RU2239668C2 - Uranium ore processing method - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry.

SUBSTANCE: uranium ores are processed according to scheme comprising crushing and grinding of ore, sulfuric acid leaching of ore pulp, sorption recovery of uranium, desorption of uranium, extraction of uranium from desorbates with extractant mixture, solid-phase re-extraction to isolate ammoniotriuranyl-tricarboxylate crystals, filtration separation of the latter, and calcination giving natural uranium oxides. Working extractant mixture saturated in the course of extraction is treated with concentrated uranium solutions containing 50-100 g/L uranium at organic-to-aqueous phase ratio (3-5):1 and acidity of solution corresponding to pH 1.0-2.0. Concentrated uranium solutions in the operation of additional saturation of extractant mixture are used in the cycles in a repetitive manner until uranium concentration in solution drops below 10 g/L.

EFFECT: increased quality of uranium oxide product.

4 cl, 5 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при гидрометаллургической переработке урановых руд.The invention relates to the field of chemical technology and can be used in the hydrometallurgical processing of uranium ores.

Известен способ переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение руды, серно-кислотное выщелачивание рудной пульпы, декантацию растворов выщелачивания, экстракцию урана из осветленных растворов смесью экстрагентов, реэкстракцию урана из насыщенной в процессе экстракции рабочей смеси экстрагентов, осаждение из реэкстрактов диуранатов натрия или аммония [Смирнов Ю.В., Ефимова З.И., Скороваров Д.И., Иванов Г.Ф. Гидрометаллургическая переработка уранорудного сырья. М.: Атомиздат, 1979, с.55-56].A known method of processing uranium ores, including crushing, grinding ore, sulfuric acid leaching of ore pulp, decantation of leach solutions, extraction of uranium from clarified solutions with a mixture of extractants, re-extraction of uranium from a working mixture of extractants saturated during extraction, precipitation of sodium diuranates or ammonium diuranates from reextracts Smirnov Yu.V., Efimova Z.I., Skorovarov D.I., Ivanov G.F. Hydrometallurgical processing of uranium ore raw materials. M .: Atomizdat, 1979, p. 55-56].

Недостатками известного способа являются сложность аппаратурного оформления процесса декантации серно-кислых растворов выщелачивания, а также большое содержание примесей в готовой продукции.The disadvantages of this method are the complexity of the hardware design of the process of decantation of sulfuric acid leaching solutions, as well as the high content of impurities in the finished product.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение руды, серно-кислотное выщелачивание рудной пульпы, сорбционное извлечение урана ионообменными смолами, десорбцию урана с насыщенного сорбента растворами серной и азотной кислот, твердофазную реэкстракцию растворами углеаммонийных солей с выделением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), их фильтрацию и прокалку с получением оксидов природного урана [Ласкорин Б.Н., Скороваров Д.И., Филиппов Е.А. Развитие химии и технологии урана в ядерно-энергетическом топливном цикле. - В кн.: Химия урана. М.: Наука, 1981, с.62].The closest adopted for the prototype is a method of processing uranium ores, including crushing, grinding ore, sulfuric acid leaching of ore pulp, sorption extraction of uranium by ion-exchange resins, desorption of uranium from a saturated sorbent with solutions of sulfuric and nitric acids, solid phase reextraction with solutions of carbon dioxide crystals of ammonium uranyl tricarbonate (AUTC), their filtration and calcination to produce natural uranium oxides [Laskorin BN, Skorovarov DI, Filippov EA The development of chemistry and technology of uranium in the nuclear energy fuel cycle. - In the book: Chemistry of Uranium. M .: Nauka, 1981, p. 62].

