УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УРАНОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ
APPARATUS FOR PRODUCING URANIUM CONCENTRATES FROM ACIDIC SOLUTIONS

Изобретение относится к области металлургии, в частности к гидрометаллургии, и может быть использовано для производства концентратов в технологии природного урана и оборотного ядерного топлива.
Известна установка для извлечения концентрата природного урана из сернокислых растворов подземного выщелачивания, в которую входят цепи аппаратов нитратной регенерации насыщенного ураном анионита в технологической последовательности и каскад последовательно соединенных реакторов для осаждения концентрата урана из товарного регенерата, фильтр-пресс (см. «Гидрометаллургическая переработка уранорудного сырья» под ред. Д.И. Скороварова, М.: Атомиздат, 1979 г., с. 274-276, рис. 69).
Известна установка для извлечения концентрата природного урана из сернокислых растворов подземного выщелачивания, которая включает цепь сорбционно-десорбционных колонн, связанных линиями коммуникаций с обеспечением противоточного движения анионита и десорбирующего раствора, реакторы для осаждения концентрата урана из товарного регенерата, фильтр-пресс, трубопроводы маточного раствора от осаждения концентрата урана и фильтрата с фильтр-пресса (см. патент RU №2489510, С22В 3/24, С22В 60/02, опубл. 10.08.2013) - прототип.
Недостатками известных установок являются необоснованные потери урана при его осаждении из товарного регенерата в каскаде реакторов, к тому же концентрат урана содержит большой процент сульфат-ионов, на очистку от которых требуются дополнительные операции по получению уранового концентрата, отвечающие техническим требованиям.
Все это снижает эффективность установок для получения урановых концентратов, увеличивает число операций, расхода реагентов и повышает себестоимость производства уранового концентрата.
Задача, на которую направлено изобретение, заключается в повышении эффективности и устранении недостатков известных установок для получения урановых концентратов.
Технический результат заключается в существенном повышении содержания урана в концентратах при осаждении из кислых растворов за счет высокой степени извлечения урана из раствора в концентрат, в снижении примесей в урановых концентратах, а также в снижении себестоимости производства урановых концентратов за счет сокращения расхода реагентов.
Технический результат достигается тем, что установка для получения урановых концентратов из кислых растворов после десорбции урана с анионита и получения уранового товарного регенерата, включающая сборник уранового товарного регенерата с трубопроводом подачи уранового товарного регенерата, каскад реакторов осаждения для получения осадка уранового концентрата, коллектор с трубопроводами раздачи нейтрализующих реагентов, фильтр-пресс, согласно изобретению, она дополнительно снабжена локальной системой обогащения уранового товарного регенерата, соединяющей сборник товарного регенерата через трубопровод подачи его с каскадом реакторов осаждения для получения уранового концентрата и выполненной в виде емкости частичного возврата осадка уранового концентрата, смесителя товарного регенерата и осадка уранового концентрата, связанного, с одной стороны, трубопроводом подачи из емкости частичного возврата осадка, с другой - трубопроводом подачи смеси из смесителя в реакторы каскада осаждения для получения уранового концентрата, а также трубопровода подачи воздуха или инертного газа, конец которого выполнен перфорированным и введен в каждый реактор каскада, при этом в каскад реактора включено не менее двух реакторов осаждения, расположенных по высоте один ниже другого, связанных с коллектором и его трубопроводами раздачи нейтрализующих реагентов.
Признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, характеризуются тем, что полезная модель дополнительно снабжена локальной системой обогащения уранового товарного регенерата. Такая конструкция предусматривает возврат части уранового концентрата от предыдущих операций осаждения, затем смешивание с урановым товарным регенератом и нейтрализующим реагентом, что обеспечивает обильное выделение осадка уранового концентрата.
За счет высокой степени извлечения урана и повышения содержания урана в концентрате и очистке его от сульфат-ионов повышается эффективность работы установки.
Снабжение каждого реактора осаждения каскада трубопроводом, один конец которого перфорирован для барботирования пульпы воздухом или инертным газом, также повышает содержание урана в урановых концентратах и снижает себестоимость производства урановых концентратов за счет сокращения расходов реагентов и высокой технологичности процесса, отраженного в конструкции изобретения.
Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволили установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить в заявленном техническом решении совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором схематично изображена установка для получения урановых концентратов из кислых растворов с дополнительно снабженной локальной системой обогащения уранового товарного регенерата.
Установка для получения урановых концентратов из кислых растворов включает локальную систему обогащения уранового товарного регенерата, состоящую из емкости 1 частичного возврата осадка уранового концентрата от предыдущих операций, смесителя 2 товарного регенерата и осадка уранового концентрата из емкости 1. Смеситель 2 связан трубопроводом 3 подачи уранового товарного регенерата со сборником 4 уранового товарного регенерата установки, трубопроводом 5 - с емкостью 1 частичного возврата осадка уранового концентрата и трубопроводом 6 подачи смеси из смесителя 2 в каскад реакторов 7, 8, 9 осаждения уранового концентрата.
Емкость 1 частичного возврата осадка уранового концентрата локальной системы обогащения уранового товарного регенерата соединена трубопроводом 10 частичного возврата концентрата с реактором каскада осаждения.
В локальную систему обогащения уранового товарного регенерата входит трубопровод 11 подачи воздуха или инертного газа, он выполнен с перфорированным концом и введен в каждый реактор 7, 8, 9 для барботирования пульпы в реакторах установки.
Нейтрализующий реагент подается по трубопроводам коллектора 12 установки.
Реакторы 7, 8, 9 установки последовательно соединены друг с другом, их не менее двух с расположением по высоте один ниже другого.
Фильтр-пресс 13 установки обезвоживает осадок уранового концентрата.
Трубопровод 14 предназначен для отвода части товарного регенерата из сборника 4 установки на донасыщение анионита по урану, согласно технологическому циклу.
Установка для получения урановых концентратов из кислых растворов после десорбции урана с анионита и получения товарного регенерата работает следующим образом.
Ввод в установку локальной системы обогащения уранового товарного регенерата предусматривает перед нейтрализацией кислого раствора товарного регенерата предварительное обогащение его из емкости 1 частичного возврата осадка уранового концентрата из реактора каскада осаждения. Для этого полученный в цепи колонн технологического цикла товарный регенерат поступает вначале в сборник 4 уранового товарного регенерата установки, осветляется и подается по трубопроводу 3 подачи уранового товарного регенерата в смеситель 2 уранового товарного регенерата и осадка уранового концентрата от предыдущих операций технологического процесса, поступающего по трубопроводу 10 из реактора осаждения в емкость 1 частичного возврата осадка уранового концентрата.
После этого смесь по трубопроводу 6 подается в каскад реакторов 7, 8, 9. Реакторы расположены по высоте один ниже другого, и образовавшаяся пульпа перемещается из реактора в реактор за счет перелива. Для нейтрализации кислых урановых растворов в реакторы 7, 8, 9 подается нейтрализующий реагент, например углеаммонийная соль (нейтрализатор-осадитель), по трубопроводам раздачи нейтрализующего коллектора 12. Одновременно в каждый реактор по трубопроводам 11 подается воздух или инертный газ и через перфорированный конец трубопровода 11 пульпа в реакторах подвергается интенсивному барботированию. Пульпа вступает в реакцию с нейтрализующим реагентом, и начинается обильное выпадение из нее осадка уранового концентрата с высоким содержанием урана. После чего осадок поступает на фильтр-пресс 13, где фильтруется и обезвоживается для отправки на дальнейшую переработку.
Локальная система обогащения уранового товарного регенерата включена в схему автоматического регулирования заданных технологических режимов.
Установка для получения урановых концентратов из кислых растворов, включающая локальную систему обогащения уранового товарного регенерата, предусматривает нейтрализацию кислых растворов совместно с частью осадка уранового концентрата от предыдущих операций осаждения в цепочке реакторов каскада и одновременную продувку образовавшейся пульпы воздухом или инертным газом, например азотом, что позволяет, согласно представленной полезной модели, значительно повысить качество уранового концентрата за счет уменьшения посторонних включений и высокой степени извлечения урана из растворов в концентрат, снизить себестоимость производства урановых концентратов и, таким образом, повысить эффективность производства по извлечению уранового концентрата из кислых растворов.