СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УРАНОВЫХ РУД
PROCEDURE FOR PROCESSING URANIUM ORE

Изобретение относится к области переработки урансодержащего сырья и может быть использовано при гидрометаллургической переработке урановых руд, в частности комплексной переработки руд месторождения Эльконское плато Эльконского урановорудного района.
3
8
Известен способ переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение руды, выщелачивание серной кислотой с добавлением хлората натрия в качестве окислителя. Пульпа после выщелачивания проходит классификацию, противоточную декантацию с добавкой флокулянта и урановый раствор, после осветления на фильтрах направляется на экстракцию. Экстракция проводится 2,5%-ным раствором «Аламина 336» в керосине с добавкой 2,5% изодецилового спирта. Реэкстракцию урана ведут раствором NaCl. Далее следуют аммиачное осаждение, сгущение, фильтрация и специальная промывка от иона хлора. Высушенный и упакованный продукт содержит более 80% UO [Громов Б.В. Введение в технологию урана. М.: МХТИ им. Менделеева, 1972, с.123-125].
К недостаткам данного способа извлечения урана на стадии экстракции третичным амином следует отнести необходимость введения эквимолярной добавки высокомолекулярных спиртов для предотвращения образования третьей фазы, возможность применения только в области концентрации серной кислоты 10-30 г/л, отрицательное влияние нитрат-ионов на извлечение урана.
Также известен способ извлечения урана из растворов после выщелачивания экстракцией раствором Д2ЭГФК в керосине (Dapex-процесс). В качестве синергетной добавки и модификатора в раствор добавляют ТБФ. Перед экстракцией железо в растворе восстанавливают до двухвалентного, чтобы предотвратить его экстракцию вместе с ураном. Уран извлекают из органической фазы реэкстракцией 10%-ным раствором соды. Затем реэкстракт подкисляют серной кислотой и осаждают уран аммиаком [Ритчи Г.М., Эшбрук А.В. Экстракция. Принципы и применение в металлургии. Под редакцией Ласкорина Б.Н., М.: «Металлургия», 1983, с.256-257].
2+
Недостатками известного способа являются низкая селективность извлечения урана и необходимость операции восстановления железа до Fe.
Наиболее близким аналогом по назначению и совокупности существенных признаков является патент RU 2239668 С2 (МПК С22В 60/02, 20.04.2004), в котором раскрыт способ переработки урановых руд, включающий дробление и измельчение руды, сернокислотное выщелачивание, сорбционное извлечение урана ионообменными смолами, экстракционное извлечение урана из десорбата с очисткой урана от примесей, с использованием в качестве экстрагента смеси экстрагентов, реэкстракцию урана раствором углеаммонийных солей с получением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), фильтрование и прокаливание полученных кристаллов АУТК до получения закись-окиси урана.
К недостаткам этого способа извлечения урана следует отнести:
наличие дополнительной операции - обработки насыщенной смеси экстрагентов концентрированными урановыми растворами для донасыщения, периодичность операции получения концентрированных урановых растворов, наличие в технологической схеме дополнительной операции концентрирования урана - сорбционного извлечения ионообменными смолами.
Техническим результатом предлагаемого способа является:
3
8
- получение готовой продукции в виде закись-окиси урана высокого качества, отвечающей отечественным требованиям по ТУ 95.1981-2009 на закись-окись (UO);
- применение предлагаемой смеси экстрагентов повышает эффективность технологии извлечения урана в целом;
- снижение расхода реагентов;
- снижение себестоимости производства за счет исключения операции сорбции.
o
в
Технический результат достигается способом переработки урановых руд, включающий дробление и измельчение руды, сернокислотное выщелачивание, экстракционное извлечение с очисткой урана от примесей с использованием в качестве экстрагента смеси экстрагентов, реэкстракцию урана раствором углеаммонийных солей с получением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), фильтрование и прокаливание полученных кристаллов до получения закись-окиси урана. Выщелачиванию подвергают силикатные урановые руды с добавлением азотной кислоты в качестве окислителя, а в качестве экстрагента используют синергетную смесь, содержащую ди-(2-этилгексил) фосфорную кислоту  0,05÷0,075 моль/л, триалкиламин  0,05÷0,075 моль/л и трибутилфосфат  0,05÷0,075 моль/л в углеводородном разбавителе при отношении объемов фаз V÷V=1-3÷6, после экстракции насыщенную ураном органическую фазу промывают раствором серной кислоты.
Пример 1.
3+
-
2
4
3
Экстракционное извлечение урана проводили из раствора следующего состава, г/л: U  1,56; Fe 6,0; HSO 20,0; NO   5,0. Методом последовательного контактирования органической фазы с водным раствором в делительных воронках определяли насыщение экстрагента ураном после 3-8 контактов при соотношении фаз O:В=1:1. В качестве экстрагентов испытывали следующие смеси экстрагентов в керосине: 0,05 моль/л ТАА+0,05 моль/л Д2ЭГФК+0,05 моль/л ТБФ; 0,075 моль/л ТАА+0,075 моль/л Д2ЭГФК+0,075 моль/л ТБФ. Экспериментальные данные приведены в табл.1.
