RU2828809C1 - Способ переработки сульфатно-хлоридных продуктивных растворов подземного выщелачивания урана - Google Patents
Способ переработки сульфатно-хлоридных продуктивных растворов подземного выщелачивания урана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2828809C1 RU2828809C1 RU2023132771A RU2023132771A RU2828809C1 RU 2828809 C1 RU2828809 C1 RU 2828809C1 RU 2023132771 A RU2023132771 A RU 2023132771A RU 2023132771 A RU2023132771 A RU 2023132771A RU 2828809 C1 RU2828809 C1 RU 2828809C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- solutions
- desorption
- chloride
- concentration
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для концентрирования урана из продуктивных растворов скважинного подземного выщелачивания и его очистки. Способ включает сорбцию урана фосфорсодержащим катионитом, промывку катионита водой, двухстадийную десорбцию урана растворами углеаммонийной соли и осаждение концентрата урана в виде аммонийуранилтрикарбоната из десорбатов. При этом на первой стадии десорбцию осуществляют раствором углеаммонийной соли с концентрацией 80-100 г/дм3, на второй стадии - раствором углеаммонийной соли с концентрацией 140-190 г/дм3. Обеспечивается увеличение извлечения урана из сульфатно-хлоридных продуктивных растворов скважинного подземного выщелачивания и очистка урана от хлорид-ионов. 3 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано в технологии природного урана для концентрирования урана из продуктивных растворов скважинного подземного выщелачивания и его очистки.
Способ переработки сульфатно-хлоридных продуктивных растворов скважинного подземного выщелачивания урана заключается в сорбции урана фосфорсодержащим катионитом, промывке катионита водой, двухстадийной десорбции урана растворами углеаммонийной соли: на первой стадии раствором углеаммонийной соли с концентрацией 80-100 г/дм3, на второй стадии - раствором углеаммонийной соли с концентрацией 140-190 г/дм3 и осаждении концентрата урана в виде аммонийуранилтрикарбоната из десорбатов. Технический результат изобретения – увеличение эффективности извлечения урана из сульфатно-хлоридных продуктивных растворов скважинного подземного выщелачивания и очистка урана от хлорид-ионов.
Известен способ переработки сульфатно-хлоридных растворов подземного выщелачивания урана, содержащих 35 мг/дм3 – U, 15000 мг/дм3 – Cl- ионов, pH 1,6, включающий предварительное разбавление исходного раствора водой до концентрации урана 7 мг/дм3 и рН 6,3 и сорбцию урана сульфокатионитом или карбоксильным катионитом (Ражаббоев И.М. Исследование влияния хлорид-ионов в процессе сорбции и десорбции урана / И.М. Ражжабоев, У.З. Шарафутдинов, О.И. Остонов, Ш.О. Нурмуротова // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 3(84). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11374 (дата обращения: 17.10.2023).
Недостатками данного способа являются:
- низкие значения сорбционной емкости сульфо- и карбоксильных катионитов по отношению к урану, как следствие, снижение эффективности переработки сульфатно-хлоридных продуктивных растворов;
- усложнение технологического процесса необходимостью введения дополнительной операции - предварительного разбавления продуктивных растворов.
Наиболее близким по технической сущности (способ-прототип) является способ переработки сульфатно-хлоридных растворов подземного выщелачивания урана, включающий сорбцию урана винилпиридиновым анионитом, промывку анионита водой, десорбцию урана смешанным раствором NH4NO3 (65 г/дм3 по нитрат-ионам) и H2SO4 (25 г/дм3), осаждение концентрата урана аммиаком при рН 6,7-7,0 (Титова С.М. Разработка технологии сорбционного извлечения урана из сульфатно-хлоридных растворов скважинного подземного выщелачивания: дис. … канд. техн. наук : 05.17.02 / С. М. Титова; Урал. федер. ун-т им. первого Президента России Б. Н. Ельцина. – Екатеринбург, 2019. – 177 с.).
Недостатками данного способа являются:
- низкая селективность винилпиридиновых функциональных групп анионита по отношению к урану в присутствии хлорид-ионов, как следствие, снижение сорбционной емкости анионитов по урану за счет конкурентной сорбции хлорид-ионов;
- невозможность сорбции катионных комплексов урана, присутствующих в значительном количестве в сульфатно-хлоридных продуктивных растворах, как следствие, снижение эффективности извлечения урана из растворов;
- высокие значения сорбционной емкости винилпиридинового анионита по хлорид-ионам, что обусловливает существенное загрязнение товарных урановых продуктов хлорид-ионом;
- высокие значения остаточного содержания урана в фазе винилпиридинового анионита после десорбции смешанным сульфатно-нитратным раствором.
