Способ переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд

(51) 01 47/00 (2006.01) 22 61/00 (2006.01) 22 3/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ урановых руд, включающий сорбцию урана на сильноосновном анионите с последующей его десорбцией, последующую сорбцию рения из маточных растворов сорбции урана на сильноосновном анионите, десорбцию урана и две стадии десорбции рения, денитрацию ионита,экстракционное концентрирование десорбата промывку органической фазы и жидкостную реэкстракцию, корректировку рН реэкстракта промывку и твердофазную реэкстракцию с выделением кристаллов перрената аммония. Сорбцию рения осуществляют, пропуская через колонну с ионитом снизу верх 900-1200 удельных объемов раствора, десорбцию рения проводят в две стадии последовательно, десорбат первой десорбции подвергают экстракционному концентрированию и жидкостной реэкстракции. Первую десорбцию рения осуществляют раствором, приготовленным на основе десорбата второй десорбции рения и части рафината первого экстракционного концентрирования десорбата первой десорбции рения, а вторую десорбцию рения осуществляют оставшейся частью рафината.(72) Кожахметов Серик Касымович Копбаева Мария Петровна Панова Елена Николаевна Шокобаев Нурлан Маратович Задорин Валерий Семенович Аринов Бейбит Жолдыбаевич(73) Акционерное общество Национальная атомная компания Казатомпром Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТВОРОВ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ РЕНИЙСОДЕРЖАЩИХ УРАНОВЫХ РУД(57) Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности, к способам извлечения рения из маточных растворов сорбции урана,получаемого методом подземного скважинного выщелачивания. Предложен способ переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности, к способам извлечения рения из маточных растворов сорбции урана,получаемого методом подземного скважинного выщелачивания. Известны способы извлечения рения сорбцией с применением сильно - и слабоосновных анионитов(В.И.Бибикова, А.В.Передереев и др. Кинетика ионного обмена рения и молибдена на смоле.Сб. Рений. Химия, технология, анализ. М.,Наука, 1976 г., с.54-60. А.Г.Холмогоров и др. Извлечение рения из сульфатных растворов и его отделение от молибдена на анионообменных смолах различного типа. Там же, с.63-66). Недостатком известных способов извлечения является низкая селективность при извлечении рения из промышленных растворов, содержащих помимо 0,05-0,2 г/л рения до 25 г/л молибдена и других примесей. Использование указанных выше анионообменных смол для извлечения рения из урансодержащих растворов малоэффективно вследствие низкой селективности при извлечении рения из растворов подземного выщелачивания урана. Кроме того, для десорбции рения из сильноосновных анионитови АМП требуются жесткие технологические условия сложный состав десорбирующего раствора (3,0-3,5 36-7 43), выход десорбата - 20 объемов на 1 объем сорбента,высокая температура 50 С и продолжительное время десорбции 95 часов. Известен способ переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд (Патент РК 23507, С 22 В 61/00,С 22 В 3/00, 01 47/00, опубл. 15.12.2010). Технология включает сорбцию в две стадии на первой стадии извлекается рений, для чего через ионит пропускают 5000-10000 удельных объемов исходного раствора со скоростью 8-12 уд.об./час до полного насыщения смолы рением. При этом получается насыщенная рением и ураном смола и урансодержащий сорбционный фильтрат, который направляется на вторую стадию сорбции для извлечения урана, а насыщенную рением и ураном смолу направляют на последовательную десорбцию урана и рения. Для достижения полной динамической обменной емкости (ПДОЕ) сорбента пропускают 5000-10000 удельных объемов раствора,что снижает производительность колонны и усложняет процесс сорбции. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ переработки растворов подземного скважинного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд с извлечением рения (Патент РК 22659, 01 47/00, С 22 В 61/00, С 22 В 3/00, опубл. 