Жидкофазная десорбция урана карбонатно-сульфатными растворами

 

Сущность способа заключается в проведении десорбции урана смесью углекислых и сернокислых солей аммония и натрия в условиях, исключающих возможность выпадения кристаллов уранилтрикарбоната аммония в процессе десорбции. Эти условия заключаются в поддержании состава десорбирующего раствора: сумме карбонатов аммония и натрия - 50...80 г/л, сульфатов аммония и натрия -40...70 г/л и концентрация натрия 15...25 г/л.

Преимущества

- Получение товарного регенерата, достаточно чистого по своему химическому составу, что дает возможность получения, при осаждении, чистого химического концентрата и затем закись-окиси урана путем углеаммонийной перечистки.

- Отсутствие в технологическом процессе химических реагентов, могущих негативно влиять на окружающую среду.

- Достаточно высокая кинетика процесса десорбции, обеспечивающая получение низкой остаточной емкости анионита.

- По сравнению с твердофазной десорбцией – существенное снижение расхода химических реагентов, уменьшение заворота урана в голову технологического процесса, повышение извлечения урана на сорбции за счет снижения остаточной емкости анионита, исключение механических потерь анионита с кристаллами АУТК.

Недостатки

- Низкая концентрация урана в товарном регенерате обуславливает достаточно высокий удельный расход хим. реагентов на десорбцию.

- Достаточно сложная технологическая схема, включающая в себя непосредственно десорбцию урана, осаждение химконцентрата, утилизацию газов, конверсию анионита в исходную рабочую форму.

- Необходимость осаждения из товарного регенерата химического концентрата, последующего его растворения с целью проведения технологических операций (экстракция, углеаммонийная перечистка) по получению готовой продукции - закись-окиси урана.

 

Способ конверсии

 

Сущность метода заключается в конверсии сорбированных ионов урана из одной формы в другую непосредственно в фазе ионита с последующим вытеснением их в жидкую фазу при обработке ионита водой или раствором минеральной соли.

При сорбции урана из сернокислых сред уран в зерне анионита находится преимущественно в виде уранилтрисульфатного комплекса. При обработке насыщенного анионита концентрированными растворами хлоридов или нитратов уран в фазе анионита переходит в мало устойчивые хлоридные или нитратные комплексы, которые легко вымываются водой (хлоридные комплексы) или слабым раствором азотной кислоты (нитратные комплексы).

В качестве конверсантов используются чаще всего 26%-ный раствор поваренной соли или 16%-ный раствор азотнокислого аммония.

Преимущества

- Малое суммарное время конверсии уранового комплекса и последующего элюирования.

- Низкий выход товарного регенерата.

Недостатки

- Высокая остаточная емкость анионита, особенно в случае хлоридной конверсии.

- «Размывание» урана по двум видам регенерата - солевой и водный.

- Необходимость последующего сорбционного концентрирования хлоридных регенератов на катионите типа СГ-1.

- Необходимость проведения большого количества технологических операций до получения готовой продукции (конверсия, десорбция, концентрирование, десорбция, экстракционная переработка регенератов после концентрирования или осаждения химконцентрата).

- Трудность утилизации хлорид- и нитрат-ионов с целью исключения ими загрязнения окружающей среды.

 

ЭД - процесс. (Экстракционная десорбция урана)

 

Сущность процесса заключается в десорбции урана при обработке ионита органическими растворами экстрагентов или водноорганическими смесями растворимых экстрагентов, при которой уран переходит из ионита в жидкий экстрагент, т.е. в совмещении процессов десорбции урана с ионита и экстракционного концентрирования в одном процессе.

В качестве десорбирующих смесей предлагается использовать растворы экстрагентов Д2ЭГФК, ТАА, ТБФ или синергентных смесей в керосине в присутствии слабых растворов серной или азотной кислот, в зависимости от типа экстрагентов. Концентрация кислот составляет 3...5%.

Преимущества

- Совмещение операций десорбции и экстракции урана в одном процессе, что упрощает технологическую и аппаратурную схемы.

- Использование для десорбции урана растворов минеральных кислот с низкой концентрацией.

- Малое время десорбции.