Технический результат изобретения заключается в увеличении эффективности извлечения урана из сульфатно-хлоридных продуктивных растворов скважинного подземного выщелачивания и очистке урана от хлорид-ионов. Технический результат достигается тем, что:
- фосфорсодержащая функциональная группа ионита имеет высокое сродство к катионным комплексам урана при сорбции из растворов. Установлено, что в сульфатно-хлоридных продуктивных растворах подземного выщелачивания уран находится, в основном, в виде нейтральных молекул UO2SO4 и UO2Cl2, а также катионов UO2 2+ и UO2Cl+. При этом доля анионных комплексов урана [UO2(SO4)2]2-, [UO2(SO4)3]4- и [UO2Cl3]- невелика.
- сорбция хлорид-анионов катионитом полностью исключается;
- при десорбции растворами углеаммонийной соли уран образует более прочные карбонатные комплексы по сравнению с комплексным соединением, образованным ураном с функциональной группой катионита, что способствует увеличению степени вымывания урана из фазы насыщенного катионита, повышению концентрации металла в десорбатах.
Способ переработки сульфатно-хлоридных растворов подземного выщелачивания урана заключается в сорбции урана ионитом, промывке насыщенного ионита водой, десорбции урана и осаждении концентрата урана, отличающийся тем, что сорбцию урана ведут фосфорсодержащим катионитом и десорбцию осуществляют растворами углеаммонийной соли в две стадии: на первой стадии раствором углеаммонийной соли с концентрацией 80-100 г/дм3, на второй стадии - раствором углеаммонийной соли с концентрацией 140-190 г/дм3.
В примерах 1-3 представлены результаты экспериментов, подтверждающие эффективность предлагаемого способа переработки сульфатно-хлоридных продуктивных растворов, в сравнении со способом-прототипом.
Пример 1
Сорбцию урана в динамическом режиме осуществляли из раствора, содержащего U - 27,9 мг/дм3; Cl- - 8,712 г/дм3; H2SO4 - 4,41 г/дм3. В вертикально установленные колонки загружали по 5 см3 ионитов в набухшем состоянии. Эксперимент вели в сравнении со способом-прототипом, то есть с применением винилпиридинового анионита. Фильтрацию растворов осуществляли в направлении сверху вниз при удельной объемной нагрузке на колонку, равной 1,5 объемам раствора через 1 объем ионита за 1 ч. Маточники сорбции отбирали на выходе из колонки фракциями. Растворы анализировали на содержание урана методом ICP-AES, и на содержание хлорид-ионов - методом гравиметрии. Процесс вели до уравнивания концентраций урана на входе и выходе из колонок. По результатам эксперимента рассчитывали значения полной динамической обменной емкости (ПДОЕ) ионитов по урану и хлорид-ионам (таблица 1).
Таблица 1
| Ионит | Тип | Функциональная группа | ПДОЕ по U, кг/м3 ионита |
ПДОЕ по Cl-, кг/м3 ионита |
| АНКБ-35 | Амфолит | Аминокарбоксильная | 8,18 | 0 |
| Lewatit TP260 | Амфолит | Аминометилфосфоновая | 18,40 | 0 |
| Purolite D5041 | Катионит | Фосфорнокислая | 26,18 | 0 |
| Axionit VPA-2 | Анионит | Винилпиридиновая | 16,42 | 35,37 |
Из результатов таблицы 1 следует, что наибольшим значением сорбционной емкости по урану при сорбции из сульфатно-хлоридных растворов обладает фосфорнокислый катионит Purolite D5041, при этом, в отличие от винилпиридинового анионита, взятого по способу-прототипу для сравнения, хлорид-ионы данным ионитом не сорбировались.
