Общие сведения о растворении в урановой технологии

30.05.2018
Первой стадией химической переработки урансодержащего сырья обычно является процесс, который состоит в переводе одного или нескольких компонентов из массы твердого рудного материала, находящегося в виде тонкоразмолотых частиц, в жидкий растворитель, в качестве которого в урановой технологии обычно используются водные растворы минеральных кислот или соды. Извлечение растворимой составной части твердого материала водными растворами называют выщелачиванием.

В последнее время стали известны попытки полностью исключить водное выщелачивание, заменив водный раствор органическим растворителем. Однако работы в этом направлении не вышли еще из стадии укрупненных испытаний.

Выщелачивание часто складывается из двух последовательных операций: химического действия растворителя на соединения компонентов (уран и ряд примесей) в твердом материале с образованием растворимых соединений и последующего растворения образовавшихся соединений в растворителе. В ряде других случаев, когда руда содержит легко растворимые минералы, выщелачивание является процессом непосредственного перехода этих соединений в раствор. Эти процессы происходят в условиях существования гетерогенной системы, образованной твердым материалом и растворителем, смесь которых называют пульпой.

Различные условия и способы выщелачивания по-разному влияют на скорость и степень извлечения урана из твердого материала.

Процесс растворения в урановой технологии чаще всего проводится в аппаратах с механическим или пневматическим (воздушным) перемешиванием. В отдельных случаях выщелачивание удобно вести просачиванием растворителя через слой твердого материала, используя для этого аппараты с фильтрующим днищем (перколяторы). Иногда предлагается применять метод извлечения урана из рудного сырья, основанный на непосредственном смешении рудного материала с концентрированной кислотой. Полученную массу после длительного выдерживания обрабатывают водой, в которую переходят растворимые компоненты.

В последнее время всеобщее внимание привлекают методы проведения выщелачивания под давлением (автоклавное выщелачивание) и во взвешенном слое дисперсного твердого материала. Опубликовано значительное количество работ, посвященных изучению процесса выщелачивания урансодержащих материалов. Однако при этом чаще всего приводятся только результаты технологического опробования для руд различного типа или рассматривается химизм выщелачивания, в то время как сам процесс и его аппаратурное оформление описаны очень мало. Очевидно, это можно объяснить тем, что практика выщелачивания урановых руд подобна обычным процессам переработки руд цветных металлов.

При анализе процессов выщелачивания в урановой технологии, безусловно, могут быть использованы известные результаты исследований, посвященных изучению общих вопросов растворения твердых тел в жидкостях.

Среди работ, посвященных использованию выщелачивания в гидрометаллургии редких элементов, наибольший интерес представляют труды Плаксина.

Теоретические основы и закономерности гидрометаллургического процесса растворения дисперсного твердого вещества рассматривает Доливо-Добровольский.

Интересные результаты получены недавно Дин Вэйем при изучении кинетики растворения твердого тела в условиях механического перемешивания. Кинетику растворения природных солей в условиях вынужденной конвекции изучал Здановский.

Вопросу о применении гидродинамики в кинетике растворения твердых частиц посвящены исследования Аксельруда. Изучением гидродинамики и массопередачи при растворении некоторых природных солей во взвешенном слое занимался Вертешев.

Теории процесса растворения твердых тел в жидкостях большое внимание уделяется в монографии Левина.

Рассмотрению особенностей проведения процесса выщелачивания в различных условиях посвящено несколько докладов на международных конференциях по использованию атомной энергии в мирных целях.