EA024748B1

EA024748B1 - Способ экстракции урана

Info

Publication number: EA024748B1
Application number: EA201590558A
Authority: EA
Inventors: Ким Энтони Дадли; Роберт Джон Самнер
Original assignee: БиЭйчПи БИЛЛИТОН ОЛИМПИК ДЭМ КОРПОРЕЙШН РТИ ЛТД.
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2016-10-31
Also published as: AU2013315355B2; CA2884546A1; ZA201501724B; CN104619868A; EA201590558A1; WO2014040136A1; EP2895633A1; EP2895633B1; AU2013315355A1; CA2884546C; HUE050117T2; CN104619868B; US20150240330A1; US9689056B2; AP2015008314A0; EP2895633A4

Abstract

В изобретении представлен способ экстракции урана из кислого содержащего уран, хлорид, железо и сульфат раствора, включающий стадии: a. обеспечение контакта раствора с органической фазой, содержащей триалкилфосфиноксид, с образованием насыщенной ураном органической фазы; b. очистка насыщенной ураном органической фазы с удалением каких-либо примесей и образованием очищенной органической фазы; c. извлечение очищенной органической фазы с помощью кислого раствора сульфата с получением водного раствора урана после извлечения и осаждение уранового продукта из водного раствора урана после извлечения.

Description

Раскрыт способ экстракции растворителем для экстракции целевого металла из содержащего хлорид раствора. Способ может применяться для экстракции урана из кислого солевого обогащенного щелока от выщелачивания, в частности щелока, содержащего высокие уровни железа и сульфата.

Предпосылки изобретения

На горно-добывающий сектор в последнее время оказывалось повышенное давление с целью минимизации потребления воды. Многие рудники находятся в отдаленных засушливых районах, где ощущается нехватка воды. Соответственно охрана и рациональное использование водных ресурсов может иметь решающее значение для обеспечения целесообразной эксплуатации рудника и, как правило, влечет за собой применение грунтовых вод и/или оборотной воды в технологических операциях. Другие рудники могут располагаться недалеко от побережья, где в качестве технологической воды может быть использована морская вода. Как следствие, технологические воды обычно по своей природе будут содержать растворенные соли, которые могут варьироваться от рудника к руднику и даже в ходе одной горной работы. В некоторых местах технологические воды могут представлять собой таковые с высокой соленостью, например свыше 100 г/л.

Технологические воды с высокой или переменной соленостью могут создать трудности в последующих операциях, в частности во время экстракции целевых металлов посредством экстракции растворителем или ионного обмена. Такое возможно вследствие недостаточности селективности по целевым металлам по сравнению с хлорид-ионами и другими растворенными примесями (такими как ионы железа). Без ограничения какой-либо теорией, возможно, что комплексы хлорида металла будут создавать большие трудности для эффективного разделения по сравнению с их сульфатными эквивалентами. В случае экстракции растворителем хлорид и другие примеси могут насыщать органическую фазу вместе с целевым металлом либо в виде элементарного иона, либо в виде хлоридных комплексов, что требует их последующего удаления. В крайнем случае, хлорид и другие примеси могут препятствовать или замедлять насыщение ураном. Более того, если соленость обогащенного щелока от выщелачивания варьируется в ходе операции выщелачивания, в ответ также может потребоваться изменение характеристик способа экстракции.

Соответственно существует необходимость в способе выделения урана из содержащих хлорид технологических вод, в котором устраняется или, по меньшей мере, частично устраняется один или несколько недостатков предшествующего уровня техники. Также существует необходимость в эффективном способе выделения урана из содержащих хлорид технологических вод, которые также содержат высокие уровни железа и сульфата.

Дополнительно существует необходимость в таком способе, который может быть легко изменен/адаптирован для обеспечения вариаций в химии технологических вод либо между промышленными предприятиями, либо на определенном промышленном предприятии с течением времени. Например, соленость технологических вод на промышленном предприятии повышается в ходе операции вследствие повторного использования технологического потока/воды, повышения солености грунтовых вод или включения альтернативного более соленого источника воды, такого как морская вода или вода из скважины.

Вышеприведенные ссылки на предпосылки создания изобретения не являются признанием того, что уровень техники образует часть общеизвестных знаний специалиста в данной области техники. Вышеприведенные ссылки также не предназначены для ограничения применения способа, раскрытого в данном документе.

