BE547346A

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Publication number: BE547346A
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Description


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   La présente invention est relative à l'extraction des consti- tuants minéraux intéressants de phosphates en roches, et elle concerne par- ticulièrement l'extraction de l'uranium que contiennent ces roches. 



   Les phosphates en roches naturels de diverses sources, par exemple de la Floride et de l'Afrique du Nord, contiennent des traces d'uranium en combinaison, et ces traces peuvent s'élever en poids à cent parties par million ou plus, lorsqu'on exprime cette quantité en oxyde, U3O8. Les phos- phates en roches sont utilisés de manière intensive comme matière première dans l'industrie chimique pour l'extraction de l'acide phosphorique qui apparaît finalement dans le commerce, par exemple sous forme d'acide libre, d'engrais et de détergents.

   Dans les divers procédés appliqués pour l'at- taque chimique des phosphates en roches et pour la préparation à partir de celles-ci de diverses matières utiles, par exemple celles du type indi- qué ci-dessus, on obtient des mélanges réactionnels qui sont particuliè- rement propres à être traités en vue d'en extraire l'uranium. 



   Un but de la présente invention est d'extraire l'uranium des mé- langes réactionnels obtenus en attaquant un phosphate en roches par un ré- actif comprenant un acide mineral. 



   Suivant la présente invention, dans un procédé d'extraction de l'uramium de phosphates en roches, on attaque un phosphate en roches, par un agent de réaction comprenant un acide minéral, on neutralise le mélange réactionnel, on précipite du liquide résultant, un sel d'uranium en pré- sence d'un auxiliaire de filtration, en utilisant un agent réducteur comme précipitant, on sépare le mélange solide du liquide, on traite par un aci- de minéral le solide séparé pour séparer par dissolution le sel d'uranium précipité de l'auxiliaire de filtration, on sépare la solution produite et on la traite en vue de la précipitation de l'uranium sous forme concentrée, comme décrit ci-dessous. 



   En général, l'attaque initiale de la phosphate en roches est com- mandée par la matière contenant du phosphate qu'on désire finalement obtenir. 



  Ainsi le phosphate en roches peut être attaqué par l'acide sulfurique, comme phase de la production d'acide phosphorique, destiné à la fabrication, par exemple, d'engrais ou de détergents, ou il peut être attaqué par l'acide chlorhydrique ou l'acide nitrique ou par des mélanges d'acides minéraux, tels que des mélanges d'acide sulfurique avec de l'acide nitrique, ou par traitement par un mélange liquide comprenant de l'acide sulfurique conte- nant du sulfate d'ammonium, comme phase dans la production de phosphate mono-ammonique. Si on le désire, après le processus d'attaque, tout résidu solide restant ou tout solide produit au cours des réactions qui ont lieu au cours de   l'attaque.,   tel que le sulfate de calcium, peut être éliminé, par exemple, par filtration, centrifugation ou par un simple processus de dé- cantation.

   Il est désirable d'attaquer le phosphate en roches, dans des conditions d'oxydation: celles-ci existent déjà lorsqu'on utilise de l'a- cide nitrique, mais lorsque, par exemple, l'acide sulfurique est un consti- tuant de l'agent de réaction utilisé pour cette opération, il est avanta- geux de faire passer un courant d'air dans le mélange de réaction. 



   Le mélange de réaction produit par l'attaque du phosphate en ro- ches, soit avec, soit sans élimination des solides présents est ensuite neutralisé par un agent de réaction approprié. La neutralisation est pous- sée jusqu'au point où l'acidité est réduite à une valeur à laquelle l'a- gent réducteur utilisé dans une opération subséquente du procédé est ef-   ficaceo   En général, les agents réducteurs qu'on utilise tendent à se dé- composer dans une solution fortement acide, et sont dès lors inefficaces. 



