Способ переработки ураносодержащих углеаммонийных растворов

Способ переработки ураносодержащих углеаммонийных растворов

Реферат

Изобретение относится к области переработки ураносодержащих продуктов, образующихся, в частности, при экстракционном извлечении урана из растворов с последующей его реэкстракцией углеаммонийными солями и может быть использовано в технологиях извлечения урана и попутных ценных компонентов из руд.

Известен способ переработки ураносодержащих карбонатных растворов методом их разложения серной кислотой (Громов Б.Н. Введение в химическую технологию урана. - М.: Атомиздат, 1978, с.119). Основными недостатками известного способа являются безвозвратные потери углекислоты, значительный расход серной кислоты и неэффективное разделение урана и примесей.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ переработки ураносодержащих углеаммонийных растворов, заключающийся в их термической диссоциации методом выпаривания с переводом урана в осадок и улавливанием аммиака и углекислого газа из отходящих газов (Шевченко В.Б., Судариков Б.Н. Технология урана. - М.: Госатомиздат, 1961, с.242).

К недостаткам данного способа относятся значительная длительность операции выпаривания, необходимость поддержания температуры кипения растворов, при этом не обеспечивается также полнота утилизации аммиака, углекислоты и выделения урана в осадок.

Техническим результатом изобретения является эффективная утилизация аммиака и углекислоты, полнота выделения урана в осадок, обеспечение высокой степени разделения урана и примесей, извлечение попутных ценных компонентов, например молибдена.

Данный технический результат достигается способом переработки ураносодержащих углеаммонийных растворов, который включает их термическую диссоциацию с переводом урана в осадок, улавливание аммиака и углекислого газа из отходящих газов и отличается тем, что термическую диссоциацию ураносодержащих углеаммонийных растворов осуществляют при температуре 70-85°С до достижения в растворах величины рН 6,5-5,9 с одновременной отдувкой образующихся газов воздухом, полученные после термической диссоциации растворы отделяют от ураносодержащего осадка и извлекают из них попутные ценные компоненты, например молибден.

Далее приводятся примеры осуществления известной и предлагаемой технологий. Для проведения лабораторных опытов был использован раствор, выводимый с передела реэкстракии урана на утилизацию, содержанием, г/дм³: карбонат аммония (КА) - 50,4; бикарбонат аммония (БКА) - 18,2; уран (U) - 5,6; молибден (Мо) - 1,7.

Пример 1

Раствор указанного состава в объеме 2600 мл подавали в выпарной аппарат. Процесс термической диссоциации вели при температуре 99°С, его длительность составляла 3,5 часа. В результате получены растворы, содержащие, г/дм³: КА=8,0; БКА=2,0; U=4,6; Мо=1,6 и кубовый остаток (ураносодержащий осадок). Таким образом, при реализации известного способа степень разложения (диссоциации) углеаммонийных солей составила 85%, полнота выделения урана в осадок не превысила 18%, разделения урана и молибдена не достигнуто.

Пример 2

Для моделирования предлагаемого способа использовали растворы аналогичного состава и объема, что и в предыдущем опыте. Процесс термической диссоциации вели в фарфоровом стакане при температурах 70-85°С с подачей воздуха через барботер для перемешивания и одновременной отдувки газов, образующихся в процессе разложения углеаммонийных солей. Контроль осуществляли по рН раствора. Полученные данные приведены в таблице.

Из представленных табличных данных следует, что при температурах 70-85°С и длительности процесса 2,5-2,0 часа степень разложения углеммонийных солей и полнота осаждения урана достигают 98% и более.

Полученный урановый осадок отделяли от жидкой фазы фильтрацией и растворы использовали для извлечения молибдена. Для этого их подкисляли до рН 3-3,5 и направляли на сорбционное концентрирование молибдена с использованием анионита. Насыщение анионита обеспечивалось на уровне 90-100 г/дм³. Десорбцию вели аммиачно-сульфатными растворами, из полученных десорбатов, содержащих 100-120 г/дм³ молибдена, путем подкисления растворов азотной кислотой до рН 2,3-2,5 осаждали полимолибдат аммония. Далее осуществляли его перекристаллизацию с получением парамолибдата аммония. Конечная продукция по кондициям соответствовала требованиям технических условий «Аммоний молибденовокислый» по ТУ 95.380.82.

С целью определения эффективности использования данной технологии в опытно-промышленных условиях были проведены испытания по переработке оборотных урановых молибденосодержащих углеаммонийных растворов, выводимых из схемы реэкстракции урана.

Установка включала контактный чан, в котором были установлены паровые регистры для нагрева растворов и диспергаторы для подачи воздуха, с помощью которого осуществлялось перемешивание растворов и одновременная отдувка образующихся газов. Процесс вели при температуре 70-85°С до достижения в растворах величины рН 6,5-5,9. Образующуюся при этом парогазовую смесь охлаждали и направляли на абсорбцию - для получения углеаммонийных солей, которые возвращали в схему реэкстракции. Полученный урановый осадок (содержанием U 57-58%) отделяли фильтрацией. Полнота разложения углеаммонийных солей составляла 96-99%.

Таблица
Зависимость полноты разложения углеаммонийных солей от температуры проведения термической диссоциации, ее длительности и изменения рН раствора
Время процесса, мин	Температура процесса, °С
70°С	75°С	85°С
Содержание в растворе, г/дм3	Содержание в растворе, г/дм3	Содержание в растворе, г/дм3
КА	БКА	U	Мо	рН	КА	БКА	U	Мо	рН	КА	БКА	U	Мо	рН
0	50,4	18,2	5,6	1,7	7,7	50,4	18,2	5,6	1,7	7,7	50,4	18,2	5,6	1,7	7,7
65	26,9	6,7	5,6	1,7	7,5	11,2	2,0	5,5	1,7	7,3	9,6	1,8	5.3	1,7	7,2
80	15,8	5,0	5,5	1,7	7,4	8,6	1,6	4,9	1,7	7,2	5,2	1,6	2,0	1,7	7,1
100	7,7	4,4	4,8	1,7	7,2	4,8	1,4	0,9	1,7	7,0	1,0	1,2	0,5	1,7	6,6
120	2,4	2,4	0,7	1,7	6,8	1,6	1,4	0,6	1,7	6,7	0,0	0,0	<0,05	1,7	6,0
145	0,0	1,5	0,1	1,7	6,5	0,0	1,2	<0,05	1,7	6,2	0,0	0,0	<0,05	1,7	5,9
160	0,0	1,2	<0,05	1,7	6,2	0,0	0,0	<0,05	1,7	5,9

В целом, за 6 месяцев проведения промышленно-экспериментальных работ применение предложенного способа позволило снизить расход аммиака на 7% и углеаммонийных солей на 9%.

Таким образом, проведенными исследованиями и опытно-промышленными испытаниями доказана высокая эффективность предлагаемой технологии.

1. Способ переработки ураносодержащих углеаммонийных растворов, включающий их термическую диссоциацию с переводом урана в осадок, улавливанием аммиака и углекислого газа из отходящих газов, отличающийся тем, что термическую диссоциацию ураносодержащих углеаммонийных растворов осуществляют при температуре 70-85°С до достижения в растворах величины рН 6,5-5,9 с одновременной отдувкой образующихся газов воздухом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученные после термической диссоциации растворы отделяют от ураносодержащего осадка и извлекают из них попутные ценные компоненты, например, молибден.