Краткое изложение сущности изобретения

В первом аспекте раскрывается способ экстракции урана из кислого содержащего уран, хлорид, железо и сульфат раствора, включающий стадии

a. обеспечение контакта раствора с органической фазой, содержащей триалкилфосфиноксид, с образованием насыщенной ураном органической фазы;

b. очистка насыщенной ураном органической фазы с удалением каких-либо примесей и образованием очищенной органической фазы;

c. извлечение очищенной органической фазы с помощью раствора сульфата с получением водного раствора урана после извлечения и

4. осаждение уранового продукта из водного раствора урана после извлечения.

Кислый содержащий уран, хлорид, железо и сульфат раствор может представлять собой обогащенный щелок от выщелачивания (РЬ§), такой как щелок, образованный в результате кислотного выщелачивания урансодержащей руды или рудного концентрата. Вместо этого или дополнительно он может представлять собой содержащий обогащенный уран раствор, такой как элюат в результате предшествующего способа ионного обмена (например, способ Е1иех) или раствор после извлечения в результате предшествующего способа экстракции растворителем.

Фосфиноксиды, такие как триалкилфосфиноксиды (ТАРО), оказались хорошими экстрагентами для урана. Однако, их селективность по урану может быть низкой, что приводит в результате к ряду примесей, таких как хлорид, железо и/или цирконий, также экстрагируемым с ураном. Включение стадии очи- 1 024748 стки обеспечивает уменьшение или удаление совместно экстрагируемых примесей, посредством чего происходит минимизация примесей в водном растворе после извлечения.

ТАРО может представлять собой триоктилфосфиноксид. В одном варианте осуществления ТАРО может представлять собой тридецилфосфиноксид. В другом варианте осуществления ТАРО может представлять собой трибутилфосфиноксид.

В одном варианте осуществления экстрагент может представлять собой смесь двух или более фосфиноксидов. Примером такого экстрагента является реагент, доступный под торговым наименованием ΤΎΑΝΕΧ® 923, который содержит несколько триалкилфосфиноксидов, включающий главным образом нормальные гексильные и октильные группы.

Органическая фаза может дополнительно включать замещенный амин или его соль (далее в данном документе вместе называемые замещенный амин (соль)). Замещенный амин (соль) может представлять собой соль третичного амина или четвертичного амина. Примером подходящего третичного амина является три(С8-С10)амин, коммерчески доступный как А1ат1пе®336. Примером соли четвертичного амина является три(С8-С18)аммония хлорид, коммерчески доступный как А1ас|иа1®336.

Концентрация хлорида в содержащем уран, хлорид, железо и сульфат кислом растворе может составлять вплоть до 100 г/л или более. Однако в большинстве вариантов осуществления концентрация хлорида составляет минимум 5 г/л.

Концентрация железа в содержащем уран, хлорид, железо и сульфат кислом растворе может составлять вплоть до 50 г/л или более. Однако, в большинстве вариантов осуществления концентрация железа составляет минимум 1 г/л, например минимум 5 г/л. Железо может частично или полностью присутствовать в форме железа(111). Химический состав железа не требует модификаций (например, посредством восстановления трехвалентного железа до двухвалентного железа) перед экстракцией, в отличие от существовавших ранее способов экстракции, в которых применяют органические фазы, с помощью которых преимущественно экстрагировали железо(111), такие как ΌΕΗΡΑ (ди(2-этилгексил)фосфорная кислота).

Далее речь пойдет о применении одного или нескольких ТАРО в качестве фосфиноксидов в органической фазе.

Относительные количества ТАРО и замещенного амина (соли) могут варьироваться в зависимости от физико-химических свойств обогащенного щелока от выщелачивания. В частности, отношение ТАРО к замещенному амину (соли) может варьироваться в соответствии с уровнем примесей, в частности, солености, в обогащенном щелоке от выщелачивания. При низких концентрациях хлорида, таких как ниже приблизительно 10 г/л, предпочтительно ниже около 5 г/л, предпочтительной является экстракция урана с применением растворителя без или с относительно небольшим количеством ТАРО. По мере повышения уровня хлорида также предпочтительно повышают отношение ТАРО к замещенному амину (соли). При концентрациях хлорида выше 5 г/л молярное отношение замещенного амина (соли) к ТАРО в растворителе может составлять минимум 90:10, предпочтительно по меньшей мере 70:30. При концентрациях хлорида выше приблизительно 10, предпочтительно выше 15 г/л, более предпочтительно выше 20 г/л, предпочтительной является экстракция урана с применением растворителя, характеризующегося отношением по меньшей мере 50:50. В некоторых вариантах осуществления растворитель может не содержать или содержать относительно небольшое количество замещенного амина (соли), например растворитель может характеризоваться отношением замещенного амина (соли) к ТАРО по меньшей мере 30:70, таким как по меньшей мере 10:90. В некоторых вариантах осуществления по мере того как концентрация хлорида будет превышать 20 г/л, растворитель может содержать 100% ТАРО (то есть растворитель может не содержать замещенный амин (соль)).

С целью удаления примесей из насыщенной органической фазы ее очищают с помощью подходящего водного раствора. Раствор для очистки может представлять собой раствор на основе сульфата, такой как водный раствор на основе серной кислоты. Раствор для очистки может также включать некоторое количество целевого металла из способа экстракции растворителем, в данном случае урана, для облегчения процесса очистки. Концентрация кислоты может варьироваться от 0,1 до 1,0М. В некоторых вариантах осуществления концентрация кислоты составляла по меньшей мере 0,5М. Стадия очистки предпочтительно приводит в результате к существенному удалению хлорида. Также в результате она может приводить к существенному удалению растворенных ионных частиц, таких как ионы трехвалентного железа и другие ионы. С целью облегчения процесса очистки может быть необходима корректировка рН раствора для очистки.

Затем очищенную органическую фазу извлекают с применением кислого раствора сульфата с целью получения водного раствора урана после извлечения. Раствор сульфата может представлять собой концентрированный раствор сульфата. Концентрация сульфата может составлять более 1М. Концентрация сульфата может составлять вплоть до 4М. С целью получения концентрированного раствора сульфата раствор для извлечения может быть образован посредством растворения высокорастворимой сульфатной соли. В одном варианте осуществления раствор для извлечения представляет собой раствор сульфата аммония. В другом варианте осуществления раствор для извлечения представляет собой раствор сульфа- 2 024748 та натрия. Оказалось, что раствор сульфата аммония является более эффективным, чем сульфат натрия в качестве раствора для извлечения вследствие его более высокой растворимости и, следовательно, более высокой концентрации сульфата, образованного в результате его растворения. Концентрация сульфата аммония может соответствовать насыщению (например, до 3,7М). В одном варианте осуществления концентрация сульфата аммония может составлять по меньшей мере 2М, например, по меньшей мере 3М. Показатель рН раствора для извлечения может составлять менее 5. Показатель рН могут регулировать от 2 до 5.

После стадии извлечения может следовать стадия промывки. Стадия промывки может предусматривать обработку водного раствора урана после извлечения с помощью кислого промывного раствора. Кислый промывной раствор может содержать раствор серной кислоты. Раствор серной кислоты может характеризоваться концентрацией 0,1-1,0М. В некоторых вариантах осуществления концентрация кислоты составляла по меньшей мере 0,5М.

После извлечения (необязательно промытый) водный раствор урана обрабатывают с осаждением уранового продукта из него. Урановый продукт может представлять собой диуранат, такой как диуранат аммония (Αϋϋ) или диуранат натрия (δΌυ), в зависимости от используемого раствора для извлечения. Осаждение осуществляют с применением традиционных способов, например с помощью повышения рН водного раствора после извлечения посредством добавления аммиака с осуществлением осаждения диураната аммония. Осаждение из раствора сульфата могут также проводить с применением перекиси водорода.

Способ могут осуществлять в умеренном температурном диапазоне. Например, способ могут осуществлять при температуре вплоть до 50°С. В одном варианте осуществления способ могут осуществлять при температуре в диапазоне от 10 до 50°С. Стадии обеспечения контакта и очистки могут проводить при температуре окружающей среды. Стадию извлечения могут проводить при немного повышенной температуре, например при минимум 30°С. В одном варианте осуществления температура может составлять вплоть до 40°С.

Операция при умеренных температурах обеспечивает снижение потребления энергии и исключает необходимость в специализированном высокотемпературном оборудовании.

Способ могут осуществлять при атмосферном давлении, посредством чего устраняют необходимость в оборудовании, работающем под высоким давлением.