Из приведенных данных видно, что насыщение эквимолярных смесей состава 0,05 моль/л ТАА+0,05 моль/л Д2ЭГФК+0,05 моль/л ТБФ и 0,075 моль/л ТАА+0,075 моль/л Д2ЭГФК+0,075 моль/л ТБФ в аналогичных условиях составило 5,2 г/л и 7,95 г/л соответственно. При первых контактах тройные синергетные смеси также экстрагируют немного железа. Но при последующих контактах, ближе к насыщению, происходит вытеснение железа ураном.
Пример 2.
3+
-
2
4
3
В следующей серии опытов показано влияние нитрат-ионов на экстракцию для смесей экстрагентов следующего состава: 0,075 моль/л ТАА+0,075 моль/л Д2ЭГФК+0,075 моль/л ТБФ. Исследования проводили на растворах следующего состава, г/л: U  1,56; Fe 6,0; HSO 20,0; NO - 0; 3,33; 5; 7. Результаты эксперимента представлены на фиг.1,2.
Изменения величины насыщения ураном при увеличении концентрации нитратов с 3,3 г/л до 7 г/л практически не происходит. Более того, мы наблюдаем некоторое увеличение крутизны кривой на начальном участке изотермы при повышении концентрации нитрат-иона. Этот факт очень важен для практического применения предлагаемой смеси экстрагентов в технологии, поскольку, как отмечалось выше, в отечественной практике на стадии выщелачивании применяют азотную кислоту в качестве окислителя.
Пример 3.
Исследования проводили на осветленных растворах, полученных после автоклавного выщелачивания руды.
2
4
o
в
Сернокислый фильтрат выщелачивания, полученный после дробления и измельчения руды, сернокислотного автоклавного выщелачивания, с добавлением в качестве окислителя азотной кислоты, фильтрации и осветления имел следующий состав, г/л: U  1,5; V  0,33; Fe  5,1; Si  0,056; Al  1,31; Mg  4,19; Ca  1,47; HSO 30,6. Экстракционное извлечение урана вели синергетной смесью состава 0,075 моль/л Д2ЭГФК+0,075 моль/л ТАА+0,075 моль/л ТБФ в углеводородном разбавителе при отношении объемов фаз V:V=1-5,5 противотоком за 4 ступени экстракции. Время контактирования составляло 3 мин. Ванадий в данных условиях не экстрагируется, а концентрация железа в насыщенном экстрагенте составляет менее 30 мг/л.
o
в
После экстракционного извлечения урана насыщенную ураном органическую фазу промывали раствором серной кислоты (15 г/л) при отношении объемов фаз V:V=5:1, для удаления соэкстрагированных примесей. При этом содержание железа в экстракте снизилось до 5-8 мг/л. После промывки органической фазы проводили твердофазную реэкстракцию урана раствором углеаммонийных солей концентрации 150 г/л.
Кристаллы АУТК промыли раствором углеаммонийных солей (150 г/л), отфильтровали и прокаливали до закись-окиси урана. Содержание примесей по отношению к урану показаны в табл.2.
Из приведенных в табл.2 данных видно, что полученная данным способом закись-окись урана соответствует по содержанию примесей закись-окиси урана по ТУ 95. 1981-89.
Таблица 1
Изотермы экстракции урана и железа экстрагентами различного состава.
№ п/п
Экстракционная смесь
Концентрация U в рафинате, г/л
Концентрация U в органической фазе, г/л
Концентрация Fe в органической фазе, мг/л
1
0,05 М Д2ЭГФК+0,05М ТАА+0,05М ТБФ
0,046
1,524
42,94
2
0,11
2,984
33,84
3
0,306
4,248
5,53
4
0,89
4,928
1,46
5
1,36
5,138
1,31
6
1,47
5,218
-
1
0,075 М Д2ЭГФК+0,75М ТАА+0,075М ТБФ
0,0199
1,55
60,0
2
0,0442
3,076
79,47
3
0,103
4,543
72,36
4
0,199
5,914
36,1
5
0,472
7,012
6,7
6
0,98
7,602
1,89
7
1,33
7,84
-
8
1,46
7,95
0,73
1
0,2М ТАА+0,2М ДС
0,0228
1,537
5,01
2
0,236
2,861
2,0
3
1,7
2,721
1,5
Таблица 2
Массовая доля примесей к содержанию урана, %.
U
K+Na
P
V
Fe
Мо
Si
B
Cu
Ni
Al
Mn
Th
Eu
Sm
Cd
Закись-окись урана ТУ 95.1981-89
84,0
0,02
0,03
0,01
0,03
0,009
0,008
2,5*10<sup>-5</sup>
0,0006
0,00004
0,010
0,006
0,005
0,0002
0,00005
0,00005
Образец
84,4
0,002
0,01
0,007
0,003
0,0005
0,0003
<1·10<sup>-5</sup>
0,00005
0,00004
<0,001
0,00007
0,0005
0,00002
0,00004
<1·10<sup>-5</sup>