  Avec des solutions du type décrit dans l'exemple ci-dessous, l'action de 

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 l'agent réducteur n'est pas adéquate, lorsque la valeur du pH du mélange de l'agent de réaction n'est portée qu'à 2,0. La neutralisation à des va- leurs du pH dans la gamme de 3,5 à 5,0 s'est avérée satisfaisante. Les agents de réaction appropriés sont l'ammoniac gazeux, les hydroxydes et les carbonates d'ammonium, les métaux alcalins et les métaux alcalino-ter- reux. Si des matières solides se trouvent dans le mélange de réaction après une telle neutralisation, il est désirable de les éliminer, par exemple, par filtration, décantation ou centrifugation, que les matières solides résiduelles ou les matières solides produites au cours du processus d'atta- que, aient été préalablement éliminées ou non.

   Le liquide obtenu après cette opération de neutralisation et de filtration, est appelé ci-dessous "liquide conditionné". 



   Une quantité appropriée d'un auxiliaire de filtration, tel que le kieselgur, la silice, la terre à foulon, ou la terre d'infusoires est alors ajoutée au liquide conditionné. La quantité d'auxiliaire de filtration ajoutée peut varier dans des limites étendues. La quantité d'auxiliaire de filtration utilisée, doit être aussi faible que possible, mais permettre de recueillir de manière satisfaisanye le composé d'uranium précipité par ma suite. On comprendra que des quantités très supérieures à cette valeur constituent une charge superflue pour l'opération de filtration ultérieure. 



  On a trouvé qu'il est avantageux d'ajouter entre 0,5 g et 1,0 g/ litre de liquide conditionné. L'uranium est ensuite précipité du liquide condition- né par traitement par un agent réducteur. Un agent réducteur approprié est l'hydrosulfite de sodium (Na2S2O4), qui est avantageusement ajouté dans la proportion de 0,5 à 1,0 g/ litre de liquide à traiter. L'opération de réduction ne doit pas être effectuée à une température trop élevée. En par- ticulier, il faut éviter des températures auxquelles l'agent réducteur utilisé est susceptible de se décomposer dans les conditions de la réaction. 



  Des températures modérément élevées, par exemple, dans le voisinage de 50 C, sont satisfaisantes. 



   La matière solide est ensuite séparée par filtration, et si on le désire, lavée. Le liquide obtenu peut ensuite être traité pour donner, par exemple, des engrais ou des détergents. Au lieu de filtrer tout le ma- gma obtenu au cours de l'opération de précipitation, celui-ci peut passer dans un récipient de décantation, dont une partie du magma, épaissi peut être renvoyée à une phase antérieure du procédé, par exemple, à la phase précédant la précipitation, tandis que le reste peut être conduit à la pha- se de filtration. La matière solide obtenue par filtration, est traitée par un acide minéral, de préférence dans des conditions d'oxydation, pour dissoudre l'uranium précipité.

   Des conditions d'oxydation peuvent être obtenues par la présence d'acide sulfurique et de dioxyde de manganèse, mais il est préférable, cependant, d'utiliser l'acide nitrique pour cette opération du procédé. La quantité d'acide nitrique'utilisée dépasse de préférence la proportion stoechiométrique. Le liquide est alors séparé de l'auxiliaire de filtration solide, qui, si on le désire, peut être renvoyé au procédé. 



   Le liquide ainsi obtenu est ensuite traité en vue d'extraire l'u- ranium sous forme concentrée, par un des procédés décrits dans les para- graphes ci-dessous. 



   Dans le premier procédé, le liquide obtenu en'traitant la matiè- re solide, contenant l'auxiliaire de filtration et l'uranium, est traité par un agent oxydant pour précipiter le tétroxyde d'uranium hydraté. Un agent oxydant approprié est le peroxyde d'hydrogène. On a trouvé que l'a- gitation du mélange réactionnel pendant une durée considérable, par exemple 10 à 15 heures, favorise l'obtention d'une précipitation efficace. En va- 

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 riante à une agitation prolongée, le peroxyde d'hydrogène peut être ajouté en deux ou plusieurs lots, en agitant entre chaque addition. Le précipité de tétroxyde d'uranium hydraté, peut ensuite être séparé par filtration et séché, donnant ainsi un solide jaune contenant l'oxyde hydraté.

