Способ денитрации анионита при сорбционном извлечении урана из растворов подземного выщелачивания

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ растворов подземного сернокислотного выщелачивания относится к гидрометаллургии цветных, редких и радиоактивных металлов. Способ 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 десорбцию нитрат-ионов с анионта осуществляют подачей в сорбционную колонну маточника денитрации, который получают после десорбции раствором серной кислоты урана, сорбированного из продуктивного раствора выщелачивания. Маточник денитрации после десорбции урана,содержащий 40-50 г/л серной кислоты, подают при нагрузке 0,1-2,0 об/об/час. 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 Байжумаевич Карманов Ербол Мейрамханович Уваров Александр Дмитриевич Нургалиев Нурбек Аукулевич Задорин Валерий Семенович Кушегов Сергей Анатольевич Татаринцев Виктор Юрьевич Долгов Сергей Викторович Кайпбаев Дюсетай(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий(74) Никитина Ирина Ильинична Имансаева Айжан Мейрхановна(56) Инновационный патент РК 22364, 15.03.2015(54) СПОСОБ ДЕНИТРАЦИИ АНИОНИТА ПРИ СОРБЦИОННОМ ИЗВЛЕЧЕНИИ УРАНА ИЗ РАСТВОРОВ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ(57) Способ денитрации анионита при сорбционном извлечения урана из продуктивных 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,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 1,51,8 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 извлечении урана из продуктивных растворов подземного сернокислотного выщелачивания десорбцией (Предпатент РК 14017, МПК С 22 В 49/00, публ. 16.02.2004). Способ 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, включающий стадию денитрации. Согласно способу 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 анионита при сорбционном извлечении урана из продуктивных растворов сернокислотного подземного выщелачивания,позволяющего сократить потери нитратов и снизить коррозионное воздействие выводом хлор-ионов из оборотных растворов. Техническим результатом изобретения является извлечение нитратов из маточников осаждения урана и сокращение удельного расхода нитратов. Технический результат достигается способом денитрации анионита при сорбционном извлечении 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 десорбцию нитрат-ионов с анионита осуществляют подачей в сорбционную колонну маточника денитрации, который получают после десорбции раствором серной кислоты урана, сорбированного из продуктивного раствора выщелачивания. Согласно способу, маточник денитрации после десорбции урана содержит 40-50 г/л серной кислоты и его подают при нагрузке 0,1-2,0 об/об/час. Существенными признаками предлагаемого способы является введение дополнительной стадии денитрации анионита. На фиг.1, она представлена элементами схемы денитрация анионита 2, которую осуществляют маточником денитрации 1, который образован в результате денитрации анионита, после десорбции урана и не требует добавления серной кислоты. Неожиданно было обнаружено,что использование в качестве денитрирующего раствора маточника денитрации, содержащего нитрат ионы и серную кислоту, образующегося в результате денитрации анионита 1, способствует денитрации анионита 2, после сорбции на нем нитрат ионов из маточника осаждения урана. Причем денитрацию осуществляют без передвижки смолы, т.е. без дополнительных механических воздействий,направленных на устранение градиента количества сорбированных нитрат ионов. Нитраты,содержащиеся в маточнике денитрации, повышают общее содержание нитратов в маточнике денитрации, достигая при этом значений сравнимых с содержанием нитратов в маточнике денитрации процесса с передвижкой смолы (40-50 г/л). Полученный маточник денитрации направляют на приготовление десорбирующего раствора,включенного в общую систему оборотных растворов. Коррозия металлов в способе исключена в результате разбавления маточника осаждения урана. 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 (1,01,3 об/об) используют как оборотные сульфатные растворы, которые проходят последовательно следующие технологические операции донасыщение анионита ураном, доулавливание урана и нитрат-ионов. Товарный десорбат поступает на стадию осаждения урана. Образующаяся пульпа поступает на фильтрацию с разделением на желтый кек и фильтрат-маточник осаждения урана. Поток маточника осаждения урана пропускают через колонну с анионитом марки 910 при нагрузке 0,1-2,0 об/об/час. Анионит, насыщенный нитратами из маточника осаждения урана с содержанием по О 3- 14,7 г/л, направляют на денитрацию 2. Денитрацию осуществляют денитрирующим раствором, который представляет собой товарный маточник денитрации, содержащий 45 г/л серной кислоты и 40 г/л-20 г/л нитрат ионов. Результаты представлены в таблице 1. Таблица 1 Денитрация смолы в колонке без передвижки Денитрирующий Денитрирующий раствор-маточник раствор-маточник денитрации,денитрации,содержащий 45 г/л серной кислоты содержащий 45 г/л серной кислоты и 40 г/л нитрат ионов и 20 г/л нитрат ионов Концентрация нитрат-иона в маточнике денитрации 2, г/л 42,2 29,1 68,9 55,4 53,8 42,5 45,3 25,2 41,1 26,5 Из таблицы 1 видно, что использование в качестве денитрирующего раствора для денитрации анионита 2 маточника денитрации после денитрации анионита 1 приводит к эффективной денитрации анионита 2. Маточники денитрации 2, полученные согласно предлагаемому способу содержат нитраты в количестве, сравнимые с содержанием нитратов в маточнике денитрации процесса,которые осуществляют с механическим перемешиванием, с передвижкой анионита (40-50 г/л). Таким образом,маточник денитрации,содержащий нитрат ионы и серную кислоту,образующийся в результате денитрации анионита 1,используемый в качестве десорбирующего растворов в дополнительной стадии денитрации анионита, вовлеченного в процесс удаления хлоридионов в общей технологии сорбционного извлечении урана из растворов подземного выщелачивания, позволяет сократить потери нитратов. 3 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 десорбцию нитрат-ионов с анионита осуществляют подачей в сорбционную колонну маточника денитрации, который получают после десорбции раствором серной кислоты урана,сорбированного из продуктивного раствора выщелачивания. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что маточник денитрации после урана содержит 4050 г/л серной кислоты. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что маточник денитрации после десорбции урана,подают при нагрузке 0,1-2,0 об/об/час.