УЧАСТОК ДЕНИТРАЦИИ ПРИ СОРБЦИОННОМ ИЗВЛЕЧЕНИИ УРАНА

Полезная модель относится к гидрометаллургии урана и может быть использована для извлечения урана из продуктивных растворов и пульп.
Известна аппаратурная схема для сорбционного извлечения урана по способу, использованному по патенту RU №2211253, С22В 60/02, опубл. 2003.08.27. Здесь сорбционное извлечение, подготовка ионита перед сорбцией, его регенерация на участке денитрации ведутся путем подачи концентрированной серной кислоты непосредственно в регенерационно-напорную колонну (РНК).
Известна аппаратурная схема сорбционной переработки продуктивных растворов урана, включающая ионообменные колонны (СНК) с противоточным движением сорбента и раствора для сорбции, отмывки, донасыщения, десорбции с выделением химконцентрата - урана. При десорбции урана используются реагенты, неприменяемые для подземного выщелачивания, поэтому в аппаратную и технологическую схемы включена подготовка ионита перед сорбцией. Эта конверсия ионита в соответствующую продуктивному раствору сульфатную форму происходит в РНК на участке денитрации за счет его обработки концентрированной серной кислотой (см. Справочник по геотехнологии урана, под редакцией Д.И.Скороварова. М. Энергоатомиздат, 1997, 398 с, - прототип).
Вышеописанная аппаратурная схема позволяет сконцентрировать уран из товарных десорбентов и выделить в виде концентратов, а очищенные растворы серной кислоты могут быть возвращены на десорбцию или использованы для процессов подземного выщелачивания.
Однако при подаче концентрированной кислоты на «зеркало» РНК участка денитрации для отмывки ионообменной смолы оборотным выщелачивающим раствором происходит разогрев оборотных растворов и соответственно трубопроводов и материала колонн РНК до 70-80°С, а это, в свою очередь, приводит к ускорению коррозии трубопроводов, колонн, их порче.
При этом возможны утечки растворов, вызывающие ухудшение не только технологического режима, но и экологической обстановки.
Кроме того, возникающие ситуации ведут к простою оборудования, снижению производительности, большому расходу серной кислоты.
Настоящая полезная модель направлена на улучшение условий работы участка денитрации при сорбционном извлечении урана, повышение работоспособности его оборудования, а также экономичности и устойчивой экологической безопасности участка.
Технический результат заключается в том, что полезная модель предусматривает предварительное приготовление раствора кислоты заданной концентрации, оптимальной для технологического процесса.
Технический результата достигается тем, что на участке денитрации при сорбционном извлечении урана, включающем две связанные между собой РНК для регенерации смолы на сорбцию и на приготовление десорбирующего раствора и напорный бак с трубопроводом для концентрированной кислоты, дополнительно размещен узел предварительного приготовления раствора кислоты заданной концентрации. Узел выполнен в виде смесителя, связанного трубопроводом с напорным баком концентрированной кислоты и снабженного трубопроводом для разбавителя и трубопроводом подачи раствора кислоты заданной концентрации, связывающим смеситель с регенерационно-напорной колонной. Кроме того, трубопровод для концентрированной кислоты и трубопровод для разбавителя снабжены расходомерами.
Признаки, отличающие предлагаемое решение от наиболее близкого по прототипу, характеризуют включение в участок денитрации для сорбционного извлечения урана узла приготовления растворов кислоты в виде смесителя с трубопроводами для разбавителя, концентрированной кислоты и раствора кислоты заданной концентрации.
Наличие смесителя и расходомеров позволяет получить не только раствор кислоты заданной концентрации, но экономить концентрированную кислоту. Кроме того, повышение температуры десорбирующего раствора (при смешивании с концентрированной кислотой) не только сокращает необходимую продолжительность контакта смолы с раствором, но и увеличивает концентрацию урана в десорбате.