   En ap- pliquant ce procédé de précipitation du concentré d'uranium, il est dé- sirable de laver le précipité comprenant l'auxiliaire de filtration et l'uranium, pour éliminer autant que possible les autres phosphates qui peu- vent se trouver dans la matière solide, leur présence tendant à empêcher la précipitation ultime du concentré d'uranium. Le filtrat provenant de ce processus, peut être renvoyé au procédé, par exemple à la liqueur de phosphate brut, avant son traitement suivant la présente invention. Il est parfois désirable,'avant d'effectuer l'opération de précipitation, de di- luer le liquide clair et d'accroître la valeur de son pH   à,   par exemple, environ 0,5.

   La dilution du liquide clair par l'eau peut être suffisante pour produire un accroissement satisfaisant du pH, mais si on le désire, cet accroissement peut être favorisé par l'addition d'un alkali, de pré- férence l'ammoniaque. Ici encore, la précipitation ultime de l'uranium est plus efficace lorsque l'acidité du liquide réactionnel est réduite avant la précipitation. 



   En variante au procédé décrit ci-dessus pour la précipitation du concentré d'uranium, le liquide clair est traité pour régler son pH, avan- tageusement par de l'ammoniac donnant ainsi une matière solide contenant une proportion élevée d'uranium, qui on le croit est un phosphate d'uranium complexe. On a trouvé qu'on obtient une précipitation satisfaisante si la valeur du ph du liquide obtenu en traitant la matière solide contenant l'auxi- liaire de filtration et l'uranium est réglée à une valeur d'environ 1,on Après avoir réglé la valeur du pH, il est préférable d'agiter le mélange réactionnel pendant un certain temps, deux heures, par exemple. On croit que le précipité ainsi obtenu est du phosphate d'uranium et d'ammonium (NH4.UO2.PO4).

   En séchant et en mettant le feu au précipité on accroît con- sidérablement la concentration en uranium (exprimée en U3O8). 



    EXEMPLE.   



   Un phosphate en roches du Maroc contenant environ cent parties    par million d'uranium, exprimé en U3O8 est traité par un mélange d'acide sulfurique et de sulfate d'ammonium à 8000, pendant qu'on fait passer un cou-   rant d'air dans le mélange, la proportion en poids de divers agents de ré- action étant comme suit phosphate en roches, 264 acide sulfurique à 77%, 256 sulfate d'ammonium, 40 et eau, 70. Après la réaction, le sulfate de cal- cium est séparé par filtration, le silicofluorure de sodium est éliminé du liquide par un traitement classique et la valeur du pH de la liqueur est réglée à environ 4,0 au moyen de gaz ammoniac. On filtre ensuite la liqueur pour éliminer la boue. Ce liquide est le liquide conditionné. A des parties de huit litres du liquide conditionné, on ajoute ensuite 8,0 g de kieselgur et 8,0 g d'hydrosulfite de sodium.

   On chauffe le mélange à 60 C, et on l'a- gite pendant une demi-heure, et on le filtre ensuite, la matière solide étant conservée pour un traitement ultérieur. On traite deux parties de 6,0 g de la matière solide ainsi obtenue, chacune par 6,0 cm3 d'acide ni- trique concentré, et 12 cm3 d'eau, et on les chauffe, après quoi on filtre le mélange, la matière solide convenant pour être renvoyée au procédé pour réutilisation comme auxiliaire de filtration. Les deux solutions séparées obtenues sont ensuite traitées comme suit. 



  Partie A: 
Cette partie est traitée par   15,0   cm3 de peroxyde d'hydrogène (à 100 volumes) et on agite le mélange jusqu'au lendemain, tout en le main- 

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 tenant à la température ordinaire. On filtre ensuite le mélange pour obte- nir une matière solide jaune, qui après séchage à   100 C,   pèse   0,317   g et qui consiste substantiellement en tétroxyde d'uranium hydraté (UO4.2H2O), con- tenant 76% en poids d'uranium exprimé en U3O8. 



   Partie B: 
La valeur du pH du liquide est réglée à environ 1,0 par addition d'hydroxyde d'ammonium et le mélange est agité pendant deux heures, obte- nant ainsi un précipité jaune. On sépare ce précipité par filtration, on le lave et on le sèche à 100 C, obtenant ainsi 0,5 g d'une substance qui, croit-on, est le phosphate d'uranyle et d'ammonium (NH4UO2PO4), et qui contient 57% d'uranium exprimé en U3O8. 



