Способ извлечения урана из руд

(51) 22 60/02 (2010.01) 25 1/22 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ полученных после выщелачивания руды,повышение степени извлечения и качества урана. Это достигается тем, что в известном способе извлечения урана,включающим дробление,измельчение,выщелачивание и выделение кристаллов АУТК, при этом их обрабатывают карбонатно-аммиачным раствором и осаждают при температуре 20-40 С, фильтруют и прокаливают с получением закиси - окиси урана, согласно изобретению,выделение кристаллов АУТК осуществляют следующим образом полученный после выщелачивания раствор подвергают электролизу в анодном пространстве диафрагменного электролизера до рН 1,2-2,0 , затем добавляют карбонат аммония до рН 5,0-7,0 и повторно подвергают электролизу в анодном пространстве электролизера до рН 0,9-1,5.(72) Джакишев Мухтар Еркынович Дуйсебаев Бауржан Оразович Шоинбаев Амир Тлеугажиевич Афанасьев Геннадий Михайлович Бектибаев Ондурус Файзуллаевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ РУД(57) Предлагаемое изобретение относится к гидрометаллургии, а именно к области переработки урансодержащего сырья и может быть использовано при извлечении урана из растворов. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии переработки растворов, 18209 Изобретение относится к гидрометаллургии, а именно к области переработки урансодержащего сырья и может быть использовано при извлечении урана из растворов. Одним из способов извлечения урана из руд является автоклавно-карбонатное выщелачивание с переводом урана в раствор. Растворимость соединений уранила в карбонатных растворах объясняется образованием исключительно прочного комплекса уранилтрикарбоната 2(СО 3)3-4. Существует также второй значительно менее прочный комплекс 2(СО 3)22-2, поэтому в растворе, содержащем избыток ионов СО 3-2,присутствует только трикарбонатный комплекс. Устойчивость этих комплексов зависит от концентрации ионов ОН- в растворе. Известен способ извлечения урана из руд,включающий дробление,измельчение,выщелачивание, классификацию выщелоченной пульпы, противоточную декантационную отливку твердого, экстракцию урана из осветленных растворов, реэкстракцию, осаждение, фильтрацию и сушку концентратов (Зефиров А.П., Невский В.В.,Иванов Г.Ф. Заводы по переработке урановых руд в капиталистических странах. М., Атомиздат, 1962, с. 47-52). Недостатками известного способа являются значительный расход экстрагентов, низкое качество конечной продукции, загрязнение растворов и продуктов органикой и потери урана с маточными растворами от переработки реэкстрактов. В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран наиболее близкий способ извлечения урана из руд, включающий дробление,измельчение, выщелачивание, сорбцию урана из пульп, десорбцию, экстракцию урана из десорбатов,реэкстракцию с выделением кристаллов аммонийуранилтри-карбоната(АУТК) и их фильтрацию, при этом кристаллы АУТК подвергают обработке карбонатно-аммиачными или карбонатнобикарбонатными растворами,фильтруют, растворяют в воде при температуре 7090 С, фильтруют и из полученных растворов углеаммонийными солями при температуре 20-40 С осаждают вторичные кристаллы АУТК, которые прокаливают с получением закиси-окиси урана.(Патент 2205885, кл. С 22 В 60/02, 3/12, 2003). К недостаткам данного способа относится значительное содержание в конечном продукте лимитируемых примесей натрия, молибдена, железа,кремния и др., а также значительный расход сорбентов (0,24 кг смолы на 1 тонну руды),экстрагентов, сложность технологии, загрязнение растворов и продуктов органикой и потери урана с маточными растворами от переработки реэкстрактов,потери урана с маточными растворами и промводами при осаждении из сложных по составу растворов и отмывке влажных осадков от примесей, высокое содержание примесей в осаждаемом продукте из-за его физикохимических свойств (коллоидная структура,высокая влажность), наличие примесей в сочетании с долей натрия приводит к образованию гетеро 2 полисоединений (ГПС), снижающих степень извлечения урана. Задачей изобретения является создание способа извлечения урана из руд, позволяющего упростить технологию извлечения урана, снизить его себестоимость, повысить степень извлечения и получить более чистый конечный продукт. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии переработки растворов,полученных после выщелачивания руды,повышение степени извлечения и качества урана. Это достигается тем, что в известном способе извлечения урана,включающем дробление,измельчение,выщелачивание и выделение кристаллов АУТК, при этом их обрабатывают карбонатно-аммиачным раствором и осаждают при температуре 20-40 С, фильтруют и прокаливают с получением закиси - окиси урана, согласно изобретению,выделение кристаллов АУТК осуществляют следующим образом полученный после выщелачивания раствор подвергают электролизу в анодном пространстве диафрагменного электролизера до рН 1,2-2,0, затем в раствор добавляют карбонат аммония и обрабатывают этим раствором до рН 5,0-7,0, после этого полученный раствор повторно подвергают электролизу в анодном пространстве электролизера до рН 0,9-1,5. Технический результат достигается за счет того, что при электролизе раствора, полученного после выщелачивания происходит его обработка до рН 1,2-2,0 в анодном пространстве диафрагменного электролизера, в результате которой в анолит поступают ионы водорода,генерируемые электродной реакцией разложения воды, а ионы натрия выводятся через разделяющую диафрагму в католит. Эти процессы приводят сначала к разложению избыточной соды, а затем к конверсии уранат-ионов в полимерные формы. Так как поступающие в раствор ионы водорода либо протонируют ионы урана, или связываются в малодиссоциируемые соединения(воду),эффективность процесса сохраняется высокой вплоть до предельных величин замены натрия на водород. Поскольку движущей силой процесса электрохимической обработки является наложенное электрическое поле, достигается более высокая степень обмена натрия на водород в комплексах 2(СО 3)222-2, 2(СО 3)3-4 сравнительно с ионным обменом (95-96 против 90-92). При добавлении карбоната аммония до рН 5,0-7,0 происходит нейтрализация раствора с деполимеризацией анионов урана и разрушением неосаждаемых метасоединений урана. В полученном нейтрализацией растворе эквивалентная концентрация ионов аммония в несколько раз выше, чем концентрация натрия. При повторной электрохимической обработке при рН 0,9-1,5 из раствора выводится часть ионов аммония и пропорциональное количество оставшихся после первой обработки ионов натрия с аналогичной полимеризацией уранат-ионов. В обработанном растворе обеспечивается соотношение аммоний 18209 натрий-уран, позволяющее осуществить осаждение урана в гидротермальных условиях с получением структурированного осадка низкой влажности и высокой чистоты. Прием промежуточной аммиачной нейтрализации обеспечивает более глубокий вывод натрия при двухступенчатой обработке присутствие ионов аммония в растворе подавляет в некоторой степени образование метасоединений урана, способствует формированию структурированных осадков и создает конкуренцию ионам натрия при осаждении, тем самым повышая степень чистоты продукта. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Урансодержащую руду дробят, измельчают и выщелачивают растворами карбоната натрия. Полученный после выщелачивания раствор подвергают электролизу с целью вывода натрия и других металлов в католит, который проводят как на лабораторной трехкамерной ячейке , так и на пятимодульном укрупненном электролизере фильтр-прессного типа, производительностью 2 дм 3/час по раствору, при различных плотностях тока в интервале 100-300 А/м 2. Ячейка представляет собой набор конструктивно объединенных камер(анодную, рабочую, катодную), разделенных катионитовыми мембранами типа МК-40. Анодную камеру заполняют раствором серной кислоты концентрацией 20 г/дм 3, а анодом служит свинцовая пластина. Катодную камеру заполняют раствором карбоната натрия концентрацией 10 г/дм 3, а в качестве катода - титановая пластина. При электролизе не происходит расхода анолита, а требуется лишь периодическое восполнение потерь воды, разлагаемой в ходе процесса. На протяжении всего процесса электролиза ступенчато выводится натрий из ураната натрия и раствора. В первую