В одном варианте осуществления способ является непрерывным. Способ могут осуществлять в противоточном режиме. В одном варианте осуществления противоточного режима обогащенный щелок от выщелачивания, образованный в результате кислотного выщелачивания урановорудного концентрата, обрабатывают в несколько ступеней экстракции растворителем с помощью органической фазы, содержащей триалкилфосфиноксид. РЬ§ из контура выщелачивания поступает на первую ступень экстракции и последовательно проходит через ступени экстракции. После экстракции обедненный раствор рециркулируют обратно в контур выщелачивания в качестве рафината. Органическая фаза после извлечения поступает на последнюю ступень экстракции, проходит через ступени экстракции в противотоке относительно РЬ8 и выходит через первую ступень экстракции в виде насыщенной органической фазы.

Насыщенная органическая фаза затем поступает на первую ступень очистки и последовательно проходит через ступени очистки с выходом через конечную ступень очистки в виде очищенной органической фазы. Свежий водный раствор для очистки поступает на конечную ступень очистки, течет противотоком относительно органической фазы и выходит через первую ступень очистки в виде отработанного раствора для очистки.

Очищенная органическая фаза затем поступает на первую ступень извлечения и проходит последовательно через ступени извлечения с выходом в виде органической фазы после извлечения из последней ступени извлечения. Обедненный водный раствор после извлечения из процесса осаждения урана поступает на последнюю ступень извлечения, течет противотоком относительно органической фазы и выходит из первой ступени извлечения в виде насыщенного раствора после извлечения с возвращением в зону процесса осаждения.

Органическая фаза после извлечения может подвергаться стадии кондиционирования перед повторным использованием в ступени экстракции. Данная стадия кондиционирования может представлять собой дополнительный способ очистки с удалением или разбавлением уловленного раствора после извлечения из органической фазы после извлечения. Также она может представлять собой химическую корректировку органической фазы после извлечения, такую как повторное протонирование компонента на основе соли замещенного амина из органической фазы.

Во втором аспекте раскрывается способ экстракции урана из кислого солевого раствора урана, включающий стадии

c. извлечение очищенной органической фазы с помощью раствора сульфата с получением водного

- 3 024748 раствора урана после извлечения и

ά. осаждение уранового продукта из водного раствора урана после извлечения.

В третьем аспекте предусматривается способ экстракции урана из содержащего уран солевого раствора, включающий стадию обеспечения контакта раствора с органической фазой, содержащей триалкилфосфиноксид (ТАРО) и замещенный амин (соль), причем органическая фаза характеризуется отношением ТАРО к замещенному амину или соли замещенного амина, которое определяют по концентрации хлорида в солевом содержащем уран растворе.

ТАРО может представлять собой единственный или преобладающий органический экстрагент в смешанном растворителе.

При концентрациях хлорида выше 5 г/л молярное отношение замещенного амина (соли) к ТАРО в растворителе может составлять минимум 90:10, например по меньшей мере 70:30. При концентрациях хлорида выше приблизительно 15 г/л, предпочтительно выше 20 г/л, предпочтительной является экстракция урана с применением растворителя, характеризующегося отношением по меньшей мере 50:50. В некоторых вариантах осуществления растворитель может не содержать или содержать относительно небольшое количество замещенного амина (соли), например растворитель может характеризоваться отношением замещенного амина (соли) к ТАРО по меньшей мере 30:70, таким как по меньшей мере 10:90. В некоторых вариантах осуществления по мере того как концентрация хлорида будет превышать 20 г/л, растворитель может содержать 100% ТАРО (то есть растворитель может не содержать замещенный амин (соль)).

Краткое описание графических материалов

Несмотря на какие-либо другие формы, которые могут попадать в объем способа, изложенного в кратком описании, далее только в качестве примера будут описаны конкретные варианты осуществления со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых фиг. 1 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую вариант осуществления способа (примечание: на данной диаграмме мы использовали термин растворитель вместо термина органическая фаза);

фиг. 2 представляет собой диаграмму, демонстрирующую концентрации различных элементов, насыщающих ТОРО-содержащий растворитель, при различных концентрациях хлорида;

фиг. 3 представляет собой диаграмму, демонстрирующую концентрации различных элементов, насыщающих органический растворитель, содержащий ТОРО или смесь ТОРО и третичного амина, при различных концентрациях хлорида;

фиг. 4 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую % удаления элементов из насыщенного растворителя на ступенях очистки и извлечения;

фиг. 5 представляет собой диаграмму, демонстрирующую экстракцию урана (мг/л) в зависимости от концентрации хлорида (г/л) в РЬ8 для различных отношений ТАРО к третичному амину.