Пример 2
Десорбцию урана из фазы насыщенных ионитов вели, по способу-прототипу, смешанным раствором NH4NO3 (65 г/дм3 по NO3 - - иону) + H2SO4 (25 г/дм3). Фильтрацию модельных растворов осуществляли в направлении сверху вниз при удельной объемной нагрузке на колонку, равной 1,5 объемам раствора через 1 объем ионита за 1 ч. Десорбаты отбирали на выходе из колонок фракциями. Растворы анализировали на содержание урана методом ICP-AES. Время фильтрации десорбирующего раствора составило 24 ч. По результатам эксперимента рассчитывали степень десорбции урана и остаточную емкость ионитов по урану (таблица 2).
Таблица 2
| Ионит | Содержание урана в ионите до десорбции, кг/м3 | Остаточное содержание урана в ионите, кг/м3 | Степень десорбции урана, % | Максимальное содержание урана в десорбате, мг/дм3 |
| Lewatit TP260 | 18,40 | 17,88 | 2,85 | 21,70 |
| Purolite D5041 | 26,18 | 18,42 | 29,66 | 181,21 |
| АНКБ-35 | 8,18 | 1,16 | 85,78 | 759,17 |
| Axionit VPA-2 | 16,42 | 1,08 | 93,44 | 2555,35 |
Из результатов таблицы 2 следует, что смешанный сульфатно-нитратный раствор не обеспечивает высоких значений степени десорбции урана. Максимальное значение степени десорбции получено для винилпиридинового анионита Axionit VPA-2. Для фосфорсодержащего катионита Purolite D5041 степень десорбции равна 29,66%, при этом концентрация урана в товарном десорбате составила всего 181,21 мг/дм3, что указывает о невозможности концентрирования урана при сорбционной переработке сульфатно-хлоридных продуктивных растворов.
Пример 3
Десорбцию урана из фазы насыщенных ионитов вели растворами углеаммонийной соли в две стадии. Концентрация углеаммонийной соли (УАС) на 1 ступени составила 80 г/дм3, а на 2 ступени - 190 г/дм3. Соотношение фаз Т:Ж составило 1:5. Время контакта ионитов с десорбирующим раствором на каждой стадии - 1 ч. По окончании эксперимента фазу смолы отделяли от фазы десорбата, отбирали пробы десорбатов, анализировали на содержание урана методом ICP-AES. По результатам эксперимента рассчитывали степень десорбции урана и концентрацию урана в десорбатах (таблица 3).
Таблица 3
| Параметр десорбции | Lewatit TP260 | Purolite D5041 | Axionit VPA-2 |
| 1 стадия (80 г/дм3 УАС) | |||
| Концентрация U в десорбате, мг/дм3 | 8119,9 | 16561,9 | 230,6 |
| Степень десорбции U, % | 50,01 | 77,00 | 3,51 |
| 2 стадия (190 г/дм3 УАС) | |||
| Концентрация U в десорбате, мг/дм3 | 3071,3 | 3496,2 | 162,1 |
| Степень десорбции U, % | 29,00 | 21,99 | 3,23 |
| Суммарные значения | |||
| Степень десорбции U, % | 79,01 | 98,99 | 6,74 |
Применение в качестве десорбента раствора углеаммонийной соли обеспечивает высокое суммарное значение степени десорбции урана (98,99%) из фазы насыщенного фосфорсодержащего катионита Purolite D5041. Концентрация урана в десорбате уже на первой стадии составила 16561,9 мг/дм3, что указывает на возможность эффективного концентрирования урана при переработке сульфатно-хлоридных продуктивных растворов. Такое значение концентрации урана в десорбате достаточно для получения готового продукта - концентрата урана в виде кристаллов аммонийуранилтрикарбоната.
