Экстракция и реэкстракция урана (стр. 3 из 13)

Урановая смоляная руда содержит лишь следы молибдена. Эта схема во многих отношениях типична для процессов извлечения урана аминами, которые экстрагируются вместе с ураном, никакой специальной обработки для их удаления не ведут. Поэтому постепенно молибден начинает появляться в конечном урановом осадке. Однако на нескольких заводах эта проблема была решена введением реэкстракции урана 0,1 М раствором хлорида натрия, селективно извлекающим уран и оставляющим молибден в органическом растворе. Накапливающийся молибден необходимо непрерывно удалять. Если в растворе после выщелачивания его концентрация составляет 0,0001%, то после реэкстракции отбирают 10% органического раствора и промывают раствором карбоната натрия.

После выщелачивания серной кислотой и фильтрации осветленный раствор с рН " 2 и концентрацией

1,7 г/л, приводят в контакт с экстрагентом, содержащим 0,1 М Alamine - 336 и 5% -ный раствор изодеканола в керосине. Сначала в качестве разбавителя использовали арктическое дизельное топливо, но потом оно было заменено на топливо JP-4. Экстракцию осуществляют противоточно в трех ступенях смесителя-отстойника при сплошной органической фазе. В рафинате после экстракции содержится ~ 0,002 г/л . Перед экстракцией органический раствор контактируют с серной кислотой для перевода амина в сульфатную форму. Вместе с ураном по анионообменному механизму экстрагируются небольшие количества сульфата закиси железа. Экстрагированное железо не осложняет процесс, так как легко вымывается водой в одной ступени смесителя-отстойника. Промывной раствор можно возвратить для повторного использования, но часть его следует выводить на сброс.

Промытый органический раствор с

концентрации ~4,5 г/л контактируют в двух ступенях реэкстракции с карбонатом натрия 100 г/л, получая реэкстракт, содержащий 25-30 г/л . После реэкстракции из раствора уранилтрикарбоната натрия каустиком осаждают диуранат натрия, содержащий ~80% . Органический раствор после реэкстракции с концентрацией <0,2 г/л перед возвратом на первую ступень экстракции, необходимо перевести из карбонатной формы в кислую контактированием с серной кислотой. Если нужно получить урановый продукт более высокой чистоты, например , промытый растворитель реэкстрагируют раствором карбоната аммония. Уран осаждают из реэкстракта и в результате последующего прокаливания получают , которую затем восстанавливают в атмосфере водорода с получением .

Добычу руды, содержащей уранинит и коффинит для завода фирмы "Highland Uranium" ведут в открытых карьерах. В тонне руды содержится - 1,59 кг

. Схема процесса складывается из замкнутого цикла дробления, измельчения в стержневой мельнице, кислотного выщелачивания, противоточной декантации, осветления раствора, в том числе фильтрации песчаными фильтрами, экстракции, осаждения аммиаком, отмывки, обезвоживания и сушки (рис.1.1.12).

Рис.1.1.12. Производство урана в "Highland Uranium": А - экстракция, Б - реэкстракция, В - подкисление, Г - раствор

для реэкстракции, Д - осаждение, Е - сгуститель. Ж, - экстрагент, И - свежий экстрагент, К - центрифуга, Л - печь для обжига продукта, М - керосин, Н - спирт, О - амин, П - песочные фильтры, Р - в узел противоточной декантации, С - осветленный раствор, Г - вывод для контроля.

На завод поступают руды трех типов: трудно поддающаяся переработке влажная руда, требующие большого расхода хлората, сланцы и обычная руда, переработка которой не представляет трудностей. Руду измельчают при 70% твердого до размера 80% минус 0,50 мм. Выщелачивание серной кислотой ведут при 35 °С в течение 8 ч при начальной э. д. с.430 и конечной 460 мВ, 55% твердого последовательно в восьми деревянных чанах диаметром 5,5 м, куда вводят пар и хлорат натрия (при расходе 0,68-0,91 кг/т руды) стоимость хлората на 1 т руды составляет 15 центов, а расход серной кислоты на 1 кг руды - 27,2 кг.

После выщелачивания противоточной декантацией в пяти сгустителях диаметром 33,5 м разделяют твердое и жидкое. Богатый раствор подают в осветлитель диаметром 17 м, где содержание твердых веществ в растворе снижается с 60 до 40 мг/л. Слив пропускают через два песчаных фильтра сечением 2,7 X 1,5 м, снижая содержание твердых веществ от 40 до <510 мг/л. Таким образом, получают пригодный для экстракции раствор. Если песчаные фильтры не используются, в экстракционном аппарате быстро образуется "борода". В исходном растворе для экстракции содержится 0,5-0,7 г/л

.

Узел экстракции состоит из четырех смесителей-отстойников. Смесители сечением 2,3x2,3 м и глубиной 2,44 м изготовлены из бетона с полиэфирной внутренней облицовкой. Они имеют размеры отстойников, также облицованных полиэфиром, 6,1 X 19,8x2,44 м.

В насосе-смесителе модифицированной конструкции Денвера установлен шестилопастной импеллер из нержавеющей стали, вращающийся со скоростью 86-88 об/мин от двигателя мощностью 7,46 кВт. Смеситель имеет ложное днище, а отстойники для улучшения коалесценции снабжены частоколом.

Органический раствор состоит из 2,5% -ного Alamine 336 и 1,8% -ного изодеканола в керосине. При содержании изодеканола >1,8% его растворимость в воде возрастает. Расход органического раствора составляет 1,32, а водного - 3,79 м³/мин. Органический раствор насыщается до ~2,5 г/л

; рафинат, возвращаемый в цикл противоточной декантации, содержит <1 мг/л .

Уран реэкстрагируют из органического раствора в четырех ступенях раствором

концентрации 135 г/л при pН = 4,5 и 29 °С. Расход этого раствора составляет 113,6 л/мин. Смесители (2,13X2,13X2,44 м) и отстойники (3,05x19,8x2,44) изготовлены также из бетона с внутренней полиэфирной облицовкой. Мешалки из среднеуглеродистой стали покрыты фиберглассом. Скорость их вращения 75 об/мин, они приводятся в движение двигателем мощностью 6,7 кВт. Органический раствор при расходе 1,26 м³/мин контактирует с раствором для реэкстракции, поступающим с рас ходом 0,114 м³/мин, и обратным водным раствором из отстойников с расходом 0,586 м³/мин. Насыщенный раствор после реэкстракции содержит 27 г/л , а органический раствор после реэкстракции - <0,1 г/л .

Уран осаждают безводным аммиаком при pН=7,0 в две стадии. В растворе после соосаждения содержится < 0,01 г/л

. Этот раствор возвращают на реэкстракцию, но часть его выводят во избежание накопления сульфата аммония. Диуранат прокаливают при 540 °С и упаковывают в барабаны емкостью 208 л. В барабане содержится ~430 кг продукта. Расход реагентов на экстракционной установке на тонну продукта составляет 0,015 кг амина, 0,04 кг изодеканола, 0,04 кг керосина.

Хвосты с содержанием твердого 40-42% перекачиваются на расстояние ~3 км в отстойник хвостохранилища, которое занимает естественную ограниченную холмами впадину. Раствор с рН = 2 нейтрализуют, испарение с зеркала хвостохранилища происходит со скоростью 305-380 мм/год. По заполнении хвостохранилища занятую им площадь покрывают почвой и засевают. Все водотоки в зоне сброса хвостов отводят в обход хвостохранилища. Растворы направляют в два пруда глубиной 10,7 м емкостью по 132500

. Некоторые производственные растворы оборачиваются, иные поступают в пруды. Предусматривается также сухой резервный бассейн для непредвиденного освобождения экстракционной установки от растворов. Рафинат из узла экстракции возвращается на противоточную декантацию. Захваченный им экстрагент, по-видимому, не оказывает вредного действия на гуммированные чаны.

Сходная схема экстракционной переработки (рис.1.1.13) используется на заводе фирмы "Petrotomics Uranium".

Рис.1.1.13. Схема извлечения урана фирмы "Petrotomics Uranium": A - экстракция, Б - реэкстракция, В - экстрагент, Г - обработка экстрагента, Д - раствор

для реэкстракцин, Е - осаждение, Ж - фильтрация, И - подовая сушилка, К - хвостохраннлище, Л - осветленный раствор

Осветленный раствор, содержащий 0,75-1,1 г/л

после выщелачивания руды серной кислотой, контактируют в двух параллельных цепочках смесителей-отстойников по четыре ступени с раствором Adogen 364 в керосине, содержащем тридеканол в качестве модификатора. Из насыщенного органического раствора при концентрации в нем , равной 2,5 г/л достигается извлечение > 99%. Реэкстракцию ведут сульфатом аммония в четырех ступенях, а осаждение в двух: при pH = 6,1 и затем при pН=6,84-7,0. В результате достигается минимальное содержание сульфата в осадке. Потери органического раствора на тонну руды составляют, согласно сообщениям, 0,083 г керосина, 0,02 кг тридеканола к 0,025 кг Adogen - 364.