Экстракция и реэкстракция урана (стр. 5 из 13)

Жидкое и твердое разделяют в пятиступенчатом промывочном циклоне: ступени циклона работают параллельно с пятью ступенями узла противоточной декантации. Слив осветляют последовательно в трех песчаных фильтрах. Раствор после выщелачивания содержит 0,7-0,8 г/л окиси урана (

), 2 г/л редких земель, 1 г/л марганца, а также кремнезем и фосфор.

Расход раствора при экстракции - 1,9

/мин. Применяются смесители типа насос-смеситель фирмы "Davy Power Cas". В качестве отстойников приспособлено оборудование предшествующей ионообменной схемы. Диаметр отстойников 9,14 м, высота 4,57 м. У входа в отстойники из смесителей установлены частоколы. Они установлены и в центре отстойников.

Применяют четырехступенчатую экстракцию с пребыванием в смесителях в течение 30 с. Условия экстракции в смесителях - сплошная органическая фаза. В каждом отстойнике раствор находится по 30 мин. Для сохранения в смесителях, непрерывной органической фазы поддерживают О/В = 1,6. Органический раствор содержит 5% Adogen - 364 фирмы "Ashland Chemical" и 3% нонилового спирта в керосине с ~15% ароматических веществ. Температура вспышки керосина 71 °С. Органический раствор насыщается до концентрации

5,5 г/л, а в конечном рафинате содержится <0,001 г/л .

Захваченное железо и кислоту удаляют при одноступенчатой промывке водой. Уран из промытого органического раствора извлекают, реэкстрагируя его сульфатом аммония в четырех ступенях при непрерывной органической фазе. Добавляя на второй и третьей стадиях аммиак, поддерживают рН " 4. В водном реэкстракте содержится 12-15 г/л

, а в органическом растворе после реэкстракции 0,1 г/л .

Уран извлекают из реэкстракта осаждением безводным аммиаком при рН = 7. Осадок фильтруют на барабанных фильтрах, перекачивают в непрерывную центрифугу и затем в шестиподовую сушилку. После сушки при 500 °С продукт затаривают в барабаны емкостью по ~500 кг. В продукте содержится 97-98%

, 1% и 0,3% .

На нескольких заводах для очистки урана применяется процесс Eluex - экстракция третичным амином после ионообменного извлечения из раствора. В результате получен уран высокой чистоты. На многих заводах насыщенную ионообменную смолу элюируют хлоридным или нитратным растворами. Применение нитратного раствора сопряжено с загрязнением окружающей среды, но при этом можно получить более чистый продукт. Поэтому процесс Eluex будет, по-видимому, широко применяться. Его можно использовать на всех существующих заводах, где используют процесс ионного обмена. Вместо нитрата для элюирования урана в этом случае применяют 5-10% -ную серную кислоту. Затем уран экстрагируют третичным амином. Возможно применение диалкилфосфоната для экстракции урана из нитратного раствора. На заводе фирмы "Western Nuclear" для внедрения процесса Eluex в 1966 г. была сооружена экстракционная установка. Для десорбции урана применяется сернокислый раствор, содержащий 120г/л

. Соотношение раствора и смолы поддерживается на уровнях - 65 и 35%. Богатый элюат, содержащий 12-14 г/л , поступает с расходом 190-230 л/мин на экстракцию урана 6% -ным раствором третичного амина в керосине, содержащем 3-4% изодеканола для подавления эмульгирования. Экстракцию производят в четырех ступенях смесителя-отстойника. Рафинат из последней ступени подают в отстойник для удаления из него захваченного органического раствора. Затем в рафинат вводят серную кислоту до концентрации 120 г/л и возвращают его на десорбцию.

Из органического раствора уран реэкстрагируют сульфатом аммония при контролируемом рН концентрации 120 г/л. Для поддержания pH

4,5 на первой и pH 3,5 на второй ступени вводят безводный аммиак. Уран осаждают газообразным аммиаком при pН = 7,0 из реэкстракта, содержащего ~33 г/л (рис.1.1.17).

Рис.1.1.17. Схема производства урана фирмой "Western Nuclear": А - экстракция, Б - реэкстракция, В - промывка, Г - раствор для реэкстракции, Д - раствор для отмывки от молибдена, Е - осаждение, Ж - центрифуга, И - подовая печь для обжига, К - извлечение экстрагента, Л - экстрагент, М - хвостохранилище, Н - элюат ионообменного процесса, О - рафинат, П - в узел сорбции из пульпы

Если вместе с ураном экстрагировался молибден, его удаляют из органического раствора после реэкстракции, используя для его реэкстракции карбонат натрия.

Фирмой "Ranstad" в Швеции также используется процесс Eluex, но для экстракции применяется диалкилфосфорная кислота. Завод этой фирмы может перерабатывать в год ~770 т бедных глинистых сланцев, содержащих - 0,03% урана.

Исходный раствор для ионообменного извлечения урана содержит, г/л:

0,56 -

, 0,12 - , 1,7 - , 5,2 - , 0,8 - , 4,8 - , 1,1 - , 14 - , 18,0 - , 0,8 - при pH = 1,8.

После насыщения одной, двух или трех последовательных колонн уран элюируют 1,5 М серной кислотой при 60 °С. Уран из элюата экстрагируют при 40 °С органическим раствором, содержащим 10% Д2ЭГФК и 5% ТБФ в керосине. Из насыщенного органического раствора уран реэкстрагируют при 40 °С карбонатом натрия концентрацией 80 г/л. Из горячего реэкстракта уран осаждают гидроокисью натрия. В процессе Eluex нет потерь урана, так как раствор после осаждения насыщают двуокисью углерода и возвращают на реэкстракцию, а рафинат после экстракции возвращают на выщелачивание. Схема завода представлена на рис.1.1.18.

Рис.1.1.18. Схема уранового завода фирмы "Ranstad": А - экстракция, Б - реэкстракция, В - экстрагент, Г - раствор для реэкстракции, Д - осаждение, Е - фильтрация, И - карбонизация, И - сушка, К - элюат ионообменного процесса, Л - на выщелачивание

В таблице 1.1.2 указаны составы элюата, реэкстракта и продукта - диураната натрия.

Таблица 1.1.2 Составы элюата, реэкстракта и продукта - диураната натрия

Компонент	U	Mo	Feобщ	Al	Mg	Ca
Содержание
- в элюате, г/л	19,2	0,143	0,277	0,036	0,010	0,24
- в растворе карбоната уранила, г/л	44,2	0,29	0,0094	0,005	0,001	0,003
- в ураниловом концентрате,%	70,9	0,0077	0,0148	0,0048	0,0012	0,0047
Компонент	Na	K	As	V	SiO2	PO42-
Содержание:
- в элюате, г/л	0,076	0,008	0,077	0,015	0,048	3,07
- в растворе карбоната уранила, г/л	23,4	0,007	0,0013	3.10-5	0,007	0,02
- в урановом концентрате,%	7,4	0,006	5.10-4	5.10-5	0,018	0,017

Известно также об использование третичного амина при экспериментальной экстракции урана из раствора после элюирования ионообменной смолы, содержащего 10% серной кислоты. Этот, так называемый "Buffex" процесс.

Элюирование серной кислотой не ухудшает свойств смолы по сравнению с элюированием нитратом, за исключением накопления политионатов. Элюированием серной кислотой с последующей экстракцией урана можно получить продукт большей чистоты при меньших затратах из-за, в основном, устранения из процесса азотной кислоты.

Узел ионного обмена имеет восемь цепочек по три колонны со смолой в каждой. После элюирования 10% -ной серной кислотой уран экстрагируют в четырех ступенях смесителя-отстойника 5% -ным раствором Alamine - 336 в керосине, содержащем 2% изодеканола. Расходы водной и органической фаз составляют по ~95 л/мин. Для извлечения захваченного водным раствором экстрагента перед возвращением рафината на выщелачивание имеется дополнительный отстойник. Примеси из насыщенного органического раствора вымываются в четырех ступенях водой и небольшим количеством раствора гидроокиси аммония с расходом 19 л/мин. При этом удаляются железо, кремний, магний и кальций. Экстракцию и промывку осуществляют в условиях сплошной органической фазы. Реэкстракцию ведут 15% -ным сульфатом аммония при расходе 95 л/мин. Значения pH при реэкстракции поддерживают равными 7,0, 5,0 и 3,0. Для этого на каждую ступень вводят 2,5 М раствор

. На двух ступенях реэкстракция происходит в условиях сплошной органической фазы. Органический раствор после реэкстракции регенерируют в одной ступени смесителя-отстойника, для чего его обрабатывают раствором, содержащим карбонат и едкий натр при pН = 8,5. При этом удаляются политионат и другие яды. Регенерированный экстрагент в основной форме закачивается в буферный бак - хранилище для последующего использования. Уран из реэкстрагента извлекают осаждением газообразным аммиаком при рН = 7,0.