Подробное описание конкретных вариантов осуществления

Ссылаясь сначала на фиг. 1, технологическая схема 10 иллюстрирует первый вариант осуществления раскрытого способа экстракции растворителем. Обеспечивают контакт обогащенного щелока 12 от выщелачивания (РЬ8), который содержит растворенный уран и примеси, включающие растворенный хлорид и железо, с органической фазой 14 (растворителем), содержащей ТОРО или ТОРО/А1атше, в ступени 16 экстракции. Насыщенный растворитель 18 затем пропускают через ступень 20 очистки, где обеспечивают контакт раствора 22 для очистки на основе сульфата, например на основе серной кислоты, с насыщенным растворителем 18 и из него существенно удаляют хлорид-ионы и ионы железа. Считается, что примесные ионы экстрагируются/сольватируются органической фазой слабее, чем уран, и, следовательно, могут быть удалены при умеренных водных условиях по сравнению с ураном. Отработанный раствор 24 для очистки рециркулируют в поток 12 РЬ8. Очищенный растворитель 26 затем пропускают через ступень 28 извлечения, где обеспечивают его контакт со щелочным раствором 30 после извлечения, содержащим раствор сульфата аммония.

Уран насыщает щелочной раствор после извлечения, и насыщенный щелочной раствор 32 после извлечения подают в ступень 34 осаждения урана. Осаждение происходит за счет повышения рН водного раствора после извлечения посредством добавления аммиака с достижением рН ~7, и при этом получают урановый продукт 36, содержащий диуранат аммония. Растворитель 38 после извлечения подвергают традиционной стадии 40 обработки растворителя, на которой растворитель промывают с удалением уловленных сульфатов (из остаточного щелочного раствора после извлечения) и корректируют кислотность растворителя (то есть его повторно протонируют, если присутствует третичный амин), и обработанный обедненный растворитель возвращают на ступень 16 экстракции.

Обратимся теперь к фиг. 2, на диаграмме показаны результаты способа экстракции растворителем из первого аспекта данного раскрытия, осуществленного с применением урансодержащего РЬ8, который также содержит различные примеси. Концентрации урана, железа, хлорида, циркония и кремния, насыщающих ТОРО-содержащий растворитель, нанесены в зависимости от различных концентраций хлорида. Также для сравнения показаны соответствующие насыщения, применяемые в традиционном способе экстракции с использованием третичного амина (местоположение при 3,5 г/л С1). Традиционный спо- 4 024748 соб осуществляли с применением РЬ8 с концентрацией хлорида 3,5 г/л и экстрагент, содержащий третичный амин (А1ат1пе 336), растворенный в разбавителе для традиционной экстракции растворителем (то есть керосине 8йе118о1™). Результаты показаны в нижнем левом углу диаграммы, где концентрации урана, железа, хлорида, циркония и кремния, насыщающих растворитель, представлены посредством столбцов слева направо соответственно. Остальные группы столбцов показывают насыщения элементами из РЬ8 с концентрациями хлорида (слева направо) 3, 10, 25, 50 и 100 г/л при контакте с 0,2М ТОРО (Суапех 921) в керосине при отношении водной фазы к органической фазе 10:1.

Результаты демонстрируют, что экстракция и происходит при 0,2М ТОРО в исследуемом диапазоне (от 3 до 100 г/л). Аналогичный уровень экстракции урана из РЬ8, содержащего 25 г/л С1, достигался с применением ТОРО по сравнению с традиционным способом при концентрации хлорида 3,5 г/л. Максимальная производительность достигалась при от 25 до 50 г/л хлорида. Также из сравнения результатов очевидно, что при повышении концентрации хлорида существует зависимость между концентрацией С1, а также поглощением урана и селективностью при применении ТОРО в качестве экстрагента: селективность по урану снижается при повышении концентрации хлорида.

Обратимся теперь к фиг. 3, на данной диаграмме сравнивают селективность по урану при обеспечении контакта РЬ8 с керосином, содержащим либо ТОРО, либо смесь ТОРО/третичный амин. Средняя группа столбцов показывает (слева направо, соответственно) концентрации урана, железа, хлорида, циркония и кремния, насыщающих растворитель, при обеспечении контакта РЬ8 (содержащего 25 г/л хлорида) со смесью ТОРО/третичный амин (0,1М А1ат1пе 336 и 0,2М Суапех 921). Группа столбцов справа от нее демонстрирует равнозначные результаты при проведении экстракции с применением только ТОРО. Очевидно, что уровень селективности по урану по сравнению с железом и хлоридом значительно ниже с применением смеси ТОРО/третичный амин, чем с применением только ТОРО при данной определенной концентрации хлорида. Следовательно, предполагается, что извлечение с применением ТОРО будет упрощено по сравнению с применением смеси ТОРО/третичный амин.

Результаты свидетельствуют о том, что при относительно более низких концентрациях хлорида, предпочтительной является экстракция урана с применением растворителя, содержащего преимущественно или исключительно третичный амин, при этом при более высоких концентрациях, а также для более высокой селективности по урану, предпочтительной является экстракция с применением растворителя, содержащего преимущественно или исключительно ТОРО.

При промежуточных концентрациях хлорида (таких как от примерно 5 до 20 г/л хлорида) оптимальная экстракция и селективность достигаются посредством повышения отношения ТОРО/третичный амин с повышением концентрации хлорида.

Обратимся теперь к фиг. 4, данная диаграмма иллюстрирует долю элементов, удаленных из насыщенного растворителя во время последующих стадий очистки и извлечения. Двигаясь слева направо, представлены результаты после стадии очистки и совокупные результаты после трех ступеней извлечения соответственно.

Основной принцип для борьбы со сниженной селективностью обусловлен эффективной очисткой, которая может достигаться применением разбавленной серной кислоты в одной или нескольких ступенях. На фиг. 4 стадию очистки осуществляли с применением 1,0М раствора Н₂§0₄, и при этом предусматривали одну ступень. При одноконтактном контакте содержание железа снижали на 97,8%, а содержание хлорида снижали на 90,4%. При введении второй ступени противоточной очистки (не показана) оказалось, что общее отделение составляло 99,9% для железа и 98,4% для хлорида. Третья ступень противоточной очистки обеспечивала еще большие уровни отделения железа и хлорида с приведением к эффективности отделения 100%.

Извлечение урана осуществляли в три ступени с применением концентрированного раствора сульфата аммония (3,5М (ΝΗ₄)8Ο₄) при рН, контролируемом при 2, при этом уровень урана в органической фазе снижали до уровня ниже предела обнаружения (<1 мг/л) применяемого аналитического метода. Стандартный продукт на основе диураната аммония (АОИ) осаждали из полученного в результате щелочного раствора после извлечения посредством добавления концентрированного водного раствора аммиака (25 вес. %) с повышением рН щелочного раствора после извлечения до ~7 при контролируемой температуре 35°С.

На фиг. 5 продемонстрированы различные количества урана после экстракции, получаемые при переменном отношении третичного амина к ТАРО в органической фазе для различных значений солености РЬ8. Для каждой солености, составляющей 5, 7,5, 10, 12,5, 15, 17,5 и 20 г/л хлорида, отношение третичного амина к ТОРО варьировали от (при движении слева направо) от 100% амин до 100% ТОРО. На диаграмме показано, что при концентрации хлорида около 5 г/л экстракция урана является максимальной за счет применения 100% третичного амина в органической фазе. При концентрациях хлорида выше 5 г/л и вплоть до приблизительно 20 г/л могут достигаться хорошие показатели экстракции урана при отношении амин/ТАРО по меньшей мере 90:10 и предпочтительно по меньшей мере 70:30. С повышением концентрации хлорида в РЬ8 оптимальное отношение амин/ТАРО снижается. Для концентраций хлорида более 7,5 г/л оптимальное отношение составляет 30:70. При выше 20 г/л может применяться 100% ТАРО (то есть без амина).

- 5 024748

Примеры.

Теперь будут описаны неограничивающие примеры способа экстракции растворителем.

Сравнительный пример 1.

