Экстракция и реэкстракция урана (стр. 4 из 13)

Фирмой "Conguista Mine" в год перерабатывается 5,44 млн. т руды с содержанием урана 1-1,5 кг/т.д.ля переработки используют кислотное выщелачивание, экстракцию и осаждение. Фирмой "Kaiser Engineers Inc." спроектирован и построен завод, на котором применяют сернокислотное выщелачивание с перемешиванием, противоточную промывку песков и шламов в сгустителях, экстракцию, осаждение диураната, центрифугирование и сушку (рис.1.1.14).

Рис.1.1.14. Производство урана фирмой "Conquista": А - экстракция, Б - реэкстракция, В - промывка, Г - экстрагент, Д - раствор

для реэкстракции, Е - раствор для промывки, Ж - осаждение, И - фильтрация, К - центрифуга, Л - сушка, М - узел противоточной декантации, Н - хвостохранилище, О - исходный раствор, П - промывной: раствор, Р - возврат воды

Ранее руду, содержащую бентонит и глину, обжигали для улучшения отстаивания и для выжигания лигнитового материала во избежание большого расхода кислоты и хлората при выщелачивании и эмульгирования при экстракции. В настоящее время руду выщелачивают серной кислотой с добавкой перхлората. После выщелачивания, фильтрации и осветления урансодержащий раствор концентрации 1,4 г/л контактируют с органическим раствором, содержащим 3% Alamine 336 и 1,8% изодеканола в Napoleum 470, при расходе 664 л/мин в четырех ступенях смесителя-отстойника в условиях сплошной органической фазы. Уран из насыщенного органического раствора, содержащего 25 г/л

реэкстрагируют хлоридом аммония в четырех отдельных пластмассовых с фиберглассовым упрочнением смесителях-отстойниках фирмы "Denver Equipment Co". Если вместе с ураном экстрагируются следы молибдена, то они остаются в органической фазе и удаляются лишь при обработке ее гидроокисью аммония. Уран из хлоридноаммониевого реэкстракта извлекают, осаждая его газообразным аммиаком при pН = 7-8.

Все хвосты и производственные сбросные растворы завода поступают в дамбовые хранилища. Воды из хвостохранилища возвращаются на завод для повторного использования.

Фирмой "Kerr-McGee Nuclear Corporation" эксплуатируются девять шахтных рудников, руду из которых перерабатывают на заводе с суточной мощностью 5,5 т, выпускающем продукцию в виде желтого кека.

Руду выщелачивают при 53% твердого в чанах с мешалками серной кислотой, добавляя в качестве окислителя хлорат натрия. Пульпу нагревают паром до 60 °С. Твердое и жидкое разделяют в каскаде противоточной декантации, состоящем из шести сгустителей диаметром 36,6 м. Иловые хвосты перекачивают в хранилище, а осветленный раствор, содержащий 50 мг/л твердых веществ, пропускают через прессфильтры. В результате получают раствор, содержащий твердые вещества концентрации 10 мг/л, который поступает на экстракцию.

Осветленный раствор после выщелачивания, содержащий ~1,0 г/л

при расходе 4,54 /мин контактируют в условиях сплошной органической фазы с органическим раствором, содержащим 3% Alamine 336 и 3% изодеканола в Napoleum 470. Экстракцию осуществляют в двух батареях смесителей-отстойников по четыре ступени в каждой. Применяются круглые смесители-отстойники оригинальной конструкции. Зона отстоя рассчитана на расход водного раствора - 3,22 /мин.

Насыщенный органический раствор, содержащий ~3 г/л

, пропускают через четыре ступени реэкстракции 1,6 н. хлоридом натрия при О/В = 15. Реэкстракт, содержащий 45 г/л и 0,2 г/л молибдена, поступает на осаждение аммиаком при контролируемом рН. Осаждают уран из нагретых растворов в три стадии после предварительного выделения молибдена в виде фосфор молибдената аммония. Длительность осаждения урана составляет 1,5 ч. После сгущения до ~50% твердого пульпу промывают в две стадии, пропуская через три барабанных фильтра для удаления захваченного осадком хлорида натрия. Отфильтрованный кек сушат до влажности ~1% и продукт затаривают в контейнеры емкостью 208 л.