К недостаткам данного известного способа относятся сравнительно низкое насыщение смеси экстрагентов ураном, а также повышенное содержание примесей в готовой продукции.The disadvantages of this known method include the relatively low saturation of the mixture of extractants with uranium, as well as the increased content of impurities in the finished product.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение насыщения по урану смеси экстрагентов в процессе экстракционной перечистки урановых десорбатов, а также снижение содержания примесей, в частности молибдена, в готовой продукции. Он достигается способом переработки урановых руд, включающим дробление, измельчение руды, серно-кислотное выщелачивание рудной пульпы, сорбционное извлечение урана ионообменными смолами, десорбцию урана с насыщенного сорбента растворами серной и азотной кислот, экстракцию урана из десорбатов смесью экстрагентов, твердофазную реэкстракцию растворами углеаммонийных солей с выделением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), их фильтрацию и прокалку с получением оксидов природного урана, согласно изобретению насыщенную в процессе экстракции смесь экстрагентов обрабатывают концентрированными урановыми растворами, для ее донасыщения, в качестве которых при этом используют растворы с концентрацией урана 50-100 г/л, образующиеся в результате растворения серной кислотой кристаллов АУТК, которыми забивается оборудование при реэкстракции, при этом обработку смеси экстрагентов концентрированными урановыми растворами проводят при отношении органической и водной фаз (3-5):1 и кислотности раствора, соответствующей значению рН 1,0-2,0, при этом концентрированные урановые растворы при обработке используют неоднократно: после первой обработки раствор подают на обработку следующих порций насыщенной смеси экстрагентов до снижения концентрации урана в растворе менее 10 г/л.The technical result of the proposed invention is to increase the saturation of the mixture of extractants in uranium during the extraction purification of uranium desorbates, as well as to reduce the content of impurities, in particular molybdenum, in the finished product. It is achieved by a method of processing uranium ores, including crushing, grinding ore, sulfuric acid leaching of ore pulp, sorption extraction of uranium by ion-exchange resins, desorption of uranium from a saturated sorbent with solutions of sulfuric and nitric acids, extraction of uranium from desorbates with a mixture of extractants, solid phase re-extraction with solutions the separation of crystals of ammonium uranyltricarbonate (AUTC), their filtration and calcination to obtain natural uranium oxides, according to the invention saturated in the process e extraction, the mixture of extractants is treated with concentrated uranium solutions to saturate it, using solutions of uranium concentration of 50-100 g / l, resulting from the dissolution of AUTC crystals by sulfuric acid, which clog the equipment during reextraction, while processing the mixture of extractants concentrated uranium solutions are carried out at a ratio of organic and aqueous phases (3-5): 1 and a solution acidity corresponding to a pH value of 1.0-2.0, while concentrated uranium races thieves when processing repeatedly used: after the first treatment solution is fed to the processing of the following portions of the saturated mixture of extractants to reduce the uranium concentration in the solution is less than 10 g / l.

Техническим результатом изобретения является повышение насыщения органической смеси экстрагентов по урану в процессе экстракционной перечистки десорбатов. Он достигается тем, что насыщенную в процессе противоточной экстракции смесь экстрагентов, содержащую ди(2-этилгексил)фосфорную кислоту, трибутилфосфат и триалкиламин в органическом разбавителе “керосине-абсорбенте” дополнительно обрабатывают концентрированными растворами урана (50-100 г/л) при объемном отношении органической и водной фаз (О:В) (3-5):1 и кислотности раствора, соответствующей значению рН 1,0-2,0. Полученную смесь экстрагентов направляют на твердофазную реэкстракцию урана растворами углеаммонийных солей, кристаллы АУТК, выделившиеся в процессе реэкстракции, фильтруют и прокаливают до оксидов природного урана.The technical result of the invention is to increase the saturation of the organic mixture of extractants for uranium during the extraction purification of desorbates. It is achieved by the fact that the mixture of extractants saturated during the countercurrent extraction process containing di (2-ethylhexyl) phosphoric acid, tributyl phosphate and trialkylamine in the organic diluent “kerosene-absorbent” is additionally treated with concentrated uranium solutions (50-100 g / l) at a volume ratio organic and aqueous phases (O: B) (3-5): 1 and a solution acidity corresponding to a pH of 1.0-2.0. The resulting mixture of extractants is directed to solid-phase reextraction of uranium with solutions of carbon ammonium salts, AUTC crystals precipitated during re-extraction are filtered and calcined to natural uranium oxides.