Таким образом, дальнейшее использование раствора кислоты заданной концентрации положительно влияет и на процесс сорбции и на оборудование участка денитрации - колонны, трубопроводы, улучшая его эксплуатационную надежность, исключая коррозию трубопроводов и материала колонн.
Полезная модель улучшает условия технологического режима при регенерации ионообменной смолы (сильноосновного ионита марки АМП) из нитратной формы в сульфатную форму, позволяет сделать участок денитрации при сорбционном извлечении урана экономичным и экологически безопасным.
Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что отличительные от прототипа признаки отвечают критерию «новизна».
Участок денитрации представлен на схеме.
Технологические схемы сорбционной переработки продуктивных растворов включают следующие основные операции: подготовку растворов к сорбции (осветление, фильтрация), сорбцию урана анионитами, десорбцию урана, концентрирование и выделение урана из товарных десорбатов.
В зависимости от вида продуктивных растворов (сернокислые или бикарбонатные) и вида применяемого десорбента (в нашем случае - серная кислота) в технологическую схему включают дополнительные операции отмывки, регенерации ионообменной смолы, которая ведется в регенерационно-напорных колоннах (РНК), входящих в участок денитрации.
Последний включает две РНК: колонна 1 для первой стадии денитрации смолы - регенерации смолы на сорбцию, связанная с колонной 2 для второй стадии денитрации смолы - на приготовление десорбирующего раствора. Кроме этого, участок денитрации снабжен напорным баком 3 для концентрированной кислоты с трубопроводом 4.
Дополнительно введен узел предварительного приготовления раствора кислоты заданной концентрации, выполненный в виде смесителя 5 с трубопроводом 6 для разбавителя, и трубопроводом 7 для подачи раствора кислоты заданной концентрации.
Смеситель 5 связан трубопроводом 7 с колонной 1 для регенерации смолы на сорбцию, а трубопровод 8 подключен к компрессору воздухоподающим трубопроводом 9 и соединяет две колонны между собой через напорную емкость 10.
Колонна 2 служит для приготовления десорбирующего раствора. К тому же трубопровод 6 для разбавителя и трубопровод 4 для подачи концентрированной кислоты снабжены вентилями 11, 12 и расходомерами: на кислоте 13 и на разбавителе 14.
Работа участка денитрации при сорбционном извлечении урана осуществляется следующим образом.
Предварительно напорный бак 3 заполняется концентрированной серной кислотой (~93%). Подача кислоты осуществляется автоматически по достижению верхнего уровня.
Затем задается рабочая концентрация раствора кислоты в смесителе 5, для чего напором через расходомер 13 по трубопроводу 4 подается концентрированная кислота, а по трубопроводу 6 также через расходомер 14 подается разбавитель в виде воды или оборотного раствора.
Для перевода сорбента в сернокислую форму используются маточники сорбции (оборотный раствор) из ионообменных колонн (на схеме не показаны). Эрлифтом раствор закачивается в напорную емкость 10 и далее в колонну 1, куда на зеркало колонны по трубопроводу 7 поступает раствор кислоты заданной концентрации и эрлифтом раствор подается в колонну 2.
Сорбент готов к следующему циклу сорбции - регенерации, а поданный раствор в колонну 2 - на приготовление десорбирующего раствора.
Из колонны 1 отрегенерированная смола отгружается в ионообменные колонны на сорбцию урана. Перекачка ведется с помощью сжатого воздуха.
Полезная модель улучшает условия технологического режима при регенерации ионообменной смолы (сильноосновного ионита марки АМП) из нитратной формы в сульфатную.
Использование концентрированной кислоты непосредственно в колонне отмывки смолы оборотным выщелачивающим раствором ранее приводило к ускоренной коррозии трубопроводов и материала колонн из стали марки 12Х18Н10Т. Через три месяца после начала работы все трубопроводы были заменены на новые. Всего заменено примерно 1,2 т труб из нержавеющей стали, простой по выпуску урана составил 4-5 часов.
Настоящая полезная модель экономична и экологически безопасна.