Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Экстракционный метод переработки рудных растворов основан на свойстве некоторых органических растворителей (экстрагентов), не смешивающихся с водой (простые и сложные зфиры, керосиновые растворы аминов и алкилортофосфатов), образовывать с солями урана и уранила комплексы, которые затем можно реэкстраги-ровать, т. е. растворять в избытке растворителя и получать концентрированный раствор урана.
При контакте хорошо отфильтрованного и осветленного после выщелачивания урановой руды раствора уран распределяется между водной и органической фазами, и процесс можно провести в несколько стадий (несколько ступеней экстракции), так что практически весь уран будет выведен в органическую фазу, а примеси останутся в водной.
Экстракция всегда сопровождается реэкстракцией, т. е. извлечением урана из органического раствора и следующим за этим возвращением экстрагента в цикл. В качестве реэкстрагентов применяются чистая вода или слабые растворы азотной кислоты. Экстракционный метод привлекателен высокой емкостью экстрагента по урану, большей селективностью и глубиной извлечения урана (в пределе до 99,7%), высокой скоростью рециркуляции экстрагента и его дешевизной по сравнению с сорбентами. Экстракция всегда осуществляется с помощью жидкостей, что позволяет легче автоматизировать процессы.
Экстракционный метод — конкурент сорбционно-осадительной технологии, и в ряде случаев его предпочитают сорбционному ме-
Рис. 6.11. Пульсационная экстракционная колонна с насадкой КРИМЗ:
/ — стержень подвески; 2 — гайка; 3, 7 — распределители подачи раствора и экстрагента; 4,8 — отстойные зоны; 5 — иасадка КРИМЗ; 6 — опорная решетка; 9 — распределение втулки; т. ф. — тяжелая фракция; л. ф. — легкая фракция
тоду. Экстракция успешно применяется также для производства достаточно чистых концентратов урана (до 95—96% U3O8) из элюатов, полученных в сорбцион-ном процессе. Широкое применение экстракционный метод получил в технологии производства реакторно-чистых соединений урана (аффинаж).
Экстракция — основной метод, на котором в настоящее время строится промышленная тех-"^QLiL--^ нология переработки отработав-
\\TOrn пульсатора шего в я^НЫх реакторах топли-
ва. Он применяется также в процессах регенерации и очистки урана, извлекаемого из отходов его производства на различных переделах.
Интенсификация процессов сорбции и экстракции. Во всех процессах массообмена (сорбция, экстракция) их интенсификация достигается усиленным перемешиванием реагентов с помощью механических мешалок или барботажа воздухом. В последнее время в химической технологии урана все шире применяется весьма эффективный метод пульсационного перемешивания. В нем не используются вращающиеся элементы внутри аппарата. Низкочастотные (возвратно-поступательные) импульсы (от 1 до 300 колебаний в минуту) подаются на реагенты от пульсатора генератора импульсов (типа вращающегося золотникового пневматического распределителя или поршневого устройства), размещаемого вне химического реактора. Периодически создаваемые импульсы приводят в движение реагенты во всем объеме аппарата благодаря установленным дырчатым перегородкам, снабженным системой насадок или сопл (в СССР — насадок типа КРИМЗ *). Таким образом, вся масса реагентов находится в движении и непрерывно процеживается через насадки-сопла, установленные под различными углами так, чтобы создавалось наилучшее перемешивание (рис. 6.11). Пульсационная аппаратура снабжается автоматическим управлением и работает в непрерывном режиме.
* КРИМЗ — наименование составлено по начальным буквам фамилий советских изобретателей этой насадки.
Применение пульсационной аппаратуры вместо смесителей-отстойников, пачуков и т. п. позволяет существенно интенсифицировать основные процессы в технологии урана: сорбцию (в том числе из пульп), экстракцию, фильтрование суспензий и сгущение взвесей, осветление растворов, перемешивание различных сред, очистку и промывку аппаратуры, что приводит к значительному сокращению капитальных и эксплуатационных затрат.
6.13. ОСАЖДЕНИЕ, ПОЛУЧЕНИЕ СУХИХ КОНЦЕНТРАТОВ УРАНА
Метод осаждения оказался неподходящим для извлечения урана из растворов и пульп, полученных после выщелачивания. В этом процессе господствующее положение заняла сорбция, а во многих случаях — экстракция. Однако в процессе их десорбции и реэкс-тракции используются большие объемы малоконцентрированных растворов. Из них надо извлечь в виде твердого осадка концентрат урана UsO8. Лучше всего это достигается методом осаждения. Осаждение химических концентратов урана из растворов, их обезвоживание и сушка являются завершающим этапом гидрометаллургического производства природного урана. Осаждение выгодно применять также и в случае сильно разбавленных (разубоженных) маточных растворов, в которых концентрация урана может быть минимальной (не более 1—3 мг U на 1 л). В этом случае обычно применяют дешевое щелочное осаждение, при котором уран выпадает в осадок вместе с примесями.
Высокое качество (по чистоте химического концентрата) достигается при осаждении урана перекисью водорода. При действии перекиси водорода на растворы солей уранила образуется осадок дегидрата перекиси урана UO4 •2H2O, хорошо растворимый в серной кислоте. Эта реакция используется для тонкой очистки урана от ряда примесей. Она позволяет также получить высокий коэффициент извлечения урана из раствора.