Известен процесс извлечения урана, при котором осуществляют четырехступенчатую экстракцию 5% -ным раствором триизооктиламина в керосине, содержащем 4% нонанола (3,55 триметилгексанола) в качестве модификатора. Экстракцию ведут из раствора с pН = 1,3 и содержащего, г/л: 1,0

, 0,2 , 0,2 , 0,001 Mo, 0,05 Сu, 10 , 0,2 , 0,2 , 0,2 и 6 . Схема процесса показана на рис.1.1.15.

Рис.1.1.15. Извлечение урана из руды Эль Шерана: А - экстракция, Б - реэкстракция, В - промывка, Г - экстрагент, Д и Е - растворы для реэкстракции и промывки, Ж - осаждение, И - фильтрация, К - исходный раствор, Л - рафинат, М - карбонатный промывной раствор, Н - фильтрат

Исходный раствор поступает на экстракцию с расходом 265 л/мин, органический раствор - с расходом 795 л/мин. В результате оборота растворов в смесителях поддерживается О/В = l,5 - 3. Хлорид и молибден в больших количествах влияют на экстракцию урана. Если концентрация хлорида <2 г/л, то он не оказывает серьезного влияния. При больших концентрациях он увеличивает наклон кривой распределения урана при малых концентрациях последнего (рис.1.1.16).

Молибден экстрагируется вместе с ураном, но не извлекается в водную фазу при последующей реэкстракции хлоридом. Даже при исходной концентрации молибдена, равной 1 мг/л, он накапливается в органической фазе. Это вызывает необходимость вывода 10-20% -ного органического раствора после реэкстракции урана для промывки его 10% -ным раствором карбоната натрия для удаления молибдена и хлорида.

Рис.1.1.16. Влияние концентрации, г/л, хлорида (цифры у кривых) на экстракционное равновесие

При реэкстракции в трех ступенях получают реэкстракт, содержащий ~25 г/л

. Эффективность реэкстракции составляет 99%. При осаждении окисью магния получают продукт, содержащий 85-88% . При экстракции, реэкстракции и осаждении на 1 переработанного раствора расходуется 0,35 л керосина или нонанола, либо 0,5 кг триизооктиламина, а на 1 кг - 1,5 - 2,0 кг соли или 0,3-1,0 кг карбоната натрия либо окиси магния.

Потери ТИОА, проверенные измерениями в процессе эксплуатации установки, составляют 47,9 г на 1

переработанного исходного раствора. Это - механические потери и захват (<0,2 л/ ). Потери амина в результате растворимости составляют, согласно результатам определений, 24 г на 1 исходного раствора.

На заводе фирмы "Mary Kathleen" перерабатывается в сутки 1542 т руды, содержащей 0,176% (по массе)

. Технологический процесс заключается в дроблении и измельчении руды, выщелачивании серной кислотой, экстракционном отделении урана от примесей и осаждении. Продукт в виде окиси сушат и затаривают.

Выщелачивание осуществляют в каскаде из пяти гуммированных реакторов. Общая продолжительность выщелачивания 9 ч. Удельный вес руды 3,6 т/

. Продукт, измельченный до 50% минус 74 мкм выщелачивают при содержании твердого 55%. Концентрированную (98,5% -ную) кислоту вводят в количестве 66 кг/т. Реакция экзотермична из-за присутствия в исходной руде значительных количеств апатита. Сначала при выщелачивании возникали затруднения, связанные с присутствием кремнезема. Повышение температуры приводило к увеличению расхода кислоты и увеличению количества растворимого кремнезема. Поэтому температуру выщелачивания снизили до <15,5 °С. В пяти реакторах каскада выщелачивания поддерживают следующие рН: 2,2; 2,0; 1,8; 1,8 и 1,8. Окислительно-восстановительный потенциал сохраняют равным 400-420 мВ. В качестве окислителя применяют пиролюзит. Его вводят с расходом 5 кг на 1 т руды непосредственно в мельницы. Извлечение урана составляет 96%.