   REVENDICATIONS., 
1.- Procédé d'extraction d'uranium de phosphates en roches, ca- ractérisé en ce qu'on attaque un phosphate en roches par un agent de réac- tion, comprenant un acide minéral, on neutralise le mélange de réaction, on précipite du liquide résultant, un sel d'uranium en présence d'un auxi- liaire de filtration, en utilisant un agent réducteur comme précipitant, on sépare le mélange solide du liquide, on traite par un acide minéral le solide séparé pour séparer par dissolution le sel d'uranium précipité de l'auxiliaire de filtration, on sépare la solution produite et on la trai- te en vue de précipiter l'uranium sous forme concentrée, comme décrit ci- dessus.

Claims

2.- Procédé 'suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le phosphate en roches est attaqué par un agent de réaction, comprenant l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, un mélange d'acide sulfurique avec de l'acide nitrique, ou un mélange liquide comprenant de l'acide sulfurique contenant du sulfate d'ammonium.

3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le solide résiduel présent dans le mélange réactionnel après l'atta- que est éliminé du liquide.

4.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que le phosphate en roches est attaqué dans des con- ditions d'oxydation.

5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les conditions d'oxydation sont obtenues par le passage dans le mélange réac- tionnel d'un gaz contenant de l'oxygène libre.

6.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la neutralisation après l'opération d'attaque est ef- fectuée de manière à obtenir un liquide ayant une valeur de pH dans la gam- me de 3,5 à 5,0.

7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la neutralisation est réalisée en utilisant un agent de réaction choisi parmi les substances suivantes: l'ammoniac gazeux, les hydroxydes et les carbo- nates d'ammoniac, les métaux alcalins, et les métaux alcalino-terreux.

8.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu'après la neutralisation, toute matière solide, éventuellement présente dans le mélange réactionnel en est éliminée.

9.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que l'auxiliaire de filtration comprend le kieselgur, <Desc/Clms Page number 5> la silice, la terre à foulon et la terre d'infusoires.

10.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la quantité d'auxiliaire de filtration est comprise entre 0,5 g et 1,0 9/litre de liquide à traiter. llo- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'uranium est précipité dans le mélange de réaction contenant l'auxiliaire de filtration par l'addition d'hydrosul- fite de sodium.

12.- Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la proportion d'hydrosulfite de sodium, est de 0,5 à 1,0 g/litre de mélan- ge réactionnel à traiter.

130- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la précipitation de l'uranium du mélange réac- tionnel contenant l'auxiliaire de filtration est effectuée à une température dans le voisinage de 50 C.

140- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caréctérisé en ce que la matière solide contenant l'uranium est sé- parée de la liqueur réactionnelleo 15.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on laisse déposer le- mélange réactionnel contenant l'auxiliaire de filtration et l'uranium précipité pour obtenir un magma épaissi et on renvoie par après une partie du magma épaissi à une phase an- térieure du procédé.

160- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'on traite l'auxiliaire de filtration séparé contenant l'uranium par un acide minéral dans des conditions d'oxydation.

170- Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que l'acide minéral est l'acide nitrique.

18.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le liquide obtenu en traitant la matière soli- de contenant l'auxiliaire de filtration et l'uranium par un acide minéral est traité par un agent oxydant pour précipiter le tétroxyde d'uranium hy- dratéo 19.- Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que l'agent oxydant est le poroxyde d'hydrogène.

20.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le liquide produit en traitant la matière solide con- tenant l'auxiliaire de filtration et l'uranium par un acide minéral, est traité pour régler la valeur de son pH, ce qui permet d'obtenir un précipi- té contenant de l'uranium.

21.- Procédé suivant la revendication 20, caractérisé en ce que la valeur du pH du liquide est réglée par l'addition d'ammoniac à une va- leur d'environ 1,0.

22.- Procédé d'extraction d'uranium de phosphates en roches ef- fectué en substance comme décrit dans l'exemple cité.

230- Uranium extrait de phosphates en roches par le procédé sui- vant l'une ou l'autre des revendications précédentes.