Предложенный способ, по сравнению с известным, обеспечивает значительное повышение насыщения смеси экстрагентов ураном, а также вследствие вытеснения из нее при этом примесей - улучшает качество готовой продукции.The proposed method, in comparison with the known, provides a significant increase in the saturation of the mixture of extractants with uranium, and also due to the displacement of impurities from it, it improves the quality of the finished product.

Далее приводятся примеры выполнения известного и предложенного способов. Опыты проводили в лабораторных условиях с использованием растворов, кристаллов АУТК и смеси экстрагентов, взятых из технологической цепочки гидрометаллургического завода.The following are examples of the implementation of the known and proposed methods. The experiments were carried out in laboratory conditions using solutions, ATC crystals and a mixture of extractants taken from the technological chain of the hydrometallurgical plant.

В первой серии опытов рабочую смесь экстрагентов с содержанием урана 13,1 г/л обрабатывали в течение 7 минут, при отношении О:В=3:1, растворами раскисления кристаллов АУТК, содержащими 50 г/л урана и имеющими различную концентрацию серной кислоты. После донасыщения проводили твердофазную реэкстракцию смеси экстрагентов растворами углеаммонийных солей при отношении О:В=2:1, в течение 30 минут. В табл.1 приведены основные показатели процессов донасыщения смеси экстрагентов и реэкстракции, в табл.2 приведены результаты анализов оксидов природного урана, полученных из кристаллов АУТК, полученных при реэкстракции.In the first series of experiments, a working mixture of extractants with a uranium content of 13.1 g / l was treated for 7 minutes, with a ratio of O: B = 3: 1, deoxidation solutions of AUTC crystals containing 50 g / l of uranium and having a different concentration of sulfuric acid. After saturation, solid-phase re-extraction of the extractant mixture with solutions of carbon ammonium salts was carried out at a ratio of O: B = 2: 1 for 30 minutes. Table 1 shows the main indicators of the process of saturation of the mixture of extractants and reextraction, table 2 shows the results of analyzes of natural uranium oxides obtained from AUTC crystals obtained during reextraction.

Из приведенных данных видно, что донасыщение смеси экстрагентов достигает максимального значения при кислотности раствора, соответствующей значению рН, равному 1,0. Процесс твердофазной реэкстракции прошел достаточно эффективно, о чем свидетельствует невысокая концентрация урана в смеси экстрагентов после реэкстракции.From the above data it is seen that the saturation of the mixture of extractants reaches its maximum value at a solution acidity corresponding to a pH value of 1.0. The process of solid-phase re-extraction was quite effective, as evidenced by the low concentration of uranium in the mixture of extractants after re-extraction.

Во второй серии опытов по донасыщению смеси экстрагентов были определены параметры и качество готовой продукции при использовании концентрированного уранового раствора в циклах. На каждый цикл использовалась новая порция насыщенной в производственных условиях смеси экстрагентов, а концентрированным урановым раствором являлся рафинат предыдущего цикла с корретировкой концентрации серной кислоты до рН 1,0, концентрация урана в исходном растворе составляла 76,5 г/л, в смеси экстрагентов - 13,5 г/л. Обработку концентрированными урановыми растворами проводили в течение 7 минут при отношении О:В=3:1, твердофазную реэкстракцию проводили растворами углеаммонийных солей в течение 30 минут при отношении О:В=2:1. Показатели процессов донасыщения и реэкстракции приведены в табл.3, качество полученной готовой продукции показано в табл.4.In the second series of experiments on the saturation of the mixture of extractants, the parameters and quality of the finished product were determined using concentrated uranium solution in cycles. For each cycle, a new portion of a mixture of extractants saturated under industrial conditions was used, and the concentrated uranium solution was the raffinate of the previous cycle with a correction of sulfuric acid concentration to pH 1.0, the concentration of uranium in the initial solution was 76.5 g / l, in the mixture of extractants - 13 5 g / l Treatment with concentrated uranium solutions was carried out for 7 minutes at a ratio of O: B = 3: 1, solid-phase reextraction was carried out with solutions of carbon ammonium salts for 30 minutes at a ratio of O: B = 2: 1. Indicators of the processes of additional saturation and re-extraction are given in Table 3, the quality of the finished product obtained is shown in Table 4.