Недостатки

- Сложность аппаратурного оформления процесса, особенно в непрерывном противоточном варианте, при необходимости разделения на каждой стадии процесса и, соответственно, последующего перемещения ионита, водной и органической фаз.

- Опасность обволакивания зерен ионита органической фазой, что приводит к ухудшению диффузии сорбируемых ионов в зерне ионита в процессе сорбции, «флотируемости» зерен ионита в аппаратах сорбции, повышенных механических потерь экстрагента и, соответственно, урана.

- Наличие механических взвесей на сорбенте приводит к образованию большого количества межфазных взвесей, «бороды», что также приводит к большим потерям экстрагента и урана.

- Использование в процессе экстрагентов с малой концентрацией в разбавителе (0,1 моль/л) влечет за собой низкое насыщение экстрагента по урану (~60, г/л) и, как следствие, низкую эффективность процесса реэкстракции.

 

ИД - процесс. (Процесс ионообменной десорбции)

 

Сущность процесса заключается в десорбции урана суспензиями ионита в разбавленном растворе минерального вещества, при которой наиболее эффективно сочетаются процессы регенерации насыщенного ионита и сорбционной перечистки регенератов.

При десорбции урана с насыщенных на стадии сорбционной переработки анионитов типа АМП, AM используется суспензия слабоосновного анионита типа ЭДЭ-Юп крупностью -0,3+0,1 мм в разбавленном растворе серной кислоты (2,0...3,0%). За счет высокой емкости анионита ЭДЭ-10п по урану (250...300 кг/т) происходит сорбционное концентрирование урана и, соответственно, перечистка.

 

Преимущества

- Совмещение операций регенерации насыщенного ионита и сорбционной перечистки в один процесс.

- Снижение продолжительности регенерации насыщенных анионитов АМП, AM с 30...40 до 10 часов.

- Снижение концентрации серной кислоты в десорбирующем растворе со 150 до 20...30 г/л.

 

Недостатки

- Трудности в аппаратурном оформлении процесса, особенно в непрерывном противоточном варианте, связанные с необходимостью разделения двух сорбентов разной крупности.

- В процессе эксплуатации иониты измельчаются и доля измельченных анионитов АМП, AM будет постоянно увеличиваться в мелкой суспензии анионита ЭДЭ-10п, что приведет постепенно к снижению эффективности сорбционного концентрирования.

- Необходимость проведения последующей десорбции урана с насыщенной суспензии и соответствующие возникающие трудности – аппаратурное оформление, надежные способы разделения суспензии и регенерата на каждой стадии, механические потери суспензии и, соответственно, урана.

- Необходимость проведения последующих технологических операций (экстракция, осаждение химконцентрата) для получения готовой продукции.

На рис. 3.17 показана типичная кривая регенерации сильноосновной анионообменной смолы 1 м нитратным раствором. Из этого рисунка видно, что основное количество урана десорбируется в первую половину регенерата, вторая половина содержит лишь небольшое количество урана. Поэтому на осаждение химического концентрата направляется только первая половина, регенерата; вторая является оборотной.

 

Рисунок 3.17 – Типичная кривая регенерации сильноосновной
анионообменной смолы 1 М нитратным раствором.

 

Свежий регенерирующий раствор готовится из маточника после осаждения химического концентрата урана путем подкисления его азотной кислотой до 0,3-0,5 м. Регенерируя смолы и осаждения химического концентрата урана работают как замкнутая система, где может происходить накопление сульфат – ионов, которые снижают эффективность регенерации. Для поддержания концентрации сульфат – ионов на определенном уровне осаждения химического концентрата производят в две стадии. На первой стадии регенерат нейтрализуется известью pН=3,5. При этом нейтрализуется избыточная кислотность регенерата за счет чего снижается расход аммиака или других щелочных реагентов на II-стадии, удаляется значительная часть сульфат – ионов в виде нерастворимого сульфата кальция и осаждается основное количество железа. Гипсово-гидратный осадок называемый железным кеком, содержит урана до 5% общего количества урана в регенерате и поэтому направляется на операцию выщелачивания руды. На II-ой стадии раствор нейтрализуется аммиаком, едким натром или оксидом магния до pН=7 и осаждается химический концентрат урана.