Осуществляли контакт кислого урансодержащего РЬ8 с концентрацией хлорида 3,5 г/л с растворителем, содержащим 0,13М А1атше 336 в керосине. Экстракцию осуществляли в 4 ступени при 70% эффективности на ступень при отношении водная фаза/органическая фаза (А:О), составляющем 8, растворитель насыщали на 49,7% максимального насыщения (как правило, от 40 до 70%), и при этом температура составляла 45°С. Общий показатель экстракции урана составлял ~97,6%.

Пример 1.

Осуществляли контакт кислого урансодержащего РЬ8 с концентрацией хлорида 25 г/л со смесью 0,1М А1атше 336 и 0,2М ТОРО в керосиновом растворителе. Экстракцию осуществляли в 4 ступени при 70% эффективности на ступень при отношении водная фаза/органическая фаза (А:О), составляющем 8, растворитель насыщали на 27,7% максимального насыщения, и при этом температура составляла 20°С. Общий показатель экстракции урана составлял ~98%. Соответственно показатель экстракции урана составляет примерно столько же, как в сравнительном примере 1, несмотря на значительно более высокий уровень хлорида и более низкую температуру, которые, как предполагается, обычно могут неблагоприятно влиять на кинетику реакции и, следовательно, степень экстракции.

Иллюстративные концентрации элементов, экстрагируемых в примере 1, приведены на фиг. 2, на которой показаны высокие уровни совместно экстрагируемых примесей, главным образом железа и хлорида.

Следует отметить, что насыщение растворителя в примере 1 (27,7%) ниже такового в сравнительном примере 1 (49,7%). Это указывает на то, что доступные участки экстракции в примере 1 превышают количество урана, доступного для экстракции. Это указывает на то, что концентрация экстрагента может быть снижена, посредством чего можно повысить долю максимального насыщения ураном и понизить экстракцию примесей, при этом все еще обеспечивая в результате приемлемую экстракцию урана.

Насыщенный растворитель затем подвергали очистке с помощью 1,0М раствора Н₂ЗО₄. При одноконтактном контакте содержание железа снижали на 97,8%, а содержание хлорида снижали на 90,4%.

Извлечение урана осуществляли в три последовательные ступени с применением концентрированного раствора сульфата аммония (3,5М (ΝΗ₄)8Ο₄) при рН, контролируемом при 2, при этом уровень урана в органической фазе снижали до уровня ниже предела обнаружения (<1 мг/л). Стандартный продукт на основе диураната аммония (АОИ) затем осаждали из полученного в результате щелочного раствора после извлечения посредством добавления концентрированного водного раствора аммиака (25 вес.%) с повышением рН щелочного раствора после извлечения до ~7 при контролируемой температуре 35°С.

Пример 2.

Осуществляли контакт кислого урансодержащего РЬ8 с концентрацией хлорида 25 г/л с 0,2М ТОРО в керосиновом растворителе. Экстракцию осуществляли в 4 ступени при 70% эффективности на ступень при отношении водная фаза/органическая фаза (А:О), составляющем 8, растворитель насыщали на 29,6% максимального насыщения, и при этом температура составляла 20°С. Общий показатель экстракции урана составлял ~97,6%. Показатель экстракции урана снова составляет примерно столько же, как в сравнительном примере 1, несмотря на значительно более высокий уровень хлорида и более низкую температуру.

Иллюстративные концентрации элементов, экстрагируемых в примере 2, приведены на фиг. 2 и 3, на которых показаны высокие уровни совместно экстрагируемых примесей, главным образом железа и хлорида. Однако, количества совместно экстрагируемых железа и хлорида были значительно ниже при определенной концентрации хлорида, когда растворитель содержал только ТОРО.

Снова по сравнению со сравнительным примером 1 более низкое насыщение растворителя в данном примере указывает на то, что концентрация экстрагента может быть снижена. Это может привести к снижению экстракции примесей и в результате все еще обеспечивать приемлемую экстракцию урана.

Преимущества раскрытого способа экстракции растворителем включают следующие.

Способ обеспечивает исключительные уровни выделения урана из РЬ8 с высокой соленостью, в частности такового, содержащего как высокие уровни хлорида, так и железа. Способ позволяет не только успешно экстрагировать уран из руды или рудного концентрата, но также позволяет эффективно выделять экстрагируемый уран из растворителя с получением конечного продукта. На сегодняшний день такой способ отсутствует либо в технологии экстракции растворителем, либо в технологии ионного обме- 6 024748 на.