Claims (1)
- Способ переработки сульфатно-хлоридных растворов подземного выщелачивания урана, включающий сорбцию урана ионитом, промывку насыщенного ионита водой, десорбцию урана и осаждение концентрата урана, отличающийся тем, что сорбцию урана ведут фосфорсодержащим катионитом, десорбцию осуществляют растворами углеаммонийной соли в две стадии: на первой стадии раствором углеаммонийной соли с концентрацией 80-100 г/дм3, на второй стадии - раствором углеаммонийной соли с концентрацией 140-190 г/дм3.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2828809C1 true RU2828809C1 (ru) | 2024-10-21 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9394587B2 (en) * | 2011-02-15 | 2016-07-19 | Clean Teq Holdings Limited | Method and system for extraction of uranium using an ion-exchange resin |
| RU2735528C2 (ru) * | 2016-03-18 | 2020-11-03 | Дау Глоубл Текнолоджиз, Ллк | Извлечение урана |
| RU2797892C1 (ru) * | 2022-04-25 | 2023-06-09 | Акционерное общество "Хиагда" (АО "Хиагда") | Способ сорбционного извлечения урана из сернокислых растворов подземного выщелачивания, характеризующихся низкой температурой |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9394587B2 (en) * | 2011-02-15 | 2016-07-19 | Clean Teq Holdings Limited | Method and system for extraction of uranium using an ion-exchange resin |
| RU2735528C2 (ru) * | 2016-03-18 | 2020-11-03 | Дау Глоубл Текнолоджиз, Ллк | Извлечение урана |
| RU2797892C1 (ru) * | 2022-04-25 | 2023-06-09 | Акционерное общество "Хиагда" (АО "Хиагда") | Способ сорбционного извлечения урана из сернокислых растворов подземного выщелачивания, характеризующихся низкой температурой |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТИТОВА С.М. Разработка технологии сорбционного извлечения урана из сульфатно-хлоридных растворов скважинного подземного выщелачивания. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Екатеринбург, 2018, с. 57-61, 89-90. ЛЫЗЛОВА Е.В. Выделение и концентрирование актинидов из азотнокислых растворов с применением новых ионообменных материалов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Озерск, 2014, с. 87-93, табл. 18. TITOVA S.M. et al. Processing of Chloride-Containing Productive Solutions after Uranium in-situ Leaching by Ion Exchange Method. Indones. J. Chem., 2019, 19(1), p. 231-238. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gebhardt et al. | Anion adsorption by allophanic tropical soils: II. Sulfate adsorption | |
| RU2828809C1 (ru) | Способ переработки сульфатно-хлоридных продуктивных растворов подземного выщелачивания урана | |
| Khamizov et al. | Separation of concentrated acid and salt solutions in nanoporous media as the basis for a new technology of processing of phosphorus-containing raw materials | |
| Ladeira et al. | Effect of ammonium, carbonate and fluoride concentration on the uranium recovery by resins | |
| Gradev | Sorption of iodide ions on cationic forms of clinoptilolite | |
| CN113355523A (zh) | 球形碳酸钴制备过程中的碳酸钴母液的处理方法 | |
| Grote et al. | Ion-exchange resins containing s-bonded dithizone and dehydrodithizone as functional groups: Part 2. Desoprtion properties and development of separation procedures for gold and platinum group metals | |
| RU2479651C1 (ru) | Способ извлечения и разделения платины и родия в сульфатных растворах | |
| JPH07206804A (ja) | タウリンの精製方法 | |
| Poirier et al. | Ion exchange separation of uranium from thorium | |
| RU2069868C1 (ru) | Способ определения радионуклидов стронция в природных объектах | |
| JPH01244000A (ja) | 甜菜糖液を処理する方法 | |
| SU1002389A1 (ru) | Способ извлечени германи из растворов сорбцией | |
| RU2404922C2 (ru) | Способ ионообменного выделения радионуклидов иттрия, редкоземельных и трансплутониевых элементов из растворов альфа-гидроксиизомасляной кислоты и ее солей | |
| Yakovleva et al. | Lanthanum and cerium separation on sulfonic cation-exchanger purolite C-160 | |
| Egozy et al. | Resins containing extractants: Preparation and applications I. Bromide-selective resins | |
| Chirkst et al. | Sorption of germanium from alkaline solutions on anion-exchange resin | |
| RU2835943C1 (ru) | Способ переработки твёрдых урансодержащих отходов с высоким содержанием гипса | |
| RU2818214C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных элементов из азотно-фосфорнокислого раствора при азотнокислотной переработке апатитового концентрата | |
| RU2759824C1 (ru) | Способ сорбционного извлечения тория из нитратных растворов урана и тория | |
| SU1452815A1 (ru) | Способ получени модифицированного ионита | |
| Srivastava et al. | Studies on the use of inorganic gels in the removal of heavy metals | |
| RU2852979C1 (ru) | Способ переработки твёрдых урансодержащих отходов | |
| US8137644B2 (en) | Method for the elimination of uranium (VI) species in the form of uranyl complexes from waters | |
| SU191505A1 (ru) | Способ разделения нитратов редкоземельных элементов цериевой группы |