способ переработки урановой руды

Формула изобретения

Способ переработки урановой руды, включающий ее гранулирование и сульфатизацию серной кислотой в присутствии азотной кислоты, отличающийся тем, что азотную кислоту подают в количестве, необходимом для окисления сульфидов, содержащихся в урановой руде, после чего полученные гранулы подвергают термической обработке при температуре 200-300°С и выщелачиванию водой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано для извлечения урана из руд, содержащих сульфиды, в том числе упорных.

Известны способы переработки трудно вскрываемых урановых руд методами выщелачивания металлов в пачуках или автоклавах [Смирнов К.М. Разработка технологии автогенного автоклавного выщелачивания урана из упорного рудного сырья: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 2007]. При традиционном пачуковом выщелачивании серной кислотой высокое извлечение урана достигается в случае проведения процесса (температура 60-65°С, 4 часа) в присутствии диоксида марганца при расходе кислоты 205-340 кг/т руды (в пересчете на серу - 66,9 и 111 кг/т руды). Недостаток способа - высокий расход серной кислоты, что приводит к малой рентабельности процесса. Автоклавное автогенное выщелачивание проходит при расходе пирита в этом варианте 167 кг/т (серы - 89,0 кг/т руды), но позволяет отказаться от использования диоксида марганца. Его основные недостатки - дорогая аппаратура и сложность подбора конструкционного материала для автоклавов.

Известен способ непрерывной твердофазной сульфатизации руды с получением гранулированной руды, процесс альтернативный автоклавному методу [Кольцов В.Ю., Калашников А.В., Синегрибов В.А., Мельник Д.В., Батшев В.И. Твердофазная сульфатизация - альтернатива автоклавного выщелачивания окисленных руд // Современные методы комплексной переработки руд и нетрадиционного минерального сырья. Материалы международного совещания. Апатиты. 2007. Часть 2. С.425-426.].

Недостаток данного способа заключается в том, что при переработке руды, содержащей сульфиды, например пирит, в результате взаимодействия с ним серной кислоты по реакции 2FeS ₂+3H₂SO₄=Fe₂(SO₄ )₃+3H₂S+S выделяются сероводород и элементарная сера, которые не могут быть использованы для нейтрализации карбонатов и других кислотоемких минералов руды, и удаляются с отходящими газами, усложняя систему газоочистки.

Наиболее близким является способ переработки урановой руды, включающий гранулирование и сульфатизацию с серной и азотной кислотами и выщелачивание. (патент № 2207387, МПК С22В 60/02, опубликовано 27.06.2003 г.).

Недостатком данного способа является отсутствие переработки урановой руды, содержащей сульфиды.

Технический результат заключается в снижении расхода минеральных кислот для переработки руды и утилизации сульфидов.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки урановой руды, включающем гранулирование и сульфатизацию серной кислотой в присутствии азотной кислоты, подаваемой в количестве, необходимом для окисления сульфидов, содержащихся в урановой руде, полученные гранулы подвергают последующей термической обработке при температуре 200-300°С и выщелачиванию водой.

При проведении процесса переработки урановой руды, содержащей сульфиды, вместе с серной кислотой подