Установка для извлечения урана из продуктивных растворов сернокислотного выщелачивания урановых руд

(51) 22 60/02 (2010.01) 22 3/08 (2010.01) 01 43/01 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ Установка содержит каскад осаждения урана,состоящий из реактора-осадителя 6, вход которого соединн с источником реагентов осаждения, из первого фильтра 7, печи для сушки и прокалки жлтого кека 8,которые соединены последовательно. Отличие заявляемой установки заключается в том, что она дополнительно снабжена первым реактором-осветлителем 1,вторым реактором-осветлителем 2. мкостью для растворения сгущенной части в серной кислоте 3,автоклавом 4, вторым фильтром 5 и источниками щелочи и серной кислоты. Вход первого реактораосветлителя 1 соединен для подачи продуктивного раствора с полигоном выщелачивания 16, а для подачи щлочи-с источником щлочи, выход первого реактора-осветлителя 1 связан по осветленному раствору с входом второго реактораосветлителя 2, вход второго реактора-осветлителя 2 связан для подачи щлочи - с источником щлочи, а выход второго реактора-осветлителя 2 соединн для подачи сгущенной части с входом мкости для растворения сгущенной части в серной кислоте 3,которая соединена с источником серной кислоты. Выход мкости для растворения сгущенной части в серной кислоте 3 для подачи раствора соединн с входом автоклава 4, а выход автоклава 4 соединн с входом второго фильтра 5, выход второго фильтра 5 по урановому раствору связан с реакторомосадителем 6 каскада осаждения урана.(72) Кожахметов Серик Касымович Садыков Магзум Жанарстанович Близнюк Владимир Иванович Уваров Александр Дмитриевич Кайпбаев Дюсетай Бармасов Владимир Альбертович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий Товарищество с ограниченной ответственностью Горнорудная компания(56) Е.С. Бугенов, О.В.Василевский Физикохимические основы и технология получения химических концентратов природного урана, 2000 г., с. 187, 190, 193, 194(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ ПРОДУКТИВНЫХ РАСТВОРОВ СЕРНОКИСЛОТНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНОВЫХ РУД(57) Полезная модель относится к гидрометаллургии урана и может найти применение при переработке урансодержащих продуктивных растворов сернокислотного подземного и кучного выщелачивания урановых руд. Техническим результатом является упрощение установки, получение урана, соответствующего требованиям стандартов по ядерной чистоте, и использование технологических отходов Полезная модель относится к гидрометаллургии урана и может найти применение при переработке урансодержащих продуктивных растворов сернокислотного подземного и кучного выщелачивания урановых руд. В традиционной сорбционной технологии установка добычи урана состоит из пескоотстойников продуктивных и выщелачивающих растворов, линии сорбционнодесорбционного передела и каскада осаждения урана. Линия сорбционно-десорбционного передела включает сорбционные колонны, колонну отмывки насыщенной смолы от механических взвесей,колонны десорбционного концентрирования урана,колонны денитрации и промывки сорбента,соединенные последовательно трубопроводами. Каскад осаждения урана состоит из соединнных последовательно реактора-осадителя, фильтра, печи для сушки и прокалки жлтого кека. Вход реактораосадителя соединен по товарному регенерату с колоннами десорбционного концентрирования урана. (Е.С. Бугенов, О.В.Василевский Физикохимические основы и технология получения химических концентратов природного урана,2000 г., с. 187, 190, 193, 194). Недостатком известной установки является е сложность, невозможность получения урана,соответствующего требованиям стандартов по ядерной чистоте. В основу полезной модели положена задача создания менее сложной установки для получения закиси-окиси урана из продуктивных растворов сернокислотного выщелачивания урановых руд,позволяющей получить уран, соответствующего требованиям стандартов по ядерной чистоте, а также позволяющей использовать технологические отходы. Техническим результатом является упрощение установки, получение урана, соответствующего требованиям стандартов по ядерной чистоте, а также использование технологических отходов. Для достижения указанного технического результата установка для извлечения урана из продуктивных растворов сернокислотного выщелачивания руд, содержащая каскад осаждения урана состоящий из реактора-осадителя, вход которого соединн с источником реагентов осаждения урана, первого фильтра, печи для сушки и прокалки жлтого кека,соединнных последовательно, согласна предлагаемой полезной модели,дополнительно снабжена первым реактором-осветлителем,вторым реакторомосветлителем, мкостью для растворения сгущенной части в серной кислоте, автоклавом, вторым фильтром и источниками щелочи и серной кислоты,причм вход первого реактора-осветлителя соединен для подачи продуктивного раствора с полигоном выщелачивания, а для подачи щлочи-с источником щлочи, выход первого реактораосветлителя связан по осветленному раствору с входом второго реактора-осветлителя, вход второго реактора - осветлителя связан для подачи щлочи - с источником щлочи, а выход второго реактора 2 осветлителя связан для подачи сгущенной части с входом мкости для растворения сгущенной части в серной кислоте, которая соединена с источником серной кислоты, выход мкости для растворения сгущенной части в серной кислоте для подачи раствора соединн с входом автоклава, а выход автоклава соединн с входом второго фильтра,выход второго фильтра по урановому раствору связан с реактором-осадителем каскада осаждения урана. В предпочтительном варианте осуществления установка дополнительно снабжена реактором,служащим для получения концентрированного раствора сульфата железа, и третьим фильтром,причм вход указанного реактора соединн через третий фильтр с выходом первою реактораосветлителя, вход указанного реактора также для подачи серной кислоты связан с источником серной кислоты, выход указанного реактора соединн для подачи концентрированного раствора сульфата железа с полигоном выщелачивания. Преимущественно, установка дополнительно снабжена диафрагменным электролизром,мкостью для доукрепления серной кислотой и мкостью деминерализованной воды, причм вход анодных камер диафрагменного электролизра соединн с выходом второго реактора-осветлителя для подачи осветленного раствора, а выход анодных камер диафрагменного электролизра связан с входом мкости для доукрепления серной кислотой,вход мкости для доукрепления серной кислотой также соединн с источником серной кислоты, а выход - с полигоном выщелачивания, причм источником щлочи являются катодные камеры диафрагменного электролизра, вход которых соединн для подачи фильтрата с выходом второго фильтра и/или вход которых соединн для подачи деминерализованной воды с мкостью деминерализованной воды, а выход - для подачи щелочи с входами первого и второго реакторовосветлителей. Исключение из установки линии сорбционнодесорбционного передела позволяет значительно упростить установку для извлечения урана из продуктивных растворов сернокислотного выщелачивания руд. Применение в установке первого реактора осветлителя позволяет очистить продуктивный раствор полностью от железа , большей части алюминия, фосфора и части кремния, что способствует получению урана, соответствующего требованиям стандартов по ядерной чистоте. Введение в установку реактора для получения раствора сульфата железа и третьего фильтра дат возможность вернуть окислитель- железов выщелачивающие растворы на полигон выщелачивания. Использование в установке автоклава и второго фильтра позволяет очистить урановые растворы от алюминия и части кремния,что ведт к получению урана, соответствующего требованиям стандартов по ядерной чистоте, а также позволяет получить гидроксид алюминия,который можно использовать как отдельный продукт в различных производствах. Введение в установку диафрагменного электролизра дат возможность получить щлочь для использования в реакторах-осветлителях. Кроме того,в диафрагменном электролизре осветлнный раствор из второго реактора окислителя электрохимически активизируется, в нм окисляется железо,частично регенерируется серная кислота и повышается окислительно-восстановительный потенциал, что позволяет вернуть этот раствор, в конечном счте на полигон выщелачивания. Помимо этого, введение электролизра позволяет использовать фильтрат из первого фильтра. На чертеже схематично изображена установка для извлечения урана из продуктивных растворов сернокислотного выщелачивания руд. Установка содержит первый реактор-осветлитель 1, второй реактор-осветлитель 2, емкость для растворения сгущенной части в серной кислоте 3,автоклав 4, второй фильтр 5, каскад осаждения,включающий реактор-осадитель 6, первый фильтр 7 и печь для сушки и прокалки жлтого кека 8. Установка также содержит третий фильтр 9, реактор для получения раствора сульфата железа 10,диафрагменный электролизр 11, мкость для доукрепления раствора серной кислотой 12, мкость деминерализированной воды 13, источники серной кислоты и реагентов осаждения урана (не показаны). Вход первого реактора-осветлителя 1 соединен трубопроводом для подачи продуктивного раствора 14, снабженным насосом 15, с полигоном подземного выщелачивания 16. Выход первого реактора осветлителя 1 соединен трубопроводом для подачи осветленного раствора 17 с входом второго реактора-осветлителя 2. Выход второго реактора-осветлителя 2 соединен трубопроводом 18, на котором установлен насос 19,для подачи сгущенной части с входом емкости для растворения сгущенной части в серной кислоте 3. Вход емкости для растворения сгущенной части в серной кислоте 3 соединн трубопроводом для подачи серной кислоты 20 с источником серной кислоты, а выход - трубопроводом 21, на котором установлен насос 22, для подачи уранового раствора с автоклавом 4. Выход автоклава 4 трубопроводом 23, который снабжн насосом 24, соединн с входом второго фильтра 5. Выход фильтра 5 по гидроксиду алюминия, связан со складом 25. Выход фильтра 5 трубопроводом 26 для подачи очищенного уранового раствора соединн с входом реактораосадителя 6. Вход реактора-осадителя 6 соединн также с источником реагентов осаждения урана. Выход реактора-осадителя 6 трубопроводом 27,снабженным насосом 28, для подачи жлтого кека соединн через первый фильтр 7 с печью для сушки и прокалки желтого кека 8. Выход печи 8 по закисиокиси урана связан со складом 29. Выход второго реактора-осветлителя 2 соединен трубопроводом для подачи осветленного раствора 30, на котором установлен насос 31, с анодными камерами диафрагменного электролизра 11. Выход анодных камер диафрагменного электролизра 12 соединен трубопроводом 32 с емкостью для доукрепления раствора серной кислотой 12. Вход мкости 12 также трубопроводом для подачи серной кислоты 33 соединн с источником серной кислоты(не показан). Выход мкости 12 соединн трубопроводом 34 с полигоном подземного выщелачивания 16. Вход катодной камеры диафрагменного электролизра 11 соединен трубопроводом для подачи деминерализованной воды 35 с мкостью для деминерализованной воды 13 и/или трубопроводом 36 для подачи фильтрата с первым фильтром 7. Выход катодных камер диафрагменного электролизра 11 соединен с входом первого реактора-осветлителя 1 и входом второго реактора-осветлителя 2 трубопроводом для подачи щелочи 37. Выход первого реактора-осветлителя 1 связан трубопроводом 38, на котором установлен насос 39,для подачи сгущенной части с входом третьего фильтра 9, выход которого соединн с входом реактора для получения раствора сульфата железа 10. Вход реактора 10 соединн также трубопроводом 40 для подачи серной кислоты с источником серной кислоты (не показан). Выход реактора 10 соединн трубопроводом 41 для подачи концентрированного раствора сульфата железа с полигоном подземного выщелачивания 16. Установка работает следующим способом. На полигоне подземного выщелачивания 16 в закачные скважины подают выщелачивающий раствор и после фильтрации его через рудный пласт получают продуктивный раствор, содержащий уран,железои другие примеси. Продуктивный раствор поступает с полигона 16 по трубопроводу 14 для подачи продуктивного раствора и закачивается насосом 15 на вход первого реактораосветлителя 1. В реактор-осветлитель 1 по трубопроводу 37 подают щелочь из катодных камер диафрагменного электоролизра 11. В реактореосветлителе 1 происходит осаждение щелочью железаи части алюминия, что позволяет очистить раствор полностью от железа . большей части алюминия, части кремния. При этом в осадок полностью переходит и фосфор в виде фосфата железа 4. Осветленный раствор через вывод в верхней части реактора-осветлителя 1 по трубопроводу для подачи осветленного раствора 17 поступает на вход второго реактора-осветлителя 2. В реактор осветлитель 1 подают также по трубопроводу 37 щлочь из катодных камер диафрагменного электролизра 11. В реактореосветлителе 2 происходит осаждение урана и алюминия в виде полиурапатов натрия и гидроксида алюминия. Из нижней части второго ректора-осветлителя 2 сгущенную часть,представляющую собой полиуранаты натрия и гидроксид алюминия, по трубопроводу для сгущенной части 18 насосом 19 подают в мкость для растворения сгущенной части серной кислоте 3. В мкость по трубопроводу 20 подают серную кислоту из источника серной кислоты. Далее урановый раствор, содержащий алюминий, насосом 22 по трубопроводу 21 подают в 3 автоклав 4. В автоклаве 4 при высокотемпературном гидролизе происходит разделение уранового раствора и гидроксида алюминия. Кроме того,термогидролиз в автоклаве 4 позволяет очистить продуктивный раствор и от части кремния. Пульпа после автоклава по трубопроводу 23 насосом 24 податся во второй фильтр 5. В фильтре происходит отделение уранового раствора от гидроксида алюминия. Гидроксид алюминия подают на склад 25, и его можно использовать как готовый продукт. Очищенный урановый раствор по трубопроводу 26 подают в реактор-осадитель 6. В реакторе-осадителе 6 осуществляют осаждение урана любыми известными способами (пероксидное,карбонатное, аммиачное осаждение), для чего подают сответствующий реагент из источника реагентов осаждения. Полученную пульпу уранового осадка из реактора-осадителя 6 по трубопроводу 27 насосом 28 подают в первый фильтр 7, где она фильтруется с получением желтого кека и фильтрата. Желтый кек подают в печь для сушки