Сернокислотное вскрытие урана

Сернокислотное вскрытие урана протекает по следующим реакциям:

1.На стадии выщелачивания железа ( 50-60% пульпы от потока; pH=2.5÷3.5; Т=60÷70oC).

Fe0+H2SO4 FeSO4+H2

FeO+ H2SO4 FeSO4+H2O

Fe2O3 +3H2SO4 Fe2 (SO4)3+3H2O

2.Настадииокисленияжелеза (100% пульпы; pH=5.2÷6.2; Т=60÷70oC)

2FeSO4+5 H2O+ O2 воздуха 2Fe(OH)3 +2 H2SO4

Fe2 (SO4)3+6H2O 2Fe(OH)3 +3H2SO4

3.На стадии выщелачивания урана (100% пульпы; pH=1,5÷2,0; 60÷70oC)

UO3+ H2SO4 UO2SO4+ H2O;

UO2+2Fe(OH)3+3H2SO4 UO2SO4+ 2FeSO4+6H2O;

2FeSO4+ MnO2+ 2H2SO4 MnSO4+ Fe2 (SO4)3+2H2O.

Наряду с сульфатом уранила пульпы содержит комплексные сульфаты:

SO42- SO42-

UO2SO4 [ UO2(SO4)2]2- [UO2 (SO4 )3]4-

Выщелоченную суспензию частично нейтрализуют пульпой известняка (до pH=2.8-3.0) и направляют на сорбцию.

Сорбция урана

Сорбция урана из пульпы организована в каскаде из десяти пачуков, работающих при противоточном движении пульпы и ионита. Извлечение металла из жидкой фазы пульпы проходит в результате анионного обмена:

[UO2 (SO4 )3]4-+4(R4N)SO4 [R4N]4 UO2 (SO4 )3+4SO42-.

Отработанную пульпы нейтрализуют известняком (до pH=4,5-5,5) и известью (до pH=6,0-6,5) с последующей ее утилизацией в хвостохранилище.

Насыщенный ионит (из головного аппарата сорбции) подвергают отмывки от илов, донасыщению и десорбции металла по реакции:

[R4N]4 UO2 (SO4 )3+4SO42- [UO2 (SO4 )3]4-+4(R4N)SO4.

Полученный урановый десорбат направляют на экстракционную перечистку и получение готовой продукции.

Отдесорбированный, отмытый от кислотности ионита возвращают на операцию сорбции урана.

Периодически ионит подвергают стадиальной очистке от инородных включений (преимущественно песков) с использованием операции гравитационной классификации (предварительное обогащение ионитно-песковой смеси силикатами на наклонном участке транспортной магистрали) и отсадки (с применением МОД-0,2). Реализация технологии (с выделением 190г песков и последующим поддержанием их концентрации на приемлемом уровне) позволила снизить потери ионита, а следовательно и затраты на обеспечение его необходимой массой для процесса с ≈290 г/т перерабатываемой руды в 1998г., до 190 г/т – в среднем за период реализации разработки в 1999-2002гг., и до 175 г/т – в 2003-2006гг., а также снизить потери материала с жидкой фазы сбросной пульпы с 33 г/м3 в 1998г., до 6 г/ м3 в 1999-2002 и до 3-4 г/ м3 в период 2003-2006гг.

В процессе сорбции урана из пульпы в ионите накапливаются ухудшающие его сорбционные свойства вещества называемые физическими либо химическими ядами. В настоящее время наибольшие проблемы вызывает накопление на сорбенте ГМЗ полимеризованных форм кремнекислот . Изучение соотношения поглощенного ионитом кремния и вытесненного во внешний раствор противоиона показало, что ионный обмен если и имеет место, то лишь в самый начальный момент. Было определено, что накопление силикагелей в порах ионообменного материала, протекающим по реакциям:

Si(OH)4+ Si(OH)4 (OH)3Si-O- Si(OH)3+ Н2O или Si2O (OH)6+ Н2O;

(OH)3Si-O- Si(OH)3+ Si(OH)4 (OH)3Si-O- Si(OH)2-O- Si(OH)3+ Н2O или Si3O2 (OH)8+ Н2O.

Силикагель в ионите имеет общую формулу SixOн (OH)я. Реакции продолжаются до SiO2 в пределе, т.е. с течением времени соотношение групп Si-O/Si-OH возрастает (гель стареет).

Десиликатизацию проводят периодически. В процессе используют отдесорбированный от урана и отмытый от кислотности сорбент, выделяемый из общей массы циркулирующего потока (либо обескремнивание проводят избирательно, выделяя из потока методов грохочения наиболее окремненную фракцию ионита – подрешетный продукт крупностью менее 1±0,2мм), который обрабатывают щелочно-сульфатным раствором. Сульфат натрия используют в качестве добавки, защищающей ионообменные группы и интенсифицирующей процесс обескремнивания. Щелочь является основным выщелачивающим кремний агентом. Процесс проводится по следующим основным реакциям:

SixOн (OH)я+4NaOH Si(ONa)4 + 2Н2O +Six-1Oн-2 (OH)я и т.д.;

В т.ч. SiO2+4NaOH Si(ONa)4 + 2Н2O

Из первой реакции следует что щелочное выщелачивание кремнегеля приводит к снижению в нем соотношения групп Si-O/Si-OH, что способствует дополнительному увеличению сорбционных характеристик эксплуатируемого ионита.