очередь происходит вывод натрия из гидроксида и силиката, затем из фосфата и арсената натрия. Это происходит при рН 1,2-2,0. Затем в раствор добавляют карбонат аммония и обрабатывают этим раствором до рН 5,0-7,0, повторно проводят электролиз до рН 0,9-1,5 для более глубокой очистки от примесей и ионов натрия. После этого раствор направляют в реактор для гидролитического осаждения кристаллов АУТК при температуре 2040 С с последующей прокалкой и получением закиси - окиси урана. При переработке растворов по прототипу растворов,полученных после выщелачивания с сорбцией,десорбцией,экстракцией урана из десорбатов, реэкстракцией с выделением кристаллов АУТК,обработкой карбонатно-бикарбонатными растворами,фильтрацией,осаждением угле-аммонийными солями, степень осаждения составляет 84,4-84,6,при использовании предлагаемого способа степень осаждения достигает 85,2, т.к. применение данного способа обеспечивает полное разрушение метасолей в растворе и подавляет вредное влияние ГПС. Пример 1. 1 л раствора, полученного после выщелачивания руд, содержащего 1,9 г/дм 3 урана,23/НСО 3-17,0/17,8, рН - 9,6, подвергали электролизу в анодном пространстве диафрагменного электролизера до рН 1,2, затем в раствор добавляли карбонат аммония и обрабатывали этим раствором до рН 5,5, затем повторно обрабатывали в анодном пространстве диафрагменного электролизера до рН 0,9 и проводили осаждение при температуре 25 С в течение 0,5-2 часов. Полученный осадок представляет собой легко фильтрующийся кристаллический осадок с влажностью 10. Степень осаждения составляет 98,75. Содержание в осадке урана и примесей к урану,- 86,6, Мо - 0,0008, - 0,001,- 0,001,- 0,0003. Пример 2. 1 л раствора, полученного после выщелачивания руды, содержащего 1,9 г/дм 3 урана,2 СО 3/НСО-317,0/17,8, рН - 9,6 ед., подвергали электролизу в анодном пространстве диафрагменного электролизера до рН 1,2, затем добавляли карбонат аммония до рН 7,0, затем повторно обрабатывали в анодном пространстве диафрагменного электролизера до рН - 1,5 и проводили осаждение при температуре 35 С в течение 0,5-2,0 часов. Степень осаждения составляет 98,8. Содержание в осадке урана и примесей к урану,- 86,8 Мо - 0,00080,001- 0,001- 0,0003. Пример 3 (прототип). Сорбцию урана проводили анионитом Пьюролайт А 500,десорбцию металла с настоящего сорбента осуществляли серно-азотнокислыми растворами. Десорбаты в дальнейшем подвергались экстракции с целью концентрирования урана. В качестве экстрагента применяли смесь 0,15 моль/дм 3 Д 2 ЭГФК 0,05 моль/дм 3 ТАА 0,06 моль/дм 3 ТБФ. Реэкстракцию урана осуществляли растворами углеаммонийных солей с суммарной концентрацией карбонат-бикарбонатных ионов 120 г/см 3. Из реэкстрактов получали кристаллы окиси-закиси с содержанием урана 84,5-85,6. Содержание примесей к урану,Мо - 0,0003- 0,0020,004- 0,0002- 0,0008. Предлагаемая технология по сравнению с известной обеспечивает упрощение технологии переработки растворов после выщелачивания,исключение расходов на ионообменную смолу,экстрагенты и сокращает продолжительность технологического процесса, снижает потери урана,обеспечивает значительное снижение в 78 примесных элементов и получение более чистого продукта. Кроме того, полученный в результате электролиза католит с содержанием до 250 г/дм 3 карбоната натрия может быть использован в дальнейшем процессе выщелачивания. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ извлечения урана из руд, включающий дробление,измельчение,выщелачивание и выделение кристаллов аммонийуранилтрикарбоната из полученного раствора путем обработки карбонатно - аммиачным раствором, затем осаждают при температуре 20-40 С, фильтруют и прокалывают с получением закиси-окиси урана,3 18209 отличающийся тем, что для выделения кристаллов аммонийуранилтрикарбоната полученный после выщелачивания раствор, подвергают электролизу в анодном пространстве диафрагменного электролизера до значения рН раствора 1,2-2,0, затем в раствор добавляют карбонат аммония и обрабатывают этим раствором до рН раствора 5,07,0, после чего полученный раствор повторно подвергают электролизу в анодном пространстве электролизера да значения рН раствора 0,9-1,5.