и прокалки жлтого кека 8, в которой получается готовый продукт-закись окись урана, соответствующий требованиям стандартов по ядерной чистоте. Закись окись урана подают на склад 29. Осветленный раствор из второго реактораосветлителя 2 по трубопроводу 30 закачивается насосом 31 в анодные камеры диафрагменного электролизра 11 для электрохимической активации. По трубопроводу 35 податся деминерализованная вода из мкости для деминерализованной воды 13 в катодные камеры диафрагменного электролизера 4. В катодные камеры диафрагменного электролизра податся также фильтрат из первого фильтра 7. В процессе электрохимических процессов в катодных камерах электролизера образуется щелочь,используемая для процессов осаждения в реакторахосветлителях 1 и 2 и подаваемая в них по трубопроводу 37. При электрохимической активации в диафрагменном электролизре 11 происходит окисление ионов железа , частичная регенерация серной кислоты и повышение окислительно-восстановительного потенциала за счет образования в анодных камерах кислорода и активного хлора. После электрохимической активации раствор из анодных камер электролизра 10 трубопроводу 32 подают в мкость для доукрепления серной кислотой 12, где происходит доукрепленис серной кислотой, подаваемой по трубопроводу 33 из источника серной кислоты. Полученный выщелачивающий раствор из мкости 12 по трубопроводу 34 направляется на полигон подземного выщелачивания 16 и добавляется в выщелачивающие растворы. Из нижней части реактора-осветлителя 1 сгущенная часть, включающая гидроксиды железа и алюминия, выводится по трубопроводу 38 и податся насосом 39 после фильтрации в третьем фильтре 9 в реактор для получения раствора сульфата железа 10. По трубопроводу для подачи серной кислоты 40 в реактор 10 по трубопроводу 40 подают серную кислоту из источника серной 4 кислоты. Полученный в реакторе 10 концентрированный раствор сульфата железа по трубопроводу 41 подают на полигон подземного выщелачивания 16 и добавляют в выщелачивающие растворы. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Установка для извлечения урана из продуктивных растворов сернокислотного выщелачивания руд, содержащая каскад осаждения урана состоящий из реактора-осадителя вход,которого соединн с источником реагентов осаждения урана, первого фильтра, печи для сушки и прокалки жлтого кека,соединнных последовательно,отличающаяся тем,что дополнительно снабжена первым реакторомосветлителем, вторым реактором-осветлителем,мкостью для растворения сгущенной части в серной кислоте, автоклавом, вторым фильтром и источниками щелочи и серной кислоты, причм вход первого реактора-осветлителя соединен для подачи продуктивного раствора с полигоном выщелачивания, а для подачи щлочи - с источником щлочи, выход первого реактораосветлителя связан по осветленному раствору с входом второго реактора-осветлителя, вход второго реактор-осветлителя связан для подачи щлочи - с источником щлочи, а выход второго реактораосветлителя соединн для подачи сгущенной части с входом мкости для растворения сгущенной части в серной кислоте, которая соединена с источником серной кислоты, выход мкости для растворения сгущенной части в серной кислоте для подачи раствора соединн с входом автоклава, а выход автоклава соединн с входом второго фильтра,выход второго фильтра по урановому раствору связан с реактором-осадителем каскада осаждения урана. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена реактором, служащим для получения концентрированного раствора сульфата железа, и третьим фильтром, причм выход первого реактора-осветлителя по сгущенной части соединн с входом третьего фильтра, выход которого соединн с входом указанного реактора, вход указанного реактора также для подачи серной кислоты связан с источником серной кислоты, а выход указанного реактора соединн для подачи концентрированного раствора сульфата железа с полигоном выщелачивания. 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем,что дополнительно снабжена диафрагмеиным электролизром, мкостью для доукрепления серной кислотой и мкостью деминерализованной воды,причм вход анодных камер диафрагменного электролизра соединн с выходом второго реактора-осветлителя для подачи осветленного раствора, а выход анодных камер диафрагменного электролизра связан с входом мкости для доукрепления серной кислотой, вход мкости для доукрепления серной кислотой также соединн с источником серной кислоты, а выход - с полигоном выщелачивания, причм источником щлочи являются катодные камеры диафрагменного электролизра, вход которых соединн для подачи фильтрата с выходом второго фильтра и/или вход которых соединн для подачи деминерализованной воды с мкостью деминерализованной воды, а выход - для подачи щелочи с входами первого и второго реакторов-осветлителей.