Экстракция и реэкстракция урана (стр. 6 из 13)

Чистота уранового продукта, получаемого по этой технологии, по-видимому, удовлетворяет большинству требований.

Следующим за Bufflex был разработан более экономичный процесс Purlex. К 1970 г. этот процесс применяли на пяти заводах, три установки сооружали и по крайней мере еще одну было запланировано построить. Процесс Purlex во многих отношениях сходен с процессом Атех, который применяется в США, Канаде и других странах.

Основные различия заключаются в промывке и получении конечного продукта. Схема процесса Purlex представлена на рис.1.1.19.

Органический раствор состоит из 5% -ного раствора Alamine - 336 и 2% -ного изодеканола в керосине. Вследствие развития плесени изодеканол был заменен 35% разбавителя Solvesso - 150.

Сравнительные испытания показали, что наряду с Alamine 336 можно использовать Adogen - 364.

Рис.1.1.19. Схема извлечения урана в ходе процесса "Пурлекс": А - экстракция, Б - реэкстракция, В - регенерация, Г - нейтрализация рафината, Д - раствор для реэкстракции, Е - раствор для регенерации, Ж - осаждение, И - сгуститель, К - фильтрация, Л - экстрагент, М - исходный раствор, И - возврат отработанного раствора для извлечения золота, О - диуранат аммония, П - на нейтрализацию.

Раствор после выщелачивания содержит 0,3 г/л U₃O₈, 3,5 г/л H₂SO₄, 16-20 г/л SO₄ и 20 г/л SCN. Может присутствовать также хлорид в концентрации до 0,8 г/л. Экстракцию ведут в четырех ступенях смесителя-отстойника. На ступени 1, 2 и 4 вводят раствор NH₄OH. На третьей ступени вводят 10% -ную серную кислоту для удаления железа. Уран из органического раствора извлекают реэкстракцией гидроокисью аммония в четырех ступенях, контролируя рН. Для предотвращения образования "бороды", приготовляя раствор NH₄OH, содержащий 4% NH₃ и 15% (NH₄) ₂SO₄, используют деионизованную воду. Величину рН при реэкстракции поддерживают на уровне 3,9-4,3, 4,7-4,9 и 5,1-5,3. При рН = 3,5 - 6,5 происходит гидролиз. Образуется сульфат аммония, который возвращается в процесс после осаждения диураната газообразным аммиаком при рН = 7,3. Ежесуточно получают ~35 т U₃O₈. Как в и процессе Bufflex органический раствор после реэкстракции регенерируют обработкой 6% -ным раствором карбоната натрия с расходом 1 л/мин, при рН = 8,5 добавляя 10% -ный раствор карбоната натрия. Для уменьшения потерь экстрагента все операции проводят в условиях сплошной органической фазы.

При переработке урановых руд, особенно бедных и сложного минералогического состава, используют азотную кислоту. По крайней мере на одном заводе в Канаде серьезно рассматриваются возможности применения этих процессов, но постройка таких заводов осложняется соображениями охраны окружающей среды и удаления нитратов.

Фирма "Palabora Mining Company" в 1971 г. приступила к гравитационному обогащению хвостов переработки медной руд. Выделяется концентрат ураноторита, который поступает на выщелачивание. Этот исходный концентрат, содержащий 5%

, 14% и 65% , выщелачивают горячей азотной кислотой. После выщелачивания, отстаивания и осветления центрифугированием раствор направляют на очистку. Газы от выщелачивания улавливают гидроокисью аммония, получая при этом нитрат аммония. Схема завода представлена на рис.1.1.20. Исходный раствор, поступающий на экстракцию, содержит 30-40 г/л , 120-140 г/л ThO₂ и 80-100 г/л свободной .

Уран (и некоторое количество тория) экстрагируют в щестиступенчатом смесителе-отстойнике 10% -ным раствором ТБФ в Shellsol. Экстрагированный торий удаляют промывкой нитратом уранила в четырех ступенях. Все смесители-отстойники на заводе изготовлены из нержавеющей стали 316L.

После восьми ступеней промывки водой при 40 °С органический раствор по окончании реэкстракции промывают карбонатом натрия в одной ступени и перед возвратом на экстракцию обрабатывают кислотой в одной ступени.

Рис.1.1.20. Схема азотнокислотной переработки концентрата, разработанная фирмой "Palaboro": А - азотнокислый раствор после выщелачивания, Б - экстракция, В - промывка, Г - обработка кислотой, Д - обработка содой, Е - реэкстракция, Ж - осаждение диураната аммония, И - фильтрация, К - обработка рафината, Л - возврат кислоты на выщелачивание, М - прокаливание

Уран из реэкстракта выделяют в виде диураната аммония с помощью газообразного аммиака. Продукт после прокаливания содержит <0,6% Th по отношению к

. Торий, оставшийся в рафинатё после извлечения урана, обрабатывают серной кислотой и сбрасывают. Процесс экстракции характеризуется следующими расходами, л/мин, растворов: исходного водного 16, органического 25-30, промывного 2-5, реэкстрагирующего 20-30.10^-4%:

25 -

, 3 - , 0,3 - B, 1 - , 1 - , 0,3 - , 9 - , 60 - , 40 - , 1 - , 0,5 - , 1 - , 17 - , 3 - , 3 - , 300 - , 1 - , 10 - .

В последние годы для получения урана применяют подземное выщелачивание с последующей очисткой растворов. Для подземного выщелачивания применяют серную кислоту и карбонатные растворы.

В лабораториях CANMET были успешно проведены лабораторные работы. Исследовались также растворы, полученные подземным выщелачиванием и из руды, извлеченной на поверхность. Урановые растворы получают как подземным выщелачиванием, так и выщелачиванием добытой взрывным способом руды на поверхности. Для выщелачивания применяют сульфат окиси железа с бактериальными агентами (thiobacillus ferroxidans). Осветленный раствор после выщелачивания перерабатывают методом непрерывного ионного обмена в колоннах Химсли. Смолу элюируют серной кислотой и элюат перерабатывают по схеме Eluex. Уран экстрагируют и очищают с помощью третичного амина. После реэкстракции уран выделяют осаждением аммиаком.

Для подземного выщелачивания через буровые скважины обычно применяют раствор карбоната аммония с окислителем - кислородом или перекисью водорода. Уран из осветленных растворов извлекают методом непрерывного ионного обмена. Растворы после выщелачивания содержат 0,05-0,15 г/л

при рН = 6,5 - 9,5. В настоящее время не имеется подробных сведений о типе смолы и ионообменном оборудовании на этих заводах.

Другим примером извлечения урана из бедных растворов является получение урана из растворов медного производства после цементации меди. Уран из растворов с содержанием - 10 мг/л извлекают методом ионного обмена, а из ионообменной смолы - серной кислотой. Получают сульфат уранила с небольшими количествами других ионов. Уран очищают экстракцией Д2ЭГФК.

Были проведены широкие исследования с целью разработки методов извлечения следовых количеств урана из различных производственных растворов. Например, Горным Бюро США описан процесс извлечения урана из отработанных растворов после кучного выщелачивания медных руд с помощью экстракции или ионного обмена. Органический раствор, содержащий 2% третичного амина и 1% изодеканола в керосине, контактируют с исходным раствором, содержащим, г/л: 0,01 -

, 0,01 - , 7 - , 0,3 - , 6,5 - , 8 - , 70 - . После трехступенчатой экстракции насыщение составляет 0,5 г/л , а коэффициент извлечения из раствора 95%. Реэкстракция осуществляется легко 1 М раствором сульфата аммония или натрия при рН = 4,5.