Экстракция и реэкстракция урана (стр. 2 из 13)

На некоторых предприятиях извлекают уран из растворов после выщелачивания экстракцией раствором Д2ЭГФК в керосине. В качестве модификатора в раствор добавляют ТБФ, и смесь двух фосфорорганических реагентов оказывает синергетное действие на экстракцию. Перед экстракцией железо в растворе восстанавливают до двухвалентного, чтобы предотвратить его экстракцию вместе с ураном.

Уран извлекают из органической фазы реэкстракцией 10% -ным раствором соды.

Затем реэкстракт подкисляют серной кислотой, и осаждают уран аммиаком.

Фирма "Cotter Corporation" для экстракции урана и отделения его от кобальта и никеля использует 5% -ный раствор Д2ЭГФК в керосине, содержащем 5% изодеканола в качестве модификатора. Экстракцию ведут в четыре ступени. Уран реэкстрагируют карбонатом натрия. Схема представлена на рис.1.1.7

Рис.1.1.7 Схема получения урана, разработанная "Cotter Corporations" Л - экстракция, Б - реэкстракция, В - раствор для реэкстракции, Г - извлечение экстрагента, Д - экстрагент, Е - рафинат, Ж - реэкстракт, Я - осаждение урана, К - фильтрация, JI - сушка, М - фильтрация, И - буферная емкость, О - отстаивание, Л - фильтрация, Р - сушка, С - осветленный раствор, Т - фильтрат на осаждение никеля и кобальта

Схема типичного Dapex - процесса представлена на рис.1.1.8.

Рис.1.1.8 Схема получения урана на заводе фирмы "Kerr - Me Gee":

А - экстракция, Б - реэкстракция, В - восстановление железа, Г - фильтрация реэкстракта, Д - реэкстракт, Е - подкисление, Ж - осаждение, И - экстрагент, К - раствор для реэкстракции, Л - фильтрация продукта, М - рафинат, Н - Д2ЭГФК и ТБФ в керосине, О - раствор после выщелачивания.

Перед экстракцией осветленный раствор вводят в контакт с металлическим железом для восстановления окисного железа в закисное. Экстракцию проводят в четырех ступенях смесителя-отстойника раствором, содержащим 0,1 М Д2ЭГФК и 0,1 М ТБФ в керосине. Соотношение потоков регулируют так, что концентрация

в насыщенном органическом растворе составляет ~9 г/л. Уран из насыщенного органического раствора реэкстрагируют 10% -ным раствором карбоната натрия в двух ступенях смесителя-отстойника, получая реэкстракт с концентрацией ~50 г/л. Ниже указаны типичные технологические показатели и расход реагентов:

Расход раствора для выщелачивания, л/мин	380
Концентрация урана в растворе после выщелачивания, г/л.	1,4
ЭДС раствора после выщелачивания, г/л.	-300
Расход растворов, л/мин:
Органического.	56
Реэкстрагирующего.	9,5
Расход реагентов, кг/кг:
Железо для восстановления.	0,75
Карбоната натрия.	2,0
Серной кислоты для нейтрализации карбоната	1,6
Аммиака для осаждения урана	0,15

Потери растворителя составляют 0,5 л на 1

раствора, поступающего для переработки.

Для экстракции урана можно использовать и другие экстрагенты - додецилфосфорную кислоту (ДДФК), эфиры 2, 6, 8 три-метилнонил-4. При работе с 0,1 М ДДФК концентрация

достигает 14 г/л. Ионы , , и экстрагируются слабо, а ионы сильно и поэтому их следует восстановить для уменьшения экстракции вместе с ураном. восстанавливают гидросульфидом натрия, который также осаждает некоторые тяжелые металлы.

На рис.1.1.9 показана схема, разработанная фирмой "Vitro Uranium Company", рассчитанная на производство - 1630 кг

в сутки при расходе исходного раствора 1,136 м³/мин. В четырех ступенях смесителя-отстойника концентрация 1,25 г/л снижается до <0,002 г/л. Экстракция осуществляется из сплошной органической фазы.

