Переработка уран-ванадиевых руд

16.07.2020

Уран-ванадиевые руды добывают во многих странах, но в промышленном масштабе их перерабатывали только в США. В 50-х годах несколько американских заводов (в настоящее время демонтированных) перерабатывали уран-ванадиевые карнотитовые руды (0,2% U, до 1% V2O5) и производили концентраты урана и ванадия. На заводах в основном применяли схемы обжига с поваренной солью, водного выщелачивания ванадия, кислотного выщелачивания урана в одну-две ступени с экстракцией урана из раствора и ванадия из рафината ди-2-этилгексилфосфорной кислотой (Д2ЭГФК). Уран реэкстрагировали раствором карбоната натрия, ванадий — раствором серной кислоты.

В настоящее время лишь на заводах «Юравэн» фирмы «Юнион карбайд» и «Моаб» фирмы «Атлас» продолжается попутное извлечение ванадия. Завод в Эджмонте производительностью 500т руды/сут, на котором имеется также цех по извлечению молибдена при достаточном его содержании в руде, будет демонтирован. До остановки он перерабатывал не только уран-ванадиевые руды (содержание U3O8 — 0,2%, V2O5 — 0,25%), но и золу после сжигания ураноносного лигнита, в котором содержится 0,35% U3O8 и 0,5% Mo. Завод работал по схеме сернокислотного выщелачивания с разделением песков и шламов в гидроциклонах и классификаторах, сорбцией урана из пульпы в контейнерных аппаратах и последующей экстракционной перечисткой регенерата раствором смеси 10% Д2ЭГФК и 5% ТБФ в керосине. Ванадий извлекали экстракцией (3—10% Д2ЭГФК + 2—5% ТБФ в керосине) из растворов от сернокислотного выщелачивания хвостов после сорбции урана. На новой установке, построенной в конце 60-х годов, перерабатывали также ванадийсодержащий шлак, который подвергали обжигу, огарок выщелачивали водой и полученный раствор объединяли с другими содержащими ванадий заводскими растворами. Извлечение урана составляло 90—95%, ванадия — 75—80%, молибдена — 50%.

В последние годы в США, Швеции и других странах изучают возможность попутного извлечения ванадия на заводах, перерабатывающих содержащее ванадий урановое сырье, и его экономические показатели.

Американской фирмой «Керр-Мак-Ги» разработан и запатентован метод одновременной совместной экстракции урана и ванадия из водного кислого раствора после выщелачивания руды экстрагентом, представляющим собой смесь диалкилфосфорной кислоты, триалкилфосфиноксида и органического растворителя, с последующим разделением их при реэкстракции из органической фазы. Этот метод обеспечит более полное извлечение U и V по сравнению с ранее применявшимися методами.

Ряд полиметаллических руд, содержащих уран, торий, цирконий, молибден, ванадий и пр., имеют сложный состав и относятся к упорным рудам. Для их переработки неприменимы стандартные методы. Таким типом сырья являются, например, руды гидротермальных месторождений плато Посус-ди-Калдас (Бразилия), содержащие 0,22% U3O8, 0,85% MO3, 0,035% V2O5, 2,5% ZrO2, 6% Fe2O3, 0,10% ThO2. В ходе исследований различных технологических методов были разработаны схемы, позволяющие извлекать уран, молибден, ванадий, цирконий. Для извлечения молибдена было исследовано несколько вариантов выщелачивания. Хорошие показатели были достигнуты при выщелачивании в щелочной среде с окислителем. Более высокие результаты дает двухстадийное выщелачивание при 70—80° С. Использование щелочи позволяет избежать растворения урана.

Извлечение молибдена из растворов после выщелачивания можно производить методом соосаждения с гидроокисью трехвалентного железа, что достигается добавлением ионов железа в раствор. При соотношении Fe: Mo = 1:1 из раствора извлекается 90% молидбена. При этом образуется осадок, дающий при прокаливании смесь окислов Fe2O3+MO3. На рис. 5.1 показана технологическая схема извлечения молибдена.

Для обеспечения более полного извлечения урана из упорных руд, в которых уран содержится в четырехвалентном состоянии, предложен метод окисления-спекания в твердой фазе, протекающий при более низкой температуре, чем стандартные методы, при минимальном расходе окислителя. Окислитель может быть добавлен к руде на стадии измельчения. Затем смесь нагревается до соответствующей температуры, определяемой характером окислителя, и, по существу, окислительное спекание происходит в твердой фазе. Данный метод отличается от стандартного тем, что окисление протекает до выщелачивания, а не одновременно с ним. Процесс обеспечивает меньший расход кислоты и меньшую коррозию оборудования при более низкой температуре. В качестве окислителя можно применять дешевую двуокись марганца или хромовый ангидрид CrO3, полученный упариванием (при 105—110°C) раствора H2CrO4, добавленного к руде. Из кислого раствора, содержащего U6+ и Cr3+, уран извлекают жидкостной экстракцией, а хромовую и серную кислоту регенерируют из водной фазы.

При разработке процесса кислотного выщелачивания уран-молибденовых руд плато Посус-ди-Калдас возникла необходимость создания методов извлечения урана и других элементов из сернокислых растворов после выщелачивания. Ввиду сложного состава растворов основной целью разработки процесса жидкостной экстракции было извлечение и разделение урана, молибдена и ванадия. Разработано несколько основных схем разделения этих элементов (содержание циркония в растворах непостоянно и меняется с изменением условий выщелачивания) (рис. 5.2-5.4). Наиболее простой и, по всей вероятности, наиболее экономичной является схема, показанная на рис. 5.4.

Интерес к максимально полному извлечению из руды всех компонентов, в том числе молибдена, проявили специалисты КАЭ Франции при разработке технологического процесса переработки урановых руд месторождения Арли и Акута (Нигер). Проводимые ими исследования направлены на разработку метода реэкстракции урана и молибдена раствором карбоната аммония, который позволяет: а) получить концентрат урана (окись с содержанием 84% U3O3 и 0,001% Mo) и концентрат молибдена (96% MoO3), являющийся товарной продукцией; б) снизить расход реагентов и возвратить в цикл большую их часть.

Принцип метода заключается в селективной кристаллизации урана в виде аммонийуранилтрикарбоната (АУТК) при рН больше 8. В этих условиях молибден, реэкстрагируемый как молибдат аммония (NH4)2М0О4, не осаждается. В табл. 5.1 приведен расход реагентов для извлечения U3O8 и MoO3 в процессе кристаллизации. Исследования продолжаются с целью определения оптимального метода.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна