Способ получения концентрата природного урана из урансодержащих растворов

(51) 01 43/01 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Техническим результатом является обеспечение полноты осаждения урана при минимальном осаждении примесей. Способ включает осаждение урана перекисью водорода из урансодержащих растворов при избытке перекиси водорода, отделение осадка пероксида урана от маточного раствора с последующей его промывкой и сушкой, отличие предлагаемого способа заключается в том, что осаждение урана осуществляют при 80-100 избытке перекиси водорода от стехиометрии и при поддержаниив диапазоне 3,2-3,6 подачей раствора щелочи, в частности каустической соды, а также при поддержании температуры не более 50,преимущественно при поддержании температуры 20-30. Поддержание температуры можно осуществлять подачей охлажднного раствора щелочи и/ или подачей воды в поверхностные теплообменники,установленные в реакторе-осадителе. Осаждение урана перекисью водорода можно осуществлять непрерывно в каскаде из, по меньшей мере, трх реакторов-осадителей, причм в, по меньшей мере, двух реакторах поддерживают постоянное значениереакционной среды в указанном диапазоне.(72) Дуйсебаев Бауржан Оразович Рыспанов Нурлан Бектасович Школьник Владимир Сергеевич Яшин Сергей Алексеевич Умбеткулова Мариям Умаровна Копбаева Мария Петровна Принзин Николай Алексеевич Кемельбаева Ассем Сабырбековна(73) Акционерное общество Национальная атомная компания Казатомпром Дуйсебаев Бауржан Оразович Рыспанов Нурлан Бектасович Школьник Владимир Сергеевич Яшин Сергей Алексеевич Умбеткулова Мариям Умаровна Копбаева Мария Петровна Принзин Николай Алексеевич Кемельбаева Ассем Сабырбековна(74) Пастухова Ольга Васильевна Никитина Ирина Ильинична(56) Предварительный патент РК 16639, кл. 01 43/01, 2005(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА ПРИРОДНОГО УРАНА ИЗ УРАНСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано при пероксидном осаждении урана из урансодержащих растворов. Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано при пероксидном осаждении урана из урансодержащих растворов. Анализ литературных источников показывает,что в настоящее время за рубежом в промышленной практике широко используется пероксидное осаждение урана из урансодержащих растворов. Избирательное действие пероксида водорода на уран позволяет использовать его для осаждения урана из элюатов. Промытый и просушенный осадок пероксида урана представляет собой концентрат природного урана (КПУ) - исходное сырье для получения закиси-окиси урана. Известен способ получения концентрата природного урана из урансодержащих растворов,имеющих примеси ванадия (ванадийуран 12)(Патент США 5084252 МПК, В 01 7/22. публ. 28.01.1992 г.). Перед осаждением пероксида урана для разбавления реакционного урансодержащего раствора в него добавляют раствор сульфата натрия. Способ получения КПУ включает четыре стадии добавление в процесс реагентов регулирование Н осаждение ПУ промывка и сушка пероксида урана с получением КПУ. В указанной публикации раскрыты 3 варианта процесса осаждения,условно названные кислотный, щелочной и нейтральный На первой стадии в кислотном процессе Н поддерживается в интервале 1-2, в щелочном процессе - 10-11. в нейтральном -3. На второй стадии во всех случаях значениеподдерживается в интервале 4-5, температура раствора 60 С. Избыток пероксида водорода составляет в разных вариантах от 48 до 150 от стехиометрии. Известный способ не обеспечивает полноту осаждения урана, и в маточном растворе содержится высокое остаточное содержание урана. Кроме того,высокое значениереакционной среды приводит к соосаждению пероксидом водорода имеющихся в растворе посторонних, сопутствующих примесей,таких как железо, алюминий, кремний и увеличению их в КПУ. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ получения природного концентрата урана из урансодержащих растворов, раскрытый в описании к предварительному патенту Республики Казахстан 16639 (МПК 01 43/01, публ. 15.12.2005 г.)(прототип). Он включает осаждение урана перекисью водорода из урансодержащих растворов(товарного десорбата) при 3,8 и 25-100 избытке перекиси водорода от стехиометрии, отделение осадка пероксида урана от маточного раствора с дальнейшей его промывкой и сушкой. Для снижения содержания железа в природном концентрате урана смолу перед десорбцией отмывают от железа растворами серной кислоты. Известный способ не обеспечивает полноту осаждения урана, в маточном растворе содержится остаточное содержание урана. Высокое значение рН ведт к соосаждению примесей. В основу изобретения положена задача создания способа получения концентрата природного урана,2 обеспечивающего полноту осаждения урана при минимальном осаждении примесей. Техническим результатом является обеспечение полноты осаждения урана при минимальном осаждении примесей Для достижения указанного технического результата в способе получения концентрата природного урана, включающем осаждение урана перекисью водорода из урансодержащих растворов при избытке перекиси водорода, отделение осадка пероксида урана от маточного раствора с последующей его промывкой и сушкой, в соответствии с изобретением, осаждение урана осуществляют при 80-100 избытке перекиси водорода от стехиометрии и при поддержании рН в диапазоне 3,2-3,6 подачей раствора щелочи, а также при поддержании температуры не более 50 С В предпочтительном варианте осуществления способа в качестве щелочи используют каустическую соду. Преимущественно,осаждение урана осуществляют при поддержании температуры 2030 С. Кроме того, поддержание температуры можно осуществлять подачей охлажднного раствора щелочи. В предпочтительном варианте осуществления осаждение урана перекисью водорода осуществляют непрерывно в каскаде из, по меньшей мере, трх реакторов-осадителей, причм в, по меньшей мере двух реакторах поддерживают постоянное значениереакционной среды в указанном диапазоне. Помимо этого, поддержание температуры осуществляют подачей воды в поверхностные теплообменники, установленные в реактореосадителе. Оптимальное значениеосаждения урана из урансодержащих растворов в диапазоне 3,2-3,6 получено экспериментально. Осаждение урана применее 3,2 позволяет получить более чистый по составу концентрат, но при этом увеличивается остаточное содержание урана в маточном растворе. Причм чем больше негативных примесей в урансодержащем растворе,тем больше остаточное содержание урана в маточном растворе. Например, осаждение урана при рН менее 2,5 ведт к повышению его количества в маточном растворе от 0,5 до 10 г/дм 3. Повышение значенияреакционной среды выше 3,6 приводит к соосаждению имеющихся в растворе посторонних, сопутствующих примесей,таких как железо, алюминий, кремний, и т.п., что ухудшает качество получаемого концентрата. Температура используемых рабочих растворов должна быть минимально возможная, т. к. процесс пероксидного осаждения урана является экзотермическим, подогретые растворы так же влияют на рост температуры реакционных растворов, что приводит к разложению пероксида водорода (температура разложения 56) и перерастворению выпавшего осадка. Поддержание температуры не более 50, преимущественно 20 25660 30, обеспечивает полноту осаждения пероксида урана. Способ иллюстрируется схемой технологической схемой получения концентрата природного урана. Способ осуществляют следующим образом. 1. Получение урансодержащего раствора(товарного десорбата). Осветленные продуктивные растворы из пескоотстойника ПР через всасывающий коллектор насосами центральной насосной станции подаются на сорбцию урана в нижнюю часть напорных сорбционных колонн СПК-3 м. Колонны работают в автономном режиме,движение растворов осуществляется снизу вверх противотоком по отношению к движению анионита. Сорбция урана осуществляется из продуктивных растворов на сильноосновной анионит марки 920 С-(4)2-. Маточники сорбции с содержанием урана до 3 мг/дм 3 выводятся из верхней части колонн СНК-3 м через дренажные кассеты и направляются в пескоотстойник выщелачивающих растворов . По мере насыщения анионита ураном колонны СНК-3 м останавливаются для выгрузки насыщенного и загрузки денитрированного анионита. Далее насыщенная смола поступает в колонну СДК-1500 для донасыщения анионита частью товарного десорбата. Донасыщение анионита по урану позволяет повысить содержание урана в анионите, уменьшить содержание примесей за счет большего сродства урана к сильноосновному аниониту и тем самым повысить концентрацию урана в товарном десорбате. В процессе дальнейшего продвижения по колонне анионит последовательно проходит зону нитратной десорбции,где соответственно происходит десорбция урана с насыщенного анионита. Состав исходного десорбирующего раствора- кислотность 30-40 г/дм 3. Товарный десорбат выводится из нижних частей колонн СДК-150 в сборную мкость, откуда его насосами направляют в аффинажный цех на каскад пероксидного осаждения. Маточники донасыщения колонн СДК-1500 через контрольные сита поступают в шламонакопитель и далее в пескоотстойник продуктивных растворов, а десорбированный анионит в колонну денитрации типа ДНК-2000. Денитрацию проводят раствором с кислотностью порядка 30-60 г/дм 3. Денитрирующий раствор