О возможностях извлечения урана из рапы озера Сасык-Куль Таджикистана

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2011, том 54, №9__________________________________

ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

УДК 669.039

Н.Хакимов, Х.М.Назаров, И.У.Мирсаидов, Б.Б.Баротов, академик АН Республики Таджикистан У.Мирсаидов

О ВОЗМОЖНОСТЯХ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ РАПЫ ОЗЕРА САСЫК-КУЛЬ ТАДЖИКИСТАНА

Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН Республики Таджикистан

В статье приведены результаты исследования по извлечению урана из рапы озера Сасык-Куль сорбционным методом, предварительно удалив из состава хлор-ион способами выпаривания и сернокислотным выщелачиванием.

Ключевые слова: уран - озеро Сасык-Куль - поликомпонентная рапа - выпаривание - сернокислотное выщелачивание.

Вода озера Сасык-Куль представляет собой поликомпонентную рапу с общей минерализацией 150-300 г/л. По содержанию урана рапа озера Сасык-Куль является промышленным продуктивным раствором, аналогичным промышленным растворам, получаемым при отработке урановых месторождений способом подземного выщелачивания. Кроме того, интерес представляют значительные запасы таких элементов, как бор, литий, вольфрам. Однако практическому извлечению урана из рапы озера препятствует, прежде всего, отсутствие приемлемой технологии, что объясняется сложным солевым составом рапы, переобогащённой хлор-ионом и рядом других «вредных» компонентов. Вопрос промышленного использования озера Сасык-Куль должен реализовываться в направлении решения технологических проблем.

В 2001 г. в лаборатории ГП «Востокредмет» была проведена новая серия исследований по возможности извлечения урана из рапы озера [1]. На этом этапе исследований были применены следующие методы извлечения урана: сорбционные (с использованием синтетических и природных сорбентов, таких как анионообменные смолы, активированные угли, цеолиты), осадительные (с использованием аммиака, щёлочи, извести), соосадительные (с использованием оксидов железа и титана).

Результаты исследования показали, что извлечение урана сорбцией затруднено вследствие высокого солесодержания раствора, обусловленного прежде всего присутствием карбонат-, бикарбонат- и хлор-ионов. Растворы подобного состава в технологии урана обычно используются при его десорбции с различного типа сорбентов. Осадительный метод также оказался неэффективным для осаждения урана.

Целью данной работы явилась разработка технологии извлечения урана из рапы озера Сасык-Куль. Для исследования были взяты пробы из вод озера, состав которых приведен в табл.1. В рапе содержится 20 мг/л урана, среда рН=9.2.

Адрес для корреспонденции: Баротов Бахтиер Бурхонович. 734003, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул.Х.Хакимзаде, 17а, Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН РТ. E-mail: bakhtik-agency@mail.ru

Таблица 1

Содержание основных анионов и катионов в озёрных водах

Ионы Анионы Ионы Катионы

г/л г/л 3 г/

Cl- 34.9 Na+ 37.5 -

CO32- 19.4 K+ 1.3 -

HCO3- 9.39 LiO - 0.5

SO42- 8.0 B2O3 - 674

F- 0.5 W - 9.5

Далее пробы подвергли обезвоживанию, то есть выпаривали 250 мл урансодержащих вод досуха; в результате получили 27 г соли.

Были сняты спектры полученного продукта (рис.1) (Рентгеновская трубка: БХ-7, Ag. Параметры трубки: напряжение 40 кВ, ток 100 мкА. Пороги дискриминатора 450-1350, 1350-2250 мВ. Детектор - напряжение 1586 В) и определён химический состав соли (табл.2).

800 1400 2000 2600 мА

Рис.1. Спектр остатка соли после выпарки.

Таблица 2

Результаты рентгеноспектрального анализа проб

Определяемый элемент Sr Cu Ni Co Fe2Os Cr

Содержание, % 0.0050 0.2198 0.0020 0.0103 1.2019 0.0026

С целью удаления хлора остаток растворяли в 25 мл H2S04 (конц.) при постоянном перемешивании. Бурно выделялись пары хлороводорода. После улавливания его получали 10-12%-ную техническую HCl. При этом остаток снова становился сухим. Затем к остатку добавляли ещё 25 мл Н^04(конц.) и доводили объем до 200 мл прибавлением воды. Среда раствора становилась рН = 0.2. Так как сорбция урана хорошо протекала при рН=2.5-3.5, разбавляли раствор добавлением 150 мл NH40H и рН становился равным 3.3. Общий объём был равен 350 мл. Сорбцию проводили на 2 г смолы (АМп).

