Экстракция урана из осветленных растворов

16.07.2020

Работы по совершенствованию процессов экстракции направлены в основном на создание новых способов и улучшенных экстракционных аппаратов.

Запатентованы варианты процесса жидкостной экстракции для извлечения урана, меди, кобальта, никеля и других металлов из растворов после выщелачивания. Один из них заключается в следующем: раствор после выщелачивания, оксихинолин и другой экстрагент типа оксина подают при постоянном отношении фаз и скорости в замкнутый желоб в смесительном отделении. Образуются большие однородных размеров пузыри, которые обеспечивают относительно быстрое разделение несмешивающихся жидкостей в эмульсии при ее отстаивании. Второй вариант предусматривает контактирование раствора с конденсатом полиоксиалкилена алифатических спиртов при определенной температуре и режиме перемешивания, в результате чего образуется насыщенный металлом полиэфир в водном растворе. После разделения фаз органическая фаза перерабатывается обычным способом для извлечения металла. Что касается экстракционной аппаратуры, то усилия разработчиков направлены на создание более совершенных конструкций смесительно-отстойных экстракторов, требующих меньшей производственной площади и меньшего объема экстрагента.

За рубежом появились экстракторы типа насос-смеситель, впервые испытанные на заводах по переработке облученного реакторного топлива и получившие широкое распространение на заводах по переработке уранового сырья.

Фирма «Изрейел майнинг индастриз» (IMI) разработала смеситель-отстойник, который находится в промышленной эксплуатации на заводах по переработке руд и очистке фосфорной кислоты. Он имеет ряд конструктивных особенностей. Две фазы поступают в цилиндрическое смесительное отделение, из которого они поднимаются в отсасывающую трубу осевым насосом. В данной конструкции не требуется, чтобы насос выполнял и функцию смесителя. Вместо этого две фазы диспергируются отдельным импеллером, установленным на валу, находящемся на одной оси с приводом насоса. Таким образом, функции смесителя и насоса разделены и могут быть оптимизированы в отдельности.

Отстойник имеет цилиндрическую форму и относительно большую высоту. Эмульсия подается в центр отстойника и течет в радиальном направлении наружу, разделенные фазы выводятся через лотки (желоба) по периферии. Благодаря этому снижается линейная скорость при движении материала через отстойник. Кроме того, предусмотрены полки, предотвращающие турбулентность.

Предложены импульсные смесительно-отстойные аппараты для работы с двумя несмешивающимися жидкостями различной плотности. Каждый такой аппарат представляет собой батарею смесителей-отстойников, состоящих из смесительного отделения, отстойного отделения вдоль стенки смесительного отделения и промежуточной камеры.

Для извлечения урана из бедных растворов, например из рудничных вод или хвостов после переработки медных руд, исследуется процесс экстракции в колоннах, в которых потоки газа и водной фазы проходят через органическую фазу по принципу противотока. Исследования проводили на сульфатных растворах с содержанием урана 0,015 г/л при pH = 1,5. Органическая фаза — 5%-ный раствор аламина. Экспериментальные данные позволили установить оптимальные рабочие параметры: линейная скорость газа 40 см/мин; отношение длины слоя органической фазы к диаметру — 1,0; О:B = 1:8; число Рейнольдса для водной фазы равно 100.

Основные преимущества исследуемого процесса — небольшая, по сравнению с экстракцией в смесителях-отстойниках, потребность в производственной площади. Три фактора позволяют считать; что предлагаемая колонна будет работать в требуемом режиме: 1) плотность органической фазы меньше плотности водной фазы, так что органическая фаза будет подниматься в колонне; 2) благодаря движению водной фазы и газовых пузырьков по принципу противотока обеспечивается хорошее перемешивание фаз без образования дисперсии (эмульсии); 3) поскольку органическая фаза обладает гидрофобными свойствами, капли органики прилипают к газовым пузырькам и выносятся в верхнюю часть колонны. Эти факторы повышают вероятность того, что органическая фаза останется в верхней части колонны при ее эксплуатации и, как следствие этого, будет совершаться непрерывный процесс извлечения урана из раствора при минимальных потерях органической фазы.

Проводится работа над усовершенствованием отстойников. В 1976 г. американской фирмой «Холмс и Нарвер» запатентована конструкция смесителя-отстойника, применение которого, как заявляют представители фирмы, позволит снизить капитальные расходы на экстракционную установку на 25%. В отстойнике новой конструкции имеются перегородки, которые способствуют более быстрому и эффективному разделению фаз. Благодаря этому можно использовать отстойники меньших размеров, что снижает потребности в производственной площади. Новый отстойник проходит испытания.

Весьма эффективно использование в экстракционных схемах центробежных сепараторов (тарельчатого типа) как для очистки двухфазных систем, так и для разделения трехфазных систем.

Центробежные экстракторы хорошо известны, они обладают преимуществами, важнейшими из которых являются: небольшая потребность в производственной площади по сравнению со смесителями-отстойниками, более короткая продолжительность контакта (15—30 с) и эффективное разделение фаз. Кроме того, их эксплуатация требует меньше обслуживающего персонала. На заводах по переработке урановых руд была сделана попытка использовать центробежный экстрактор конструкции Подбильняка (в частности, на одном из американских заводов, демонтированном в 1965 г.). При экстракции в аппарате такого типа обеспечиваются низкие потери экстрагента. Для изготовления этих аппаратов требуются дорогие сплавы, поэтому нельзя добиться экономии за счет капитальных затрат на оборудование, но можно снизить на 90—95% расходы на экстрагент. Есть основания полагать, что в случае разработки новых конструкционных материалов и усовершенствования самих аппаратов центробежные экстракторы Подбильняка окажутся выгоднее смесителей-отстойников. В последнее время интерес к центробежному экстрактору возобновился. Японская фирма «Хитаси лимитед» предлагает использовать центробежный экстрактор, разработанный ею в техническом сотрудничестве с фирмой «Ликвид дайнемикс» (США) и опробованный на японском опытном заводе Нингё—Тоге. Hg основании полученных в ходе испытаний данных можно сделать вывод, что этот тип центробежного экстрактора может быть применен на урановых гидрометаллургических заводах (мощностью 1000 и более тонн U в год).

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