15.07.2010). Технология включает в себя сорбцию урана из исходных растворов, при этом часть рения сорбируется совместно с ураном. Далее анионит направляется на последовательную десорбцию урана и рения. Значительная часть рения (до 80) остается в сорбционных фильтратах после извлечения урана, из которых рений извлекают также сорбцией на анионите с размером пор 252 60 нм. Полученные первые и второй десорбаты объединяют и направляют на экстракционное извлечение рения. Способ имеет недостатки, обусловленные ограничением размеров пор сорбента,значительными удельными объемами растворов,пропускаемых через сорбент. Кроме того снижение концентрации рения в объединенном десорбате затрудняет последующий экстракционный передел. В приведенных примерах через ионит пропускали 6000 удельных объемов раствора, а насыщенные иониты десорбировали 30 удельными объемами десорбирующего раствора,что усложняет аппаратурную схему процесса. Задачей изобретения является создание способа переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд с извлечения рения из маточных растворов сорбции урана,позволяющего упростить аппаратурнотехнологическую схему, при высокой степени извлечения рения, а также уменьшить расход реагентов. Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения являются упрощение аппаратурно-технологической схемы и сокращение расхода реагентов. Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Раствор после подземного выщелачивания направляется на сорбционное извлечение урана на ионите, в результате чего образовавшиеся маточники сорбции урана направляются на извлечение рения. Это решение позволяет основному производству быть в относительной независимости от дополнительного производства. Маточники сорбции урана, содержащие рений,пропускают через сильноосновную анионообменную смолу в количестве 900-1200 удельных объемов, в результате чего до 80 рения и практический весь уран переходят в фазу ионита. Маточники сорбции рения далее направляются на приготовление выщелачивающего раствора для извлечения урана методом подземного скважинного выщелачивания. Для извлечения урана насыщенный сорбент подвергается сернокислотной десорбции с концентрацией серной кислоты 80 г/дм 3 в количестве 2-3 удельных объемов. Далее сорбент подвергается первой десорбции рения, затем второй десорбции. Способ далее включает денитрацию ионита,первое экстракционное концентрирование десорбата первой десорбции рения промывку органической фазы и жидкостную реэкстракцию, корректировку рН реэкстракта и второе экстракционное концентрирование промывку и твердофазную реэкстракцию с выделением кристаллов перрената аммония. Сорбент после десорбции направляется на денитрацию с целью возвращения в процесс нитратионов. Десорбцию рения проводили кислыми растворами. Использование кислого десорбата позволяет проводить жидкостную экстракцию известными способами при помощи смеси третичных аминов в разбавителе с применением модификатора. Концентрация триакиламина (ТАА) в смеси 25-32 (об.), отношение фаз составляет 110 при количестве ступеней равном 8. После жидкостной экстракции осуществляют промывку насыщенного экстракта для очистки органической фазы от нежелательных примесей. Последующую операцию реэкстракции проводят аммиачным 12 раствором с добавлением высаливающего агента(сульфат аммония) в количестве 100-150 г/дм 3. Отношение фаз 15, число ступеней 6. Перед второй операцией жидкостной экстракции корректируют рН среды до значения 1,5. Экстракцию проводят аналогично первому экстракционному концентрированию. Количество ступеней 6. Затем насыщенный экстракт промывают и подвергают твердофазной реэкстракции 12 раствором аммиака с добавлением сульфата аммония в количестве 150-200 г/дм 3 при соотношении фаз 0 В 15, выпавший осадок выделяют фильтрацией, промывают спиртом и затаривают. Отличительными существенными признаками предлагаемого изобретения является использование в способе переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд усовершенствованной стадии сорбции рения,которую осуществляют, пропуская через колонну с ионитом 900-1200 удельных объемов раствора,причем раствор подают снизу верх. В способе по прототипу указанную стадию осуществляют,пропуская 6000 удельных объемов, которые подают сверху вниз. Указанные отличительные признаки являются существенными,влияющими