Brevet FR2510095A1 — publié le 19830128

La présente invention concerne un procédé de préci- pitation d'uranium oxydé dans des solutions de carbonate de soude contenant de l'uranylcarbonate de sodium,par réduc- tion sous une pression élevée et à des températures supérieu- res au point d'ébullition des solutions. Des minerais uranifères,dont la proportion en cons- tituants consommant des acides est trop grande pour effec- tuer une lixiviation acide du minerai qui puisse être mise en oeuvre économiquement, subissent en général une lixivia- tion par des solutions aqueuses de carbonate de soude. L'uranium passe ainsi en solution sous la forme d'uranyl- carbonate de sodium Na 4 lU 02 (C 03)3 l Ces solutions représen- tent en général les solutions de départ pour l'obtention d'uranium On connaît plusieurs procédés pour la précipita- tion de l'uranium Suivant l'un d'eux, on précipite l'ura- nium sous la forme de diuranate de sodium Na 2 U 207 par addition d'hydroxyde de sodium, suivant l'équation: 2 Na 4 lUO 2 (C 03)3 l + 6 Na OH Na 2 U 207 ê+ 6 Na 2 CO 3 + 3 H 20 La précipitation du diuranate de sodium prend du temps; en outre, la lessive de soude servant de réactif de précipitation est relativement coûteuse Pour éliminer la teneur en sodium qui, le plus souvent, est très élevée, on absorbe le diuranate dans de l'acide sulfurique et on le précipite ensuite par l'ammoniaque sous la forme de diurana- te d'ammonium Suivant un autre procédé connu, des lessives pauvres en uranium sont réduites en oxyde d'uranium par de l'hydrogène dans du nickel servant de catalyseur, à des températures de 100 à 2000 C et sous une pression élevée, suivant l'équation: cat. Na 4 lU 02 (C 03)3 l + H 2 U 02 + + Na 2 CO 3 + 2 Na HCO 3 Les inconvénients de ce procédé sont la pression élevée et l'utilisation d'hydrogène et de catalyseurs coû- teux dans des installations onéreuses. L'invention vise à préparer, d'une manière simple 2 2510095 et économique,de l'oxyde d'uranium insoluble,au plus faible état de valence et contenant de l'uranylcarbonate de sodium à partir de solutions de carbonate de soude A cet effet, l'invention part d'un procédé de précipitation d'oxydes d'uranium dans des solutions de carbonate de soude contenant un sel d'uranium-VI,par réduction sous une pression élevée et à des températures supérieures au point d'ébullition des solutions Suivant l'invention, on additionne la solution de carbonate de soude de fer métallique à l'état finement divisé, comme agent réducteur, et on sépare le produit pré- cipité. Comme produits de départ, on peut mettre en oeuvre des solutions? d'uranylcarbonate de sodium clarifiées que l'on obtient lors de la lixiviation de minerais uranifères par du carbonate de soude. Il convient d'utiliser le fer métallique sous forme finement divisée, par exemple sous forme de limaille de fer. Du fer pulvérulent convient particulièrement, celui-ci se présentant sous une granulométrie d'environ 10 à 200 microns et, de préférence, sous une granulométrie d'environ 10 à microns On préfère une granulométrie de 15 à 50 microns. On utilise du fer métallique en des quantités représentant de 0,5 à 1,5 fois la teneur en uranium-VI La précipitation du produit oxydé s'effectue à des températures supérieures au point d'ébullition des solutions, notamment à une tempé- rature supérieure à 1300 C On effectue en général la préci- pitation dans un autoclave à agitateur ou dans un autoclave vibrant A cet effet, on place sous pression normale la solution à réduire dans le récipient tenant -la pression et on rend exempted'oxygène la solution ainsi que le récipient par introduction de gaz inerte comme l'azote Après addi- tion par exemple du fer pulvérulent, on ferme le récipient et on le réchauffe en agitant à des températures supérieu- res à 130 'C et, de préférence, à des températures comprises entre 140 et 2000 C. Suivant un mode d'exécution particulier du procédé suivant l'invention, on effectue le processus de précipita- tion dans ce que l'on appelle un réacteur tubulaire en procédant en continu A cet effet, on envoie la solution de carbonate de soude contenant de l'uranium mélangée à de la poudre de fer dans le réacteur tubulaire, en maintenant un écoulement turbulent de la suspension solide- liquide par une vitesse d'écoulement supérieure à 0,5 mètre/seconde et notamment de 2 à 3 mètres/seconde, afin d'empêcher un dépôt ou une décantation dans le réacteur des particules de matiè- re solide en suspension On règle la température de la sus- pension entre 150 Cet 260 C et, de préférence, entre 170 'C et 2400 C. On commence à s'apercevoir que la réduction a lieu par le fait que la solution de carbonate de sodium conte- nant de l'uranium initialement jaune s'éclaircit La réac- tion de précipitation est achevée, en général, en moins de 30 minutes et, dans le réacteur tubulaire, en moins de 10 minutes. Après avoir refroidi la suspension, on sépare le produit précipité en même temps que le fer métallique en excès de la solution incolore On peut retourner en tout ou partie la solution de carbonate de soude au processus de lixiviation Le résidu à l'état finement divisé qui est séparé est envoyé à un dispositif de séparation magnétique et y est débarrassé de ses constituants métalliques La partie métallique est, le cas échéant, broyée et traitée encore une fois par voie magnétique pour récupérer l'ura- nium oxydé restant adhérant aux surfaces métalliques La partie qui n'est pas magnétique précipite sous la forme d'une fine poudre noire, qui contient 53 % environ d'uranium et qui peut être encore traitée suivant les procédés habi- tuels. Les avantages du procédé suivant l'invention rési- dent dans le fait que l'on dispose d'un procédé pouvant être exécuté d'une manière économique et sans recourir à des équipements coûteux et donnant des précipitations sensiblement quantitatives en des durées de traitement relativement brèves. L'exemple suivant illustre l'invention. Comme réacteur, on utilise un autoclave qui est équipé d'un agitateur magnétique, de briseurs de courant et d'un tube plongeur à clapet à pointeau auquel est rac- cordé un serpentin d'évacuation, qui peut être refroidi par un bain d'eau glacée. On charge l'autoclave de 3,5 litres d'une solution aqueuse qui contient 4,55 grammes de Na 4 lU 02 (C 03)3 l par litre, 120 grammes de Na HCO 3 par litre, et 25 grammes de Na 2 CO 3 par litre, et de 10 grammes de fer pulvérulent, on le rince à l'azote et on le porte à 170 C tout en agitant. Pour suivre le déroulement de la réaction, on prélève de manière répétée de l'autoclave par le tube plongeur, pen- dant l'essai, des échantillons de la solution réactionnel- le pour en déterminer analytiquement sa teneur en uranium. Avant chaque prélèvement d'échantillon, on arrête l'agita- teur afin de laisser décanter la suspension et d'éviter un bouchage du clapet à pointeau par des particules de matière solide On refroidit à la température ambiante la solution en la faisant passer dans un serpentin de refroidissement et, ensuite, on la filtre. Les résultats obtenus sont consignes ci-dessous. AI y' Teneur en U Durée de réaction Température de la solution (minute) (OC) tgramme/litre) O T A 2,0 115 '1,99 36 130 % 1,94 * 145 0,94 145 0,44 150 0,20 165 0,08 170 0,05 Comme on peut le déduire de ces données, on obtient dans la gamme de températures de 145 à 1700 C, en utilisant 1,4 gramme de fer par gramme d'uranium, une précipitation d'uranium de 90 % en l'espace de 30 minutes environ, et de 96 % après 40 minutes En optimisant les conditions réac- tionnelles (température; granulométrie; qualité et quan- tité du fer pulvérulent), on peut encore accélérer nettement la réaction. / REVENDICATIONS 1 Procédé de précipitation d'uranium ocydé dans des solutions de carbonate de soude contenant de l'uranyl- carbonate de sodium, par réduction sous une pression élevée et à des températures supérieures au point d'ébullition des solutions, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter à la solution de carbonate de soude du fer métallique à l'état finement divisé comme agent réducteur. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter le fer métallique à la solution en une quantité représentant de 0, 5 à 1,5 fois la teneur en uranium. 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'il consiste à effectuer la précipitation dans un réacteur tubulaire, à des températures supérieures à 130 C, notamment comprises entre 150 et 260 C. (six pages) Par procuration de: Société dite: METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT Le Mandataire: Cabinet FLECHNER