Способ денитрации анионита при сорбционном извлечении урана из растворов подземного выщелачивания

(51) 22 60/02 (2014.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ направление маточника осаждения после извлечения урана из товарного десорбата в сорбционную колонну, содержащую сильноосновный анионит в сульфатной форме, сорбцию нитрат-ионов и дальнейший вывод хлорсодержащего раствора. Согласно изобретению маточник осаждения урана,разделяют на два потока, один из которых направляют на сорбцию в колонну без ее передвижки,второй в емкость для денитрирующего раствора, в который добавляют,образованный маточник денитрации в рецикле денитрации маточника осаждения, подкисляют серной кислотой и подают на денитрацию в сорбционную колонну. Денитрирующий раствор подкисляют до содержания 40-50 г/л серной кислоты, а соотношение маточника осаждения урана и маточника денитрации из рецикла денитрации смолы после сорбции маточника составляет 11. Техническим результатом изобретения является сокращение удельного расхода нитратов в процессе переработки продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания урановых руд.(72) Кожахметов Серик Касымович Копбаева Мария Петровна Принзин Николай Алексеевич Садыков Магзум Жанарстанович Близнюк Владимир Иванович Кокумбеков Бахыт Байжумевич Карманов Ербол Мейрамханович Уваров Александр Дмитриевич Нургалиев Нурбек Аукулевич Задорин Валерий Семенович Михеев Алексей Васильевич Бобровный Евгений Владимирович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий(54) СПОСОБ ДЕНИТРАЦИИ АНИОНИТА ПРИ СОРБЦИОННОМ ИЗВЛЕЧЕНИИ УРАНА ИЗ РАСТВОРОВ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ(57) Способ денитрации анионита при сорбционном извлечения урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания относится к гидрометаллургии цветных, редких и радиоактивных металлов. Способ включает Изобретение относится к гидрометаллургии цветных, редких и радиоактивных металлов и может найти применение для извлечения металлов анионитами,например,при переработке урансодержащих продуктивных растворов сернокислотного подземного выщелачивания урановых руд. Известен способ денитрации растворов при извлечении урана из продуктивных растворов подземного выщелачивания. Сорбцию урана сильноосновными анионитами и десорбцию урана с насыщенного сорбента нитратными растворами(815 по нитрат-ионам), подкисленными серной кислотой до 0,5-1,0 Тураев Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана, М., 2004, с.248-257. При этом расход нитратных десорбирующих растворов достигает 1,5-1,8 об/об сорбента, а выход товарного регенерата составляет 0,5 об/об сорбента. Остальная часть растворов (1,0-1,3 об/об) используют как оборотные растворы, которые проходят последовательно следующие технологические операции донасыщение анионита ураном, доулавливание урана и нитрат-ионов,денитрация анионита и после доукрепления аммиачной селитрой вновь используют на десорбции урана с насыщенного анионита. Эта часть оборотных растворов после колонны доулавливания содержит менее 1 г/л по нитратам и хлорид-ионам. Товарный регенерат далее направляется на карбонатное осаждение. Раствор после осаждения урана из конусов отстойников возвращается на приготовление осаждающего раствора. Товарный десорбат и маточники осаждения урана содержат до 15 г/л по нитрат-ионам и до 10 г/л по хлорид-ионам. Соответственно возврат маточников осаждения на приготовление осаждающего раствора будет приводить к постепенному росту содержания хлорид-ионов на каскаде осаждения урана. Недостатком известного способа является накопление в рабочих растворах нитратной регенерации (каскад осаждения) хлорид-ионов. Концентрация ионов хлора в оборотных нитратных растворах повышается до 15-30 г/л и выше. Хлорионы при этих концентрациях особенно сильно влияют на коррозионную стойкость оборудования,что вызывает значительный износ оборудования. Для снижения концентрации хлорид-ионов в оборотных растворах по известному способу предусмотрен вывод растворов в части маточников осаждения урана из товарного регенерата(0,5 об/об), что приводит к потерям нитрат-ионов и соответственно к дополнительному расходу аммиачной селитры, а повышение концентрации нитрат-ионов в продуктивных растворах ухудшает показатели сорбции урана. Известен способ денитрации при сорбционном извлечения урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания десорбцией (Предварительный патент РК 14017,МПК С 22 В 49/00, публ. 16.02.2004). Он включает сорбцию урана из растворов сильноосновным анионитом, десорбцию урана с насыщенного анионита нитратными растворами, подкисленными 2 серной кислотой. Для повышения емкости насыщения анионита по урану и снижения расходов химических реагентов, в частности аммиачной селитры, осуществляют селективную десорбцию хлорид-ионов с насыщенного анионита путем предварительной обработки его сульфатносолевыми растворами с концентрацией сульфатионов 2-15. Это позволяет селективно десорбировать большую часть хлорид-ионов с насыщенного анионита перед поступлением его на узел регенерации, и исключить накопление хлоридионов в оборотных рабочих растворах регенерации до критических концентраций. По данному способу обеспечивается значительное сокращение (в 5-6 раз) объема растворов, выводимых из процесса по содержанию хлорид-ионов. Недостатками способа являются необходимость дополнительного расхода сульфатных солей и безвозвратные потери нитратов с выводимыми растворами. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ денитрации при сорбционном извлечения урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания, в котором маточники осаждения после извлечения урана из товарного десорбата направляют в сорбционную колонну, содержащую сильноосновный анионит в сульфатной форме, при нагрузке 0,1-2,0 об/об/час, с последующей сорбцией нитрат-ионов из маточника осаждения на анионите, и дальнейшим выводом хлорсодержащего раствора в пескоотстойник продуктивных растворов (Инновационный патент РК 22364, МПК С 22 В 60/02, публ. 15.03.2010 г.). Недостатком способа является потеря нитратионов в процессе сорбции из маточника осаждения,отсутствие стадии денитрации сильноосновного анионита в сульфатной форме после сорбции. Денитрация известным способом растворами серной кислотой имеет низкую эффективность из-за образующегося градиента концентраций нитратионов по высоте сорбционной колонны,обусловленной равновесием между содержанием нитратов в растворе и в смоле. Денитрация с передвижкой смолы для устранения градиенты концентрации требует значительного усложнения технологии. Задачей изобретения является разработка способа денитрации анионита без передвижки при сорбционном извлечения урана из продуктивных растворов сернокислотного подземного выщелачивания, позволяющего сократить потери нитратов. Техническим результатом изобретения является извлечение нитратов из маточников осаждения урана и сокращение удельного расхода нитратов. Технический результат достигается способом денитрации анионита при сорбционном извлечения урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания, который включает направление маточника осаждения после извлечения урана из товарного десорбата в сорбционную колонну, содержащую сильноосновный анионит в сульфатной форме, сорбцию нитрат-ионов и дальнейший вывод хлорсодержащего раствора. Согласно изобретению маточник осаждения урана,разделяют на два потока, один из которых направляют на сорбцию в колонну без ее передвижки,второй в емкость для денитрирующего раствора, в который добавляют,образованный маточник денитрации в рецикле денитрации маточника осаждения, подкисляют серной кислотой и подают на денитрацию в сорбционную колонну. При этом, денитрирующий раствор подкисляют до содержания 40-50 г/л серной кислоты, а соотношение маточника осаждения урана и маточника денитрации из рецикла денитрации анионита после сорбции маточника составляет 11. Существенными признаками предлагаемого способы является введение дополнительной стадии денитрации анионита. На фиг.1, она представлена элементами схемы денитрация анионита 2 денитрирующим раствором 2. Денитрирующим раствором 2 является смесь маточника денитрации,образующегося в цикле дополнительной стадии денитрации, части маточника осаждения урана и серной кислоты в количестве 40-50 г/л. Образующийся маточник денитрации после денитрации анионита 2 рециркулирует в процессе денитрации 2 как часть денитрирующего раствора. Совокупность признаков позволяет достичь заявленного технического результата, а именно повысить извлечение нитратов из маточников осаждения урана и сокращение удельного расхода нитратов, без дополнительных стадий в общей технологии по передвижке, перемешиванию анионита. Сведения,подтверждающие возможность осуществления способа. Пример 1. Ионы урана сорбируют из продуктивных растворов сернокислотного выщелачивания,согласно схеме представленной на фиг.1 Насыщенный анионит после сорбции урана из продуктивных растворов направляют на операцию десорбции урана нитратными растворами (8-9 по нитрат-ионам), подкисленными серной кислотой до концентрации 25-35 г/л. При этом расход нитратных десорбирующих растворов 1 достигает 1,5-1,8 об/об сорбента, а выход товарного десорбата составляет 0,5 об/об сорбента. Остальную часть растворов(1,0-1,3 об/об) используют как оборотные сульфатные растворы,которые проходят последовательно следующие технологические операции донасыщение анионита ураном,доулавливание урана и нитрат-ионов. Далее оборотные нейтральные сульфатные растворы поступают в узел приготовления денитрирующего раствора 1. Товарный десорбат поступает на стадию осаждения урана. Образующаяся пульпа поступает на фильтрацию с разделением на желтый кек и фильтрат- маточник осаждения урана, который делят на два потока. Один поток пропускаю через колонну с анионитом марки 910 при нагрузке 0,1-2,0 об/об/час. Второй поток направляют в емкость для приготовления денитрирующего раствора 2, затем часть маточника денитрации,образованного при денитрации ионита 2 в объемном соотношении 11 подкисляют серной кислотой до содержания 40-50 г/л. Полученный денитрирующий раствор 2 подают на денитрацию ионита 2.Полученный маточник денитрации частью рециклом направляют на приготовление денитрирующего раствора 2, оставшуюся часть направляют на приготовление десорбирующего раствора. Анионит насыщен нитратами из маточника осаждения урана с содержанием по 3- 14,7 г/л. Денитрацию вели денитрирующим раствором,содержащим 1 объем маточника осаждения урана(МОУ), содержащим 15 г/л 3- 1 объем маточника денитрации 2 из рецикла, содержащим 10-15 г/л 3 и серной кислоты с концентрацией 50,2 г/л. Результаты представлены в таблице 1. Таблица 1. Денитрация смолы в колонке без передвижки. Нагрузка денитрирующего раствора (днр) днрсм анионита 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Р-р серной кислоты Денитрирующий 50,2 г/л раствор 2 Из таблицы видно, что использование маточника осаждения урана,маточника денитрации,собранного в буферной емкости для рецикла денитрации, подкисленных серной кислотой,приводит к эффективной денитрации анионита. Сравнение с известным методом денитрации раствором серной кислотой показывает повышение эффективности до 3,5 раз. Маточники денитрации 2, полученные согласно предлагаемому способу содержат нитраты в количестве 45,4-58,8 г/л,сравнимые с содержанием нитратов в маточнике денитрации процесса, которые осуществляют с механическим перемешиванием, с передвижкой анионита (40-50 г/л). Таким образом,маточники денитрации,полученные согласно изобретению, позволяют 3 эффективно использовать их в качестве десорбирующих растворов в общей технологии сорбционного извлечении урана из растворов подземного выщелачивания,позволяющего сократить потери нитратов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ денитрации анионита при сорбционном извлечении урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания,включающий направление маточника осаждения после извлечения урана из товарного десорбата в сорбционную колонну,содержащую сильноосновный анионит в сульфатной форме, сорбцию нитрат-ионов и дальнейший вывод хлорсодержащего раствора, отличающийся тем, что маточник осаждения урана, разделяют на два потока, один из которых направляют на сорбцию в колонну без ее передвижки, второй - в емкость для денитрирующего раствора, в который добавляют,образованный маточник денитрации в рецикле денитрации маточника осаждения, подкисляют серной кислотой и подают на денитрацию в сорбционную колонну. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что денитрирующий раствор подкисляют до содержания 40-50 г/л серной кислоты. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение маточника осаждения урана и маточника денитрации из рецикла денитрации смолы после сорбции маточника составляет 11.