готовят на основе технической воды. 2. Осаждение урана. Товарный десорбат с содержанием урана 70 10 г/дм 3 , по мере накопления, подают на непрерывное осаждение последовательно в каскад реакторов,состоящий из четырх реакторов-осадителей. Содержание железа в товарном десорбате составляет 100 мг/дм 3 . Осаждение урана производится пероксидом водорода (Н 2 О 2- 38 - 60 в зависимости от поставки на рудник) в течение 3 часов при поддержанииреакционной среды,равной 3,2-3.6. Подача пероксида водорода в реакторы-осадители осуществляют в строго рассчитанном количестве для обеспечения 80-100 избытка перекиси водорода от стехиометрии. Осаждение пероксида урана проводится по химической реакции О 2 (О 4)Н 2 О 22 Н 2 О 422 2 О 4 В процессе пероксидного осаждения уранатоварного десорбата понижается, поэтому заданное значение рН постоянно поддерживается путем подачи раствора щелочи - раствора каустической соды (30 ). Преимущество каустической соды заключается в том, что е легко транспортировать и у не отсутствует запах. Так как температурный фактор в процессе осаждения играет важную роль, то температуру среды поддерживают не выше 50, преимущественно 20-30. Для поддержания температуры в реакторы подают охлажденный раствор каустической соды и/или в реакторах устанавливают поверхностные теплообменники, в которые подают воду для охлаждения. В трх реакторах-осадителях поддерживают постоянноев указанном диапазоне. Осаждение пероксида урана проходит при постоянном перемешивании. 3. Получение концентрата природного урана. Образовавшаяся пульпа пероксида урана из последнего реактора-осадителя насосом направляется на отстой в сгуститель. Маточный раствор осаждения (осветленный раствор) с содержанием урана менее 100 мг/дм 3 подаются в пескоотстойник продуктивных растворов и выщелачивающих растворов, где смешиваются с продуктивными и выщелачивающими растворами и поступают на сорбцию. Сгущенная пульпа кристаллов пероксида урана из нижней части конуса-сгустителя поступает в реактор-репульпатор для приготовления пульпы с необходимой плотностью для фильтрации. Для распульповки осадка пероксида урана в реактор подается деминерализованная вода (ГОСТ 6709-72),ТЖ-14. Готовая пульпа направляется с помощью насосов на фильтрацию и промывку на фильтр. Пероксидная пульпа с необходимой плотностью для лучшего распределения по камерам прессфильтра из реактора репульпатора насосом подается на фильтр-пресс. Промывку полученного на фильтр-прессе осадка пероксида урана производят деминерализованной водой (ГОСТ 6709-72). при ТЖ - 13. После промывки концентрат природного урана(желтый кек) с влажностью до 30 сгружается в приемный бункер оснащенный шнеком, и далее транспортируется в печи, где осуществляют его сушку. Таблица В таблице приведены данные согласно примерам осуществления изобретения и способа по прототипу. Показатели Содержание Содержание Избыток С Содержание Содержание урана в железа в пероксида реакционной урана в железа в товарном товарном водородасреды маточном маточном десорбате десорбате растворе растворе. г/дм 3 мг/дм 3 мг/дм мг/дм 3 Пример 1 70 Пример 2 70 Пример по 70 прототипу Данные приведенные в таблице показывают, что заявляемый способ обеспечивает низкое остаточное содержание урана в маточном растворе и соответственно полноту осаждения урана. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения концентрата природного урана из урансодержащих растворов, включающий осаждение урана перекисью водорода из урансодержащих растворов при избытке перекиси водорода, отделение осадка пероксида урана от маточного раствора с последующей его промывкой и сушкой, отличающийся тем, что осаждение урана осуществляют при 80-100 избытке перекиси водорода от стехиометрии и при поддержаниив диапазоне 3,2-3,6 подачей раствора щелочи, а также при поддержании температуры не более 50. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют каустическую соду. 3. Способ по п.п. 1 или 2, отличающийся тем,что осаждение урана осуществляют при поддержании температуры 20-30. 4. Способ по любому из п.п. 1-3, отличающийся тем, что поддержание температуры осуществляют подачей охлажднного раствора щелочи. 5. Способ по любому из п.п. 1-3, отличающийся тем, что осаждение урана перекисью водорода осуществляют непрерывно в каскаде из, по меньшей мере, трх реакторов-осадителей, причм в, по меньшей мере, двух реакторах поддерживают постоянное значениереакционной среды в указанном диапазоне. 6. Способ по любому из п.п. 1-3, 5,отличающийся тем, что поддержание температуры осуществляют подачей воды в поверхностные теплообменники, установленные в реактореосадителе.