизу, при этом сорбер выполнен с трубопроводом с патрубком,дренажем и затвором с трубой, соединенным с трубопроводом для ввода продуктивного раствора, согласно изобретению, установка дополнительно снабжена противоточной сорбционной колонной,типа СНК, выход которой соединен с приемным бункером сорбера, а вход - через загрузочный бункер с десорбером. Технический результат достигается за счет реконструкции и совместного использования аппаратов СНК и СДК. В новой установке ионит циркулирует плотным слоем по замкнутому контуру, включающему нисходящую и восходящую часть, который разбит на две секции, в каждой из которых осуществляется определенная операция в колонне СНК - сорбция, в колонне СДК - донасыщение, десорбция и отмывка(регенерация) ионита. Это позволяет повысить концентрацию металла в сорбенте. На чертеже показана принципиальная схема совместной работы аппаратов СНК и СДК. 16684 Установка содержит аппарат-1 (СНК), заполненный ионитом с расположенным в нем дренажным устройством 2. СНК соединен трубопроводами с аппаратом СДК, состоящего из двух вертикальных колонн, сорбера 3 и десорбера 4, причем выход СНК соединен с сорбером 3, а вход с десорбером 4. Вертикальные колонны сорбера и десорбера соединены в нижней части переходным элементом 5 в виде полутора, снабженным патрубком 6 с дренажем 7 для вывода десорбата. В верхней части сорбера расположен приемный бункер 8, а десорбера - разгрузочный клапан 9, соединенные переливной трубой с загрузочным бункером колонны СНК 10. Под приемным бункером сорбера расположена пульскамера 11, для пневматического перемещения смолы. Для подачи десорбирующего раствора и маточников сорбции предусмотрены устройства подачи 12, 13, для осуществления ионообменных операций клапаны - 14, 15, 16, 17, 18, 19 - патрубок 20 и дренажное устройство 21, расположенное в сорбере 3. Работа предлагаемой установки осуществляется следующим образом. Ионит последовательно проходит зону сорбции, донасыщения, переходную(равновесную) зону, зоны десорбции и регенерации. Отрегенерируемый ионит, замыкая контур, попадает в зону сорбции. Противотоком иониту движется продуктивный раствор, который поступает в колонну СНК 1, заполненную ионитом, потоком создаваемый насосом, который проходит зону сорбции и с помощью дренажного устройства 2 маточники сорбции возвращают в процесс приготовления выщелачивающих растворов. Насыщенный сорбент подается в колонну сорбера 3 СДК. В режиме осуществления ионообменных операций клапаны 14, 9,15, 16, 17, 18 закрыты, при этом происходит фильтрация растворов через неподвижный слой ионита. Нитратный десорбирующий раствор поступает через устройство 12, маточники сорбции на отмывку через устройство 13. Десорбирующий раствор и маточники сорбции фильтруется нисходящим потоком и поступает в переходной элемент - концентратор 5, где товарная его часть выводится через патрубок 6 и дренажное устройство 7. Продуктивный раствор поступает в зону донасыщения через клапан 19 и патрубок 20, после донасыщения маточный раствор выводится из аппарата через дренажное устройство 21 и клапан 18. Движение ионита в аппарате осуществляется при обратном ходе раствора под действием пневматического импульса. Клапаны 18, 19 закрываются, а клапан 9 открывается. Через клапан 15 подается сжатый воздух ( СВ) на время,необходимое для выгрузки через клапан 9, заданной порции ионита. Далее клапаны 15, 9 закрываются, открываются 16, 14 и происходит сброс воздуха из пульс-камеры 11 и загрузка свежей порции ионита через клапан 14 и дренажное устройство 21, выполняющее роль загрузочной трубы. В примере рассмотрим использование предлагаемой установки для переработки продуктивных растворов подземного скважинного выщелачивания урана. На сорбции - СНК, работает в противоточном режиме в восходящем потоке раствора. На регенерации - СДК, работает в нисходящем потоке движения растворов, при десорбции урана со смолы используют нитратные растворы. Продуктивные растворы подают на сорбцию урана в нижнюю часть напорной сорбционной колонны СНК. Колонна работает в автономном режиме, движение растворов осуществляется противоточно по отношению к движению ионообменной смолы. Маточники сорбции выводятся из верхней части колонны через дренажные кассеты и после доукрепления серной кислотой подаются в закачные скважины для использования в качестве выщелачивающего раствора урана. По мере насыщения сорбента ураном колонна СНК останавливается для выгрузки насыщенного сорбента и загрузки отрегенерированного сорбента. Насыщенный сорбент поступает в приемный бункер сорбера колонны СДК. В предлагаемой установке в процессе работы аппарата СДК сорбент, объм загрузки которого составляет 70 м 3, проходит последовательно ряд зон, соответствующих следующим процессам (по ходу смолы)- 2-х зон донасыщения - сорбции урана из продуктивного раствора и части товарного регенерата- зону нитратной десорбции урана со смолы- зону отмывки от исходного десорбирующего раствора. Причм в двух последних зонах используют нисходящее движение растворов. Данная установка извлечения урана из продуктивных растворов подземного скважинного выщелачивания реализована на опытном участке месторождения Акдала. Получены следующие результаты 1. Существенно уменьшено остаточное содержание урана на отрегенерированной смоле - до 1 кг/т, что позволило повысить коэффициент извлечения урана на стадии сорбции его из продуктивных растворов на 0,7 и получить дополнительно 1480 кг металла. 2. Полученные товарные регенераты имеют более высокое содержание урана-80-100 г/л. 3. Низкая концентрация серной кислоты в десорбирующем растворе и соответственно в десорбате до 20-30 г/л дат менее химически агрессивные растворы, что повышает срок эксплуатации оборудования. 4. Высокое содержание урана в товарных регенератах при достаточно низкой избыточной кислотности позволило снизить удельный расход реагентов-осадителей на следующей стадии осаждения урана на 1,2 кг/кг. 5. Время нитратной десорбции снижено до 16 часов, что соответственно увеличивает производительность цепочки регенерации. 16684 В предлагаемой схеме реализованы ранее не использовавшиеся совмещение работы аппаратов с различным направлением движения растворов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Установка для переработки продуктивных растворов подземного скважинного выщелачивания металлов, содержащая сорбер с бункеромнаполнителем, пульсационную камеру и трубопровод для ввода продуктивного раствора с патрубком,десорбер с разгрузочным бункером и трубопрово дом для ввода регенерирующего раствора с патрубком, полутор, соединяющий сорбер и десорбер внизу, при этом сорбер выполнен с трубопроводом с патрубком, дренажем и затвором с трубой, соединенным с трубопроводом для ввода продуктивного раствора, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена противоточной сорбционной колонной, типа СНК, выход которой соединен с приемным бункером сорбера, а вход - через загрузочный бункер с десорбером.