Способ потенциально позволяет обеспечить переработку РЬ§ со значительным изменением состава (в частности, солености) при минимальных изменениях блоков для физических процессов и конечной технологической схемы.

Также способ успешно можно осуществлять в умеренном температурном диапазоне.

Хотя был описан ряд вариантов осуществления способа, следует понимать, что данный способ может быть осуществлен во многих других формах.

В следующей формуле изобретения и предшествующем описании, за исключением случаев, когда контекст требует иного в силу явно выраженных формулировок или необходимого включения, слово содержать и его формы, такие как содержит или содержащий, употребляются во включающем смысле, то есть для определения наличия установленных признаков, но не для исключения наличия или добавления дополнительных признаков в различных вариантах осуществления устройства и способа, раскрытых в данном документе.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ экстракции урана из кислого содержащего уран, хлорид, железо и сульфат раствора, включающий стадии:

a) обеспечение контакта указанного раствора с органической фазой, содержащей в качестве экстрагента триалкилфосфиноксид (ТАРО), с образованием насыщенной ураном органической фазы;

b) очистка насыщенной ураном органической фазы с удалением примесей и образованием очищенной органической фазы;

c) извлечение урана из очищенной органической фазы с помощью кислого раствора сульфата с получением водного раствора урана после извлечения и

б) осаждение уранового продукта из водного раствора урана после извлечения.
2. Способ по п.1, при котором триалкилфосфиноксид представляет собой триоктилфосфиноксид.
3. Способ по п.1 или 2, при котором органическая фаза дополнительно включает замещенный амин или его соль, такую как соль третичного амина или четвертичного амина.
4. Способ по п.3, при котором отношение триалкилфосфиноксида к замещенному амину или его соли варьируют в соответствии с уровнем примесей или солености в кислом содержащем уран и хлорид растворе.
5. Способ по п.3, при котором отношение триалкилфосфиноксида к замещенному амину или его соли повышается с повышением солености в кислом содержащем уран и хлорид растворе.
6. Способ по п.4, при котором при концентрациях хлорида выше 5 г/л молярное отношение замещенного амина или его соли к ТАРО в растворителе составляет максимум 90:10, предпочтительно максимум 70:30.
7. Способ по п.4, при котором при концентрациях хлорида выше 10 г/л отношение замещенного амина или его соли к ТАРО в растворителе составляет по меньшей мере 50:50.
8. Способ по п.4, при котором при концентрациях хлорида выше 20 г/л растворитель не содержит замещенный амин или его соль.
9. Способ по любому предыдущему пункту, при котором раствор для очистки представляет собой раствор на основе сульфата, такой как водный раствор на основе серной кислоты, предпочтительно характеризующийся концентрацией кислоты от 0,1 до 1,0 М.
10. Способ по любому предыдущему пункту, при котором уран из очищенной органической фазы извлекают с применением раствора сульфата аммония или раствора сульфата натрия.
11. Способ по п.10, при котором концентрация сульфата аммония соответствует насыщению до 3,7 М.
12. Способ по любому предыдущему пункту, при котором способ осуществляют при температуре вплоть до 50°С.
13. Способ по любому предыдущему пункту, при котором урановый продукт представляет собой диуранат аммония (АИИ).
14. Способ по любому предыдущему пункту, при котором способ осуществляют непрерывно, предпочтительно в противоточном режиме.
15. Способ экстракции урана из кислого солевого раствора урана, включающий стадии:

a) обеспечение контакта указанного раствора с органической фазой, содержащей в качестве экстрагента триалкилфосфиноксид, с образованием насыщенной ураном органической фазы;

b) очистка насыщенной ураном органической фазы с удалением примесей и образованием очищенной органической фазы;

c) извлечение урана из очищенной органической фазы с помощью кислого раствора сульфата с получением водного раствора урана после извлечения и

б) осаждение уранового продукта из водного раствора урана после извлечения.
16. Способ экстракции урана из кислого солевого содержащего уран раствора, включающий стадию

- 7 024748 обеспечения контакта раствора с органической фазой, содержащей триалкилфосфиноксид (ТАРО) в качестве экстрагента и замещенный амин или его соль, причем отношение ТАРО к замещенному амину или соли замещенного амина в органической фазе увеличивают с повышением концентрации хлорида в солевом содержащем уран растворе.