на достижение заявленного технического результата и обеспечивающие возможность ведения процесса в непрерывном режиме. Отличительными существенными признаками предлагаемого изобретения также является осуществление двух последовательных стадий десорбции рения, после первой стадии десорбции десорбат подвергают экстракционному концентрированию и жидкостной реэкстракции. В способе впервые используют в качестве десорбирующих растворов на первой и второй стадии десорбции смеси компонентов последующих стадий способа. Так, первую десорбцию рения осуществляют раствором, приготовленным на основе десорбата второй десорбции рения и части рафината первого экстракционного концентрирования десорбата первой десорбции рения. Вторую десорбцию рения осуществляют оставшейся частью рафината. Первую десорбцию рения проводят 9-10 удельными объемами, а вторую - 6-7 удельными объемами. Первую десорбцию рения осуществляют смесью,полученной добавлением к десорбату второй десорбции рения рафината первого экстракционного концентрирования десорбата первой десорбции в количестве, необходимом для обеспечения 9-10 удельных объемов смеси для первой десорбции рения. Таким образом, соотношение объема рафината первого экстракционного концентрирования десорбата первой десорбции рения первого экстракционного концентрирования к десорбату второй десорбции рения составляет 22,51. Указанные признаки позволяют реализовать в способе элементы оборота части реагентов в общей технологии переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд. Десорбирующий раствор, содержащий часть рафината первой операции жидкостной экстракции и десорбата второй десорбции рения, корректируют по содержанию нитрат-ионов и серной кислоты с тем, чтобы концентрация -3200 г/дм 3 (в форме нитрата аммония), а серная кислота составляла 40 г/дм 3. При использовании концентрации нитратионов свыше 200 г/дм 3 последующая операция экстракции будет значительно осложнена при использовании менее концентрированного десорбирующего раствора увеличивается количество необходимого раствора. Десорбцию проводят 9-10 удельными объемами. Применение десорбата второй десорбции рения в качестве десорбирующего агента повышает концентрацию рения в десорбате первой десорбции рения. Повышение концентрации рения в десорбате первой десорбции рения и проведение десорбции рения в два этапа позволяет упростить технологию экстракционного концентрирования за счет более высокого содержания извлекаемого компонента и сокращения количества перерабатываемого раствора. Сорбент после первой десорбции направляют на вторую десорбцию рения, которая осуществляют оставшейся частью рафината первой операции экстракции в количестве 6-7 удельных объемов. Применение рафината в качестве десорбирующего раствора позволяет повысить концентрацию рения в десорбате. Рафинат перед десорбцией корректируют на содержание нитрат-ионов,составляющее 200 г/дм 3. Сведения,подтверждающие возможность осуществления способа. Пример. Маточный раствор сорбции урана, состава, г/дм 3- 0,00035 - 0,003 4-2 - 20 С- - 1,3 3- - 0,2 рН-1,8-2,3,направляют на сорбцию на сильноосновном анионите 920 в колонне объемом 0,5 м 3. Производительность колонны по раствору составляет 3 м 3/ч. Раствор подавали в нижнюю часть колонны,было пропущено 900 удельных объемов (450 м 3) раствора маточников сорбции урана. Сорбент насыщался до емкости 0,75 кг/т по рению и 4,2 кг/т по урану. Десорбцию урана проводят раствором состава 24 80 г/дм 3 в количестве 1 м 3, при этом десорбировалось 70 урана. Раствор подавал в нижнюю часть колонны с расходом 0,5 м 3/ч. Первую десорбцию рения проводили оборотным рениевым десорбатом второй десорбции рения следующего состава 24 - 40 г/дм 3 -3 200 г/дм 3 десорбирующего раствора составило 9,5 удельных объемов при подаче 0,5 м 3/ч. Концентрация рения в десорбате составила 0,025 г/дм 3. В дальнейшем сорбент направлялся на вторую десорбцию рения, при следующем составе десорбирующего раствора 24 - 30 г/дм 3, -3 200 г/дм 3 -0,002 г/дм 3. Количество раствора составило 6,5 удельных объемов. Концентрация рения в десорбате составила 0,009 г/дм 3. После извлечения рения ионит подвергли денитрации раствором серной