Способ очистки урансодержащих растворов

(51) 22 3/20 (2006.01) 01 43/00 (2006.01) 01 7/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может найти применение при переработке урансодержащих продуктивных растворов сернокислотного подземного выщелачивания урановых руд. Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки урансодержащих растворов от алюминия и кремния с получением товарного продукта - основного сульфата алюминия. Отличие предлагаемого способа очистки урансодержащих растворов заключается в том, что проводят термогидролиз урансодержащего раствора с рН 1-3, предпочтительно, рН 2-3. Образующийся при термолизе осадок примеси в виде основного сульфата алюминия и оксида кремния отделяют от раствора фильтрованием. Термогидролиз проводят при температуре 130-220 С, предпочтительно при 180-200 С.(72) Кожахметов Серик Касымович Демехов Юрий Васильевич Садыков Магзум Жанарстанович Копбаева Мария Петровна Близнюк Владимир Иванович Принзин Николай Алексеевич Карманов Ербол Мейрамханович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий Товарищество с ограниченной ответственностью Горнорудная компания(56) Н.П. Галкин, А.А. Майоров, У.Д.Верятин. Технология переработки концентратов урана,Атомиздат, 1960, с.59-68(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ УРАНСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может найти применение при переработке урансодержащих продуктивных растворов сернокислотного подземного выщелачивания урановых руд. При осаждении урана из продуктивных растворов подземного выщелачивания с предварительным выделением трехвалентного железа получают,химический концентрат природного урана(ХКПУ),загрязненный примесями,и прежде всего алюминием. Соответственно для получения готовой продукции необходимо проведение операции очистки ХКПУ от алюминия. Общим принципом при очистке химических концентратов урана является выделение в виде малорастворимого соединения примеси или урана. Известен способ разделения катионов путем дробного осаждения гидроокисей (Фортунатов Н.С.,Михайловская А.Н. Труды Ин-та общ. неорг. хим. АН УССР, 1955). Из раствора, содержащего катионы, путем добавления оснований или аммиачной воды производят дробное осаждение гидроокисей. Однако при однократном выделении компонентов трудно достигнуть полного осаждения и получения чистого продукта. Поэтому процесс проводят в несколько стадий. На первой стадии осаждается главная часть металла, во второй оставшийся металл с некоторым количеством примеси следующего по растворимости компонента. Второй осадок прибавляется к следующей порции исходного раствора. Своеобразный ионный обмен между осадком и раствором приводит к обогащению раствора примесями осадка, а осадок обогащается осаждаемым компонентом, имеющим меньшую растворимость. Количество стадий определяется характеристикой исходного раствора, количеством фракций и требуемой чистотой конечных продуктов. Данный способ практически неприменим для разделения урана и алюминия вследствие узкого интервалаосаждения гидроокисей алюминия и урана. Осаждение алюминия начинается при 3,5,аконца осаждения составляет 5,56. Для урансодержащих растворов при концентрациях до 50-60 г/л осаждение полиуранатов начинается при 3,8 и заканчивается при 7,2 (Б.В.Громов Введение в химическую технологию урана, М.,Атомиздат, 1978, с.117). При разбавлении урансодержащего раствораначало осаждения можно сдвинуть до 5,0, тем самым, увеличив интервал подля разделения, однако это приводит к увеличению объемов перерабатываемого раствора. Кроме того гидролиз алюминия при обычной температуре и даже при 100 С приводит к получению желатинообразного А(ОН)3, который трудно отмывается от маточного раствора и медленно фильтруется или сгущается даже в присутствии специальных добавок. Известен способ для отделения урана от железа,алюминия, марганца, никеля и цинка с использованием сульфитных соединений (Н.П. 2 Галкин, А.А. Майоров, У.Д. Верятин Технология переработки концентратов урана, Атомиздат, 1960,с.52). Химический концентрат урана растворяется в серной кислоте. Одновременно при растворении добавляется сульфит аммония. Уран и вышеуказанные примеси оказываются в растворе. Раствор кипятят в течение 4-6 ч. Уран выделяется в осадок в виде соединения (4)2 О 2 О 33 О 2 или(Н 4)2 ОО 33 О 2, а примеси остаются в растворе. Лучше всего при сульфитной очистке отделяется железо. Недостатком способа является необходимость кипячения раствора в течение длительного времени. Известен способ фосфатной очистки урана от примесей путем осаждения двойных уранилфосфатов (Н.П. Галкин, А.А. Майоров, У.Д. Верятин Технология переработки концентратов урана, Атомиздат, 1960, .69-73). Наиболее часто в технологии урана используется аммонийуранилфосфат Н 4 2432. Отмечается,что хорошо фильтрующийся кристаллический осадок аммонийуранилфосфата получается при осаждении его из горячего раствора. Эта двойная соль практически нерастворима ни в воде, ни в разбавленных минеральных кислотах. При дальнейшей переработке аммонийуранилфосфата на чистую соль его переводят в диуранат натрия. После очистки раствора нейтрализацией фосфор возвращается в процесс. Диуранат натрия снова растворяется и окончательное отделение примесей от урана осуществляется или перекисной очисткой или экстракцией. Недостатками способа являются необходимость использования дополнительного реагента,сложность проведения очистки, а также загрязнение урансодержащего раствора фосфат-ионами. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ карбонатной очистки урансодержащих растворов,полученных при сернокислотном выщелачивании урановых руд, от примесей, в том числе от алюминия (Н.П. Галкин, А.А. Майоров, У.Д. Верятин Технология переработки концентратов урана, Атомиздат, 1960, .59-68). Способность группы уранила образовывать растворимые карбонатные комплексы используется для отделения урана от примесей. В результате взаимодействия солей алюминия с растворами карбоната аммония происходит образование плохо растворимых основных карбонатов алюминия. Возможно также образование малорастворимых двойных карбонатов алюминия и аммония. Способ не позволяет очистить урансодержащий раствор от примесей кремния, который также присутствует в растворе урансодержащих продуктивных растворов сернокислотного подземного выщелачивания урановых руд. Недостатком способа является невозможность глубокой очистки от алюминия вследствие заметной растворимости его в содовых растворах. Задачей изобретения является создание способа очистки от алюминия и кремния урансодержащих растворов, полученных при сернокислотном выщелачивании урановых руд и получить при этом товарный продукт - основной сульфат алюминия. Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки урансодержащих растворов от алюминия и кремния, получение товарного продукта. Для достижения указанного технического результата предлагаемый способ очистки от алюминия урансодержащих растворов, полученных при сернокислотном выщелачивании урановых руд,осуществляют отделением нерастворимого осадка основного сульфата алюминия и окиси кремния,образующихся при термогидролизе урансодержащих растворов с 1-3. Термогидролиз осуществляют при температуре 130-250 С,предпочтительно при температуре 180-200 С. Преимущественно отделение основного сульфата алюминия и окиси кремния от уранового раствора осуществляют фильтрацией. Диссоциация электролита на ионы большей частью не связана с заметным выделением или поглощением тепла,поэтому изменение температуры мало на ней сказываются. Тогда как диссоциация воды связана с большим поглощением тепла, поэтому степень диссоциации воды с повышением температуры значительно увеличивается. Следовательно, при нагревании раствора концентрация ионов Н и ОН- существенно возрастает,что увеличивает вероятность образования малодиссоциированных молекул слабой кислоты или основания. Поэтому при нагревании степень гидролиза значительно увеличивается. Термогидролиз обычно применяют для кислых растворов сниже 4 и, как правило, из сульфатных растворов. Поскольку в кислых растворах одно-или двухвалентных металлов термогидролиз обычно не происходит, его применяют для трех- и четырехвалентных металлов в сульфатных средах. Как следствие этого, имеется возможность для отделения данных металлов от сопутствующих им одно- и двухвалентных металлов. Таким образом, создаются благоприятные условия для отделения двухзарядного уранил-иона от алюминия и кремния из кислых растворов. При гидролизе сульфатных растворов осаждается основной сульфат алюминия, имеющий формулу 3 А 23439 Н 2. Это соединение устойчиво в широком интервале температур (100300 С) при отношениях 323, изменяющихся от 2,4 до 1,4. Последняя величина соответствует основному раствору сульфата алюминия с 3,5. Кремний при гидролизе в растворах выщелачивания находится в виде поликремниевой кислоты. Преимущество термогидролиза растворов сульфата алюминия обусловлено также тем, что при этом получается кристаллический основной сульфат алюминия, который очень хорошо фильтруется и является сам по себе товарным продуктом. В случае отсутствия в урансодержащем растворе других примесей, соосаждающихся вместе с алюминием,получаемый продукт имеет высокую чистоту. При наличии в растворе поликремниевой кислоты при термолизе она разлагается на воду и окись кремния,который выпадает в осадок и легко отделяется фильтрованием. Сведения,подтверждающие возможность осуществления изобретения. Пример 1. Урансодержащего раствор для очистки от алюминия с 3,0 содержит уран 30 г/л алюминий 5 г/л, кремний - 0,027 г/л. Раствор нагревали до температуры 180 С и выдерживали в течение 5 минут. Раствор охлаждали до комнатной температуры и образованный осадок кристаллического основного сульфата алюминия и окиси кремния отфильтровывали. Степень очистки определяли по остаточному содержанию ионов алюминия и кремния в растворе. После очистки раствор содержал алюминия 33,0 г/л и кремния 0,01 г/л. Результаты осуществления изобретения согласно предложенному способу при различных температурах, длительности обработки иисходного раствора приведены в таблице 1-4. Таблица 1 Содержание элементов в растворе после термогидролиза урансодержащего раствора с 3,0 Элементы Таблица 2 Содержание элементов в растворе после термогидролиза урансодержащего раствора с 2,0 Элементы Таблица 3 Содержание элементов в растворе после термогидролиза урансодержащего раствора с 1,0 Элементы Содержание элементов в растворе после термогидролиза урансодержащего раствора с 0,8 Элементы Результаты осуществления способа,представленные в таблицах 1-4 показывают, что термогидролиз урансодержащих растворов проходит с высокой скоростью и с большой глубиной очистки от алюминия и кремния. Остаточное содержание алюминия приисходного раствора 2-3 составляет менее 1 мг/л. С понижениемисходного раствора остаточное содержание алюминия увеличивается до 5-10 мг/л при 1,0 и до 10-20 мг/л при 0,8. Содержание кремния уменьшается более чем в три раза. Осадки основного сульфата алюминия и оксида кремния хорошо отфильтровываются. Предлагаемый способ очистки урансодержащего раствора имеет следующие оптимальные параметры проведения термогидролизаисходного раствора 2-3, температура проведения процесса 180 - 200 С,время проведения процесса 5-10 минут. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки урансодержащего раствора,полученного при сернокислотном выщелачивании урановой руды, включающий осаждение примеси элементов в виде нерастворимого осадка и его отделение фильтрацией, отличающийся тем, что примесь алюминия и кремния осаждают в виде основного сульфата алюминия и оксида кремния,выделенных путем термогидролиза урансодержащих растворов с рН 1-3 при температуре 130-220 С. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термогидролиз проводят, предпочтительно, при температуре 180-200 С.