Эффективность сорбционного извлечения компонента, в данном случае урана, определялась степенью его извлечения (%). В нашем случае максимальное извлечение урана достигало 85%. Это главные задачи сорбции. Результаты исследования обобщены в табл.3.

Таблица 3

Сорбция урана

№ опыта Объём пропущенного раствора, мл Вход Выход Сорбция урана Извлечение и, %

г/л абс.г рН г/л абс.г рН

1 350 0.013 0.00455 3.3 0.002 0.0007 2.75 0.00385 84.61

2 170 0.018 0.00306 3.05 0.005 0.00085 2.93 0.00221 72.22

Далее насыщенный сорбент подвергли десорбции раствором аммиачной селитры. Для исследования взято 100 г сорбента с содержанием 135 кг/т. На десорбцию затрачено три литра раствора. Для приготовления раствора было взято 360 г N^N03 и 22.8 мл ЫК03(уд.вес 1.3). Полученный раствор содержал: N03 = 100 г/л и рН = 0.7. Объём, занимаемый 100 г, сорбента равен 250 мл, поэтому скорость десорбции составляла 250 мл/ч. Процент десорбции при этом достигал 96%. Результаты десорбции обобщены в табл.4.

Таблица 4

Десорбция урана раствором селитры

№ п/п Объём, мл рН И, г/л Абс.г N03 -, г/л 804 2- , г/л

1 220 5.66 8.2 1.804 56.9 8.16

2 220 5.48 6.7 1.474 73.48 6.24

3 220 4.28 3.0 0.66 85.9 5.28

4 220 3.24 2.9 0.638 74.5 4.8

5 220 3.03 2.4 0.528 77.0 4.8

6 220 2.84 4.3 0.9718 77.4 13.44

7 226 2.68 5.4 1.188 78.66 9.12

8 220 2.32 4.6 1.012 79.5 2.88

9 220 1.04 4.7 1.0134 80.2 2.76

10 220 0.92 5.0 1.1 82.8 2.5

11 250 0.67 3.3 0.825 82.8 2.4

12 250 0.54 2.0 0.5 83.0 1.44

13 254 0.5 1.2 0.3048 83.0 1.44

Отмывка Н2О 580 мл 1.4 0.073 0.04234

Таким образом, исследования показали, что извлечение урана из рассолов, содержащих хлор-ион, возможно. Разработана принципиальная технологическая схема выделения урана из рапы озера Сасык-Куль, состоящая из следующих основных стадий: выпаривание, выщелачивание, сорбция, десорбция, осаждение, сушка и прокалка (рис.2).

Представленная принципиальная технологическая схема выделения урана из рапы озера Са-сык-Куль отличается от традиционных тем, что в процессе извлечения урана используются местные сырьевые материалы с получением полезного побочного продукта (соляной кислоты), который необходим для народного хозяйства.

Рис.2. Принципиальная технологическая схема выделения урана из рапы озера Сасык-Куль.

Поступило 23.08.2011 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Разыков З.А., Бакулина Г.К. и др. - ДАН РТ, 2002, т.ХЬУ, № 1-2, с.60-64.

НДакимов, Х.М.Назаров, И.У.Мирсаидов, Б.Б.Баротов, У.Мирсаидов

ДАР БОРАИ ИМКОНИЯТИ ЧУДОКУНИИ УРАН АЗ НАМАКОБИ КУЛИ САСИЦ-КУЛИ точикистон

Агентии амнияти ядрои варадиатсионии Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон

Дар макола натичахои тадкикотхо оид ба чудокунии уран аз намакоби кули Сасик-Кул бо усули сорбсионй, бо рохи бугронй ва тачзияи кислотагй пешакй дур намудани хлор-ионхо аз таркибаш оварда шудааст.

Калима^ои калиди: уран - кули Сасиц-Кул - намакоби бисёркомпонента - бугронй - тацзия бо ки-слотаи сулфат.

N.Khakimov, Kh.M.Nazarov, I.U.Mirsaidov, B.B.Barotov, U.Mirsaidov ABOUT ABILITY TO EXTRACT URANIUM FROM THE LEACH OF SASIK-KUL LAKE OF TAJIKISTAN

Nuclear and Radiation Safety Agency, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan This article present the results of the research on the extraction of uranium from the leach-water of Sasik-Kul lake with sorption method, after removing the chlorine - ion from solution with evaporation and sulfuric acid leaching methods.

Key words: uranium - Sasik-Kul lake - poly-component leach - evaporation - sulfuric acid leaching.