Способ переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд

(51) 01 47/00 (2010.01) 22 61/00(2010.01) 22 3/24 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТВОРОВ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ РЕНИЙСОДЕРЖАЩИХ УРАНОВЫХ РУД(57) Изобретение относится к гидрометаллургии редких рассеянных металлов, в частности, к способам извлечения рения из растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд. Предложен способ переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд, включающий сорбцию урана и рения с получением насыщенного ураном и содержащего рений сорбента и ренийсодержащего сорбционного фильтрата, последовательную десорбцию урана и рения с получением урансодержащего десорбата и первого ренийсодержащего десорбата селективную сорбцию рения из фильтрата после сорбции урана на анионите с размером пор 25-60 нм, последующую десорбцию рения с получением второго ренийсодержащего десорбата. Полученные первый и второй ренийсодержащие десорбаты объединяют и направляют на экстракционное извлечение рения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения рения.(72) Абишева Зинеш Садыровна Загородняя Алина Николаевна Боброва Вера Васильевна Бектурганов Нуралы Султанович Ниетбаев Марат Абенович Уваров Александр Дмитриевич(73) Акционерное общество Центр наук о земле,металлургии и обогащения(56) 1 - Загородняя А.Н., Абишева З.С., Дуйсебаев Б.О., Ниетбаев М.А. Извлечение рения из растворов подземного выщелачивания урановых руд./Тр Международной научно-практической конференции Актуальные проблемы урановой промышленности, Алматы, 2002 2 -2294392 1, кл. 22 61/00, 2007 3 -2294391 1, кл. 22 61/00, 2007 4 -4557906 , кл. 10 47/00, 1985 5 -03054118 , кл. 01 41/04, 1991 6 -59207842 , кл. 22 60/02, 1984 7 -14017 , кл. 22 61/00, 2008 8 -9525 , кл. 22 61/00, 2003 Изобретение относится к гидрометаллургии редких рассеянных металлов, в частности, к способам извлечения рения из растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд. Известен способ переработки сернокислых урансодержащих растворов сорбцией с применением анионита(Веселова Л.Н.,Быховцев В.Л.,Вавилов П.Г. Сорбция шестивалентного урана из сернокислых растворов анионитом . Журнал Горно-металлургическая промышленность, 1971, 5). По этому способу уран извлекается практически полностью сорбцией на анионитепри пропускании 1000 удельных объемов раствора и полностью десорбируется(элюируется) 8-ю удельными объемами смеси нитрата аммония и азотной кислоты. При переработке урановых ренийсодержащих сернокислых растворов данным способом происходит коллективная сорбция обоих металлов анионитом. При пропускании 1000 удельных объемов раствора сорбируется практически полностью уран и около 25 рения от содержащегося в исходных растворах подземного выщелачивания. При этом на стадии десорбции из ионита вымывается лишь 30 от количества сорбированного рения. Таким образом из исходных растворов извлекается 6-8 рения. Такое низкое извлечение рения не позволяет использовать данный способ для переработки урановых ренийсодержащих растворов. Известен сорбционный способ извлечения рения из урансодержащих растворов, включающий сорбцию рения на сверхсшитом полистироле,импрегнированном циклогексиламином в количестве 1-35 мас. с последующей десорбцией рения аммиачным раствором, содержащим 8 аммиака (Пат. РФ 2294391, С 22 В 61/00, 3/24,опубл. 