Анализируя полученные данные, следует отметить, что использование раствора раскисления кристаллов АУТК обеспечивает дополнительное насыщение смеси экстрагентов, в среднем за 9 циклов, более чем на 16%, при изменении концентрации урана в растворах донасыщения от 76,5 до 9,3 г/л. Реэкстракция урана во всех циклах прошла удовлетворительно, содержание урана в органической фазе после реэкстракции составило 0,034-0,049 г/л.Analyzing the data obtained, it should be noted that the use of AUTC crystal deoxidation solution provides additional saturation of the extractant mixture, on average for 9 cycles, by more than 16%, with a change in the concentration of uranium in the saturation solutions from 76.5 to 9.3 g / l. The uranium reextraction in all cycles was satisfactory, the uranium content in the organic phase after reextraction was 0.034-0.049 g / l.

Обобщенные показатели ведения процесса по известному и предлагаемому способам приведены в табл.5.Generalized indicators of the process according to the known and proposed methods are given in table.5.

Из приведенных в табл.5 данных следует, что предложенный способ, по сравнению с известным, позволяет значительно повысить насыщение смеси экстрагентов по урану и существенно улучшить качество получаемых оксидов природного урана.From the data given in table 5, it follows that the proposed method, in comparison with the known, can significantly increase the saturation of the mixture of extractants for uranium and significantly improve the quality of the obtained oxides of natural uranium.

Claims (4)

1. Способ переработки урановых руд, включающий дробление, измельчение руды, сернокислотное выщелачивание рудной пульпы, сорбционное извлечение урана ионообменными смолами, десорбцию урана с насыщенного сорбента растворами серной и азотной кислот, экстракцию урана из десорбатов смесью экстрагентов, твердофазную реэкстракцию растворами углеаммонийных солей с выделением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК), их фильтрацию и прокалку с получением оксидов природного урана, отличающийся тем, что насыщенную после экстракции смесь экстрагентов обрабатывают концентрированными урановыми растворами для ее донасыщения.1. A method of processing uranium ores, including crushing, grinding ore, sulfuric acid leaching of ore pulp, sorption extraction of uranium by ion-exchange resins, desorption of uranium from a saturated sorbent with solutions of sulfuric and nitric acids, extraction of uranium from desorbates with a mixture of extractants, solid phase reextraction with solutions ammonium uranyl tricarbonate (AUTC), filtering and calcining to produce natural uranium oxides, characterized in that the mixture is saturated after extraction with Stratants are treated with concentrated uranium solutions for its saturation. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве концентрированных урановых растворов используют растворы с концентрацией урана 50-100 г/л, образующиеся в результате растворения серной кислотой кристаллов АУТК, которыми забивается оборудование при реэкстракции.2. The method according to claim 1, characterized in that as concentrated uranium solutions use solutions with a uranium concentration of 50-100 g / l, resulting from the dissolution of AUTC crystals by sulfuric acid, which clog the equipment during re-extraction. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку смеси экстрагентов концентрированными урановыми растворами проводят при отношении органической и водной фаз (3-5):1 и кислотности раствора, соответствующей значению рН 1,0-2,0.3. The method according to claim 1, characterized in that the processing of the mixture of extractants with concentrated uranium solutions is carried out at a ratio of organic and aqueous phases (3-5): 1 and a solution acidity corresponding to a pH value of 1.0-2.0. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрированные урановые растворы при обработке используют неоднократно, после первой обработки раствор подают на обработку следующих порций насыщенной смеси экстрагентов до снижения концентрации урана в растворе менее 10 г/л.4. The method according to claim 1, characterized in that the concentrated uranium solutions are used repeatedly during processing, after the first treatment, the solution is fed to the processing of the following portions of a saturated mixture of extractants until the concentration of uranium in the solution is less than 10 g / l.