Рис.1.1.9 Схема процесса на заводе "Vitro Uranium Co":

А - экстракция, Б - реэкстракция, В - экстрагент, Г - реэкстракция плавиковой кислотой, Д - вода для промывки; Е - осаждение, Ж - фильтрация, И - раствор плавиковой кислоты для реэкстракции, К и Л - последовательные упаривания, М - сушка с удалением соляной кислоты, Н - конденсатор, О - разбавление, Я - осаждение, Р - фильтрация, С - сушка, Т - прокаливание, У - осветленный раствор, Ф - : рафинат на сброс, X - пар, Ц - сброс (твердого)

Уран из насыщенного органического раствора реэкстрагируют 10 н. НС1 в пяти ступенях. Получают реэкстракт, содержащий

концентрации 50-100 г/л и органический раствор концентрацией ~0,2 г/л. Реэкстракт упаривают, получая хлорид уранила и соляную кислоту. Установка для упаривания и регенерации соляной кислоты состоит из двухстадийного испарителя с падающей пленкой, дегидратационного аппарата и конденсатора. Нижний продукт первой стадии испарителя содержащий ~300 г/л , перетекает во второй испаритель. Нижний продукт второго испарителя содержит ~800 г/л . Пары второго испарителя сушат серной кислотой в башне с насадкой. По мере надобности для поддержания 75% -ной концентрации в систему вводят концентрированную серную кислоту, а выводную часть кислоты направляют на выщелачивание. Более 90% имеющейся соляной кислоты можно извлечь в виде 10 н кислоты, смешивая пары первой стадии испарителя с парами после дегидратации и последующей конденсации смеси. Уран из концентрированного раствора хлорида уранила осаждают в виде диураната аммония. В многоподовой печи для прокаливания его превращают в продукт, содержащий ~90% .

Впервые для экстракции урана использовали амин в 1957 г. (применяли вторичный амин LA-1 фирмы "Rohm and Haas" и центробежные экстракторы Подбильняка). В 1958 г. фирмой "Kerr-Me Gee" был построен крупнейший завод в Гранте (США), рассчитанный на переработку 3600 т руды в сутки.

Исходный раствор поступает на два параллельных каскада экстракции с расходом 7,57

/мин. Экстракция проводится третичным амином. Поток водной фазы 3,8-4,5 /мин контактируют с органическим раствором, содержащим 3% Alamine 336 и 3% изодеканола в Napoleum 470. Концентрация в исходном растворе 1 г/л, а в рафинате после трех ступеней экстракции 0,003 г л. Экстракцию ведут в условиях сплошной органической фазы. Рафинат оборачивается для использования в сгустителях с противоточной декантацией или в классификаторах. Уран реэкстрагируют 1,5 н раствором хлорида натрия в четырех ступенях смесителя-отстойника при О/В = 10. Из реэкстракта концентрацией 30-45 г/л в четырех ступенях аммиаком осаждают диуранат.

Если уран экстрагируют при рН = 1,5-2,5, то для системы с третичным амином в качестве экстрагента только один металл - молибден существенно сдерживает процесс. Относительные характеристики молибдена и урана при экстракции третичным амином Alamine - 336 из сернокислого раствора показаны на рис.1.1.10 Молибден экстрагируется в этом случае лучше урана.

На нескольких заводах экстрагируют уран из руд по той же технологии с незначительными изменениями. Схема процесса осуществляемого на заводе фирмы "Eldorado Nuclear" показана на рис.1.1.11

Рис.1.1.10 Экстракция урана и молибдена экстрагентом Alamirte 336 нз сернокислого раствора, содержащего молибден (1,01 г/л) и уран (1,0 г/л) при использовании экстрагента состава: 0,1 М раствор Alamirte 336 и 5% -ный изодеканол в керосине при В/О = 3

Рис.1.1.11 Схема одного из процессов получения урана: А - экстракция, Б - промывка, В - карбонатная реэкстракция, Г - подкисление, Д - серная кислота, Е - экстрагент, Ж - свежий экстрагент, И - осаждение, К - фильтрация, Л - кристаллизация, М - башня карбонизации, Я - фильтр, О - хвосты, П - осветленный раствор, Р - добавление экстрагента, С - топочный газ, Т - сброс, У – рафинат