27.02.2007). В известном способе сорбцию проводили из модельных растворов с высокими концентрациями рения, соизмеримыми с содержанием урана. Однако степень концентрирования рения при большом расходе десорбента (элюента) низкая (концентрация рения в исходном растворе 100 мг/дм 3, а в десорбате(элюате) 348 мг/дм 3), соответственно низкая степень извлечения рения в десорбат. В реальных растворах подземного выщелачивания концентрации рения менее 1 мг/дм 3. Кроме того, они являются многокомпонентными системами и содержат значительные количества сульфат-, гидросульфат-, нитрат-, хлорид-ионов,которые наряду с анионами рения и урана сорбируются на анионитах и оказывают конкурирующее влияние на процесс сорбции основных металлов. При использовании данного способа для переработки реальных растворов подземного выщелачивания не могут быть достигнуты высокие показатели при сорбции рения. Известен сорбционный способ извлечения рения из сернокислых урансодержащих растворов сорбцией на синтетическом анионообменном сорбенте, изготовленном на основе аминированного 2 стиролдивинилбензола при его содержании от 8 до 12 мас.,содержащем функциональные аминогруппы при их соотношении, мас. четвертичные - до 1,0 третичные - до 30,0 вторичные - до 70,0 первичные - до 0,6 с размером зерен от 0,6 до 0,8 мм (Пат. РФ 2294392, С 22 В 61/00, 3/24, опубл. 27.02.2007). Однако при таком содержании стиролдивинилбензола из сернокислых растворов наряду с рением частично сорбируется уран. Дальнейшее разделение рения и урана представляет значительные технологические трудности и усложняет процесс получения товарного рениевого продукта, что является одним из недостатков данного способа. Авторы для иллюстрации изобретения используют модельный раствор, содержащий рения 0,001, а урана 0,002 г/дм 3 (соотношение /2). В реальных растворах подземного выщелачивания концентрация урана 50100 мг/дм 3, а рения 0,2-0,3 мг/дм 3 (соотношение/250-350), поэтому высокие показатели по сорбции рения не могут быть достигнуты. Кроме того, при наличии в анионообменном сорбенте третичных аминогрупп степень элюированиия рения аммиачными растворами не превышает 70. Крупность зерен анионита может оказывать влияние только на скорость пропускания раствора, но не на степень извлечения металлов анионитом. Известен способ попутного извлечения рения из растворов подземного выщелачивания урана/Под ред. академика Н.П. Лаверова, М. Изд-во Академии горных наук,1998,с.226-228). Технологическая схема предусматривает коллективную сорбцию урана и рения на анионите АМП с их последующей селективной десорбцией. При коллективной сорбции значительная часть рения не сорбируется и остается в растворе,который заворачивают в голову процесса. Для десорбции используют растворы,содержащие 3-ионы (80-90 г/дм 3) и 3(4-4,5), Уран десорбируют 8-ю удельными объемами раствора и полученный десорбат направляют на извлечение урана. Для извлечения оставшегося на анионите рения после десорбции урана через него продолжают пропускать десорбент до 35-45 удельных объемов. Полученный десорбат,содержащий 10-15 мг/дм 3 рения и незначительное количество урана, направляют на 2-х стадийную экстракцию-реэкстракцию для отделения рения от урана и извлечения рения. Степень извлечения рения по этому способу невысокая и составляет около 60., что является недостатком способа. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд с извлечением рения (Загородняя А.Н., Абишева З.С.,Дуйсебаев Б.О., Ниетбаев М.А. Извлечение рения из растворов подземного выщелачивания урановых руд. /Тр. П Международной научно-практической конференции Актуальные проблемы урановой промышленности, Алматы, 2002, с.154-157). Технология включает совместную сорбцию урана и частично рения на анионите. Значительная часть рения (70-80) остается в сорбционных фильтратах после извлечения урана. Затем насыщенный уран-,ренийсодержащий анионит направляют на последовательную десорбцию урана и рения. Весь уран полностью десорбируют 8-ю удельными объемами раствора, содержащего 3-ионы (80-90 г/дм 3) и 3(4-4,5),и полученный урансодержащий десорбат направляют на извлечение урана. После десорбции урана оставшийся рений десорбируют нитратсодержащим десорбентом с получением ренийсодержащего десорбата,из которого рений извлекают экстракционным способом. Рений из сорбционного фильтрата после сорбции урана, извлекают также сорбцией на анионите. Так как в сорбционных фильтратах присутствует остаточный уран, он участвует в ионном обмене и занимает часть активных ионогенных групп,препятствуя сорбции рения и тем самым снижая емкость смолы по рению и соответственно степень его извлечения. При последующей десорбции рения сорбировавшийся уран также переходит в раствор,что ухудшает процесс дальнейшего экстракционного извлечения рения из десорбата. Извлечение рения из исходных растворов подземного выщелачивания по данному способу невысокое и составляет 70, что является основным недостатком этого способа. Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения рения при переработке растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд. Указанный результат достигается в способе переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд, включающем сорбцию урана и рения с получением насыщенного ураном и содержащего рений сорбента и ренийсодержащего сорбционного фильтрата,последовательную десорбцию урана и рения с получением урансодержащего десорбата и первого ренийсодержащего десорбата, сорбцию рения из сорбционного фильтрата, последующую десорбцию с получением второго ренийсодержащего десорбата,извлечение рения из ренийсодержащих десорбатов экстракцией, при этом сорбцию рения из сорбционного фильтрата осуществляют на анионите с размером пор 25-60 нм. Полученные первый и второй ренийсодержащие десорбаты объединяют и направляют на экстракционное извлечение рения. Сущность изобретения заключается в следующем. Сорбционный фильтрат, полученный после сорбции основной части урана из исходного раствора, содержит остаточный уран и до 70-80 рения от его содержания в растворах подземного выщелачивания. В известном способе этот рений извлекают сорбцией на высокоосновном анионите с нерегулируемым размером пор, который сорбирует как рений, так и остаточный уран, что приводит к снижению степени извлечения рения. Для исключения сорбции урана в предлагаемом способе используют аниониты с размерами пор 25 60 нм. Указанные аниониты не сорбируют уран. Объяснить это можно следующим образом. Подземному выщелачиванию подвергают, как правило, низкокарбонатные урансодержащие руды,поэтому в состав растворов подземного выщелачивания входят анионы угольной кислоты в количестве 2-15 г/дм 3. Анионы угольной кислоты образуют с ураном комплекс 2(СО 3)34-,значительно превышающий по размерам перренатион и не сорбирующийся анионитами с размерами пор 25-60 нм. При этом освободившаяся часть активных ионогенных групп сорбирует рений, что позволяет повысить степень его извлечения. Размер пор анионитов 25-60 нм обусловлен тем,что при размерах пор более 60 нм рений и уран сорбируются коллективно, а при размерах пор менее 25 нм ухудшается кинетика сорбции рения. Реализация предлагаемого изобретения позволит повысить степень извлечения рения из растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд до 79. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1 Раствор подземного выщелачивания, состава,г/дм 3- 0,0003- 0,050 42- - 17,0 С- - 0,23 3- - 0,2 СО 32- - 12,0 направляли на сорбционную колонку, в которую загружали 20 см 3 анионита АМП. Пропускали раствор сверху вниз до проскока урана 0,001 г/дм 3. Пропущено 1000 удельных объемов раствора (20 дм 3). При этом сорбировался практически весь уран и около 23 рения от содержащегося в исходном растворе. Получили насыщенный ураном анионит,содержащий 92,1 кг/т урана и 1,1 кг/т рения, и сорбционный фильтрат, содержащий, г/дм 30,00023- 0,001. Из насыщенного анионита 8-ю удельными объемами раствора десорбента, содержащего 3 ионы (80-90 г/дм 3) и 3 (4-4,5 ), десорбировали уран. Получили урансодержащий десорбат с концентрацией урана 7 г/дм 3, который направляли на извлечение урана известным способом. Анионит после десорбции урана направляли на дальнейшую десорбцию рения тем же десорбентом. Пропустили 30 удельных объемов десорбента,получили 0,6 дм 3 первого ренийсодержащего десорбата с концентрацией рения 0,0017 г/дм 3 и анионит, который после регенерации направляли на новый цикл сорбции урана. Сорбционный фильтрат, полученный после нескольких циклов сорбции урана и содержащий,- 0,00023 г/дм 3- 0,001 г/дм 3 направляли в сорбционную колонку, загруженную 20-ю см 3 анионита АМП с размером пор 25 нм и пропускали раствор сверху вниз со скоростью 9 уд.объемов/ч до проскока рения 0,00022 г/дм 3. Было пропущено 5000 удельных объемов (100 л). Получили насыщенную рением смолу и фильтрат сорбции рения. Полная обменная емкость анионита по рению составила 2,34 кг/т (по прототипу -2,05 кг/т) Насыщенную рением смолу направили на десорбцию рения раствором десорбента,3(4-4,5). Весь рений десорбировали 30 удельными объемами раствора и получили 0,6 дм 3 второго ренийсодержащего десорбата с концентрацией рения 0,0366 г/дм 3, уран - не обнаружен. Полученные первый и второй ренийсодержащие десорбаты объединили и полученный раствор с концентрацией рения 0,019 г/дм 3 направили на экстракционное извлечение рения известным методом. Извлечение рения из исходного раствора подземного выщелачивания составило 77. Пример 2 Раствор подземного выщелачивания,содержащий- 0,00028 г/дм 3- 0,055,(остальные примеси как в примере 1), направляли на сорбционную колонку, в которую загружали 20 см 3 анионита АМП. Пропускали раствор сверху вниз до проскока урана 0,001 г/дм 3. Пропущено 1000 удельных объемов раствора (20 дм 3). При этом сорбировался практически весь уран и 21 рения от содержащегося в исходном растворе. Получили насыщенный ураном анионит,содержащий 95,1 кг/т урана и 1,08 кг/т рения, и сорбционный фильтрат, содержащий, г/дм 30,00022- 0,001. Из насыщенного анионита 8-ю удельными объемами раствора десорбента, содержащего 3 ионы (80-90 г/дм 3) и 3 (4-4,5) десорбировали уран. Получили урансодержащий десорбат с концентрацией урана 8,0 г/дм 3, который направляли на извлечение урана известным способом. Анионит после десорбции урана направляли на дальнейшую десорбцию рения тем же десорбентом. Пропустили 30 удельных объемов десорбента,получили 0,6 дм 3 первого ренийсодержащего десорбата с концентрацией рения 0,0014 г/дм 3 и анионит, который после регенерации направляли на новый цикл сорбции урана. Сорбционный фильтрат, полученный после нескольких циклов сорбции урана и содержащий,-0,00022 г/дм 3 -0,001 г/дм 3 направляли в сорбционную колонку, загруженную 20-ю см 3 анионита АМП с размером пор 60 нм и пропускали раствор сверху вниз со скоростью 10 уд.объемов/ч до проскока рения 0,00022 г/дм 3. Было пропущено 6000 удельных объемов (120 л). Получили насыщенную рением смолу и фильтрат сорбции рения. Полная обменная емкость анионита по рению составила 2,31 кг/т (по прототипу -2,07 кг/т). Насыщенную рением смолу направили на десорбцию рения раствором десорбента,содержащим 3-ионы (80-90 г/дм 3) и 3 (44,5). Весь рений десорбировали 35 удельными объемами раствора и получили 0,7 дм 3 второго ренийсодержащего десорбата с концентрацией рения 0,0377 г/дм 3, уран - не обнаружен. Полученные первый и второй ренийсодержащие десорбаты объединили и полученный раствор с концентрацией рения 0,021 г/дм 3 направили на экстракционное извлечение рения известным методом. Извлечение рения из исходного раствора подземного выщелачивания составило 78,6. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд,включающий сорбцию урана и рения с получением насыщенного ураном и содержащего рений сорбента и ренийсодержащего сорбционного фильтрата, последовательную десорбцию урана и рения с получением урансодержащего десорбата и первого ренийсодержащего десорбата, сорбцию рения из сорбционного фильтрата, последующую десорбцию с получением второго ренийсодержащего десорбата, извлечение рения из ренийсодержащих десорбатов экстракцией отличающийся тем, что сорбцию рения из сорбционного фильтрата осуществляют на анионите с размером пор 25-60 нм. 2. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что полученные первый и второй ренийсодержащие десорбаты объединяют и направляют на экстракционное извлечение рения.