кислоты для извлечения нитрат-ионов,после чего он возвращался в технологический цикл. Десорбат первой десорбции рения направлялся на операцию первой жидкостной экстракции,осуществляемую методом противотока. Экстрагент представлял собой смесь триалкиламина (27 об.) и децилового спирта (10 об.) в дизельном топливе(63 об.). При использовании 8 ступеней и отношении фаз 0 В 110 концентрация рения в экстракте составила 0,224 г/дм 3. Рафинаты использовались для приготовления десорбирующих растворов, а экстракт промывался водой и подвергался реэкстракции. Для реэкстракции был приготовлен раствор аммиачная вода (12 3) с добавкой сульфата аммония 150-200 г/дм 3. При 0 В 51 и шести ступенях реэкстракции концентрация рения в реэкстракте составила 1,1 г/дм 3. Реэкстракт подкислили концентрированной серной кислотой до рН 1,5 и экстрагировали экстрагентом того же состава, что использовался на первой операции жидкостной экстракции. Отношение фаз 0 В 110, а количество ступеней равнялось 6, что позволило сконцентрировать рений в органической фазе до 10,8 г/дм 3. Экстракт промыли водой и провели твердофазную реэкстракцию раствором с составом аналогичным первой реэкстракции. Реэкстрактор работал в периодическом режиме при отношении фаз 0 В 15,в результате чего образовался кристаллический перренат аммония, который отфильтровали и промыли раствором этилового спирта. Проведение десорбции рения в две последовательные стадии и последующее экстракционное концентрирование, использование предложенной десорбирующей смеси позволило упростить технологию экстракционного концентрирования за счет более высокого содержания извлекаемого компонента и сокращения количества перерабатываемого раствора до 900-1200 уд. объемом. Что, в свою очередь, позволяет осуществлять процесс в установках полунепрерывного типа. Использование десорбирующего раствора,приготовленного на основе десорбата второй десорбции рения и части рафината первого экстракционного концентрирования десорбата первой десорбции рения на первой стадии десорбции и оставшейся части рафината на второй стадии позволяет уменьшить расход реагентов. Предложенный способ включает элементы оборотной технологии в части реагентов десорбции в общей технологии переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд. Степень извлечения металла согласно предлагаемому способу составила 70-80. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ переработки растворов подземного выщелачивания ренийсодержащих урановых руд,включающий сорбцию урана на сильноосновном анионите с последующей его десорбцией,последующую сорбцию рения из маточных растворов сорбции урана на сильноосновном анионите, десорбцию урана и две стадии десорбции рения,денитрацию ионита,экстракционное концентрирование десорбата промывку органической фазы и жидкостную реэкстракцию,корректировку рН реэкстракта промывку и твердофазную реэкстракцию с выделением кристаллов перрената аммония, отличающийся тем, что сорбцию рения осуществляют, пропуская через колонну с ионитом снизу верх 900-1200 удельных объемов раствора, две стадии десорбции рения проводят последовательно, десорбат первой десорбции подвергают экстракционному концентрированию и жидкостной реэкстракции, при этом первую десорбцию рения осуществляют раствором, приготовленным на основе десорбата второй десорбции рения и части рафината первого экстракционного концентрирования десорбата первой десорбции рения, а вторую десорбцию рения осуществляют оставшейся частью рафината. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую десорбцию рения проводят 9-10 удельными объемами, а вторую - 6-7. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую десорбцию рения осуществляют смесью,полученной добавлением к десорбату второй десорбции рения рафината первого экстракционного концентрирования десорбата первой десорбции в количестве, необходимом для обеспечения 9-10 удельных объемов смеси для первой десорбции рения. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что соотношение объема рафината первого экстракционного концентрирования десорбата первой десорбции рения первого экстракционного концентрирования к десорбату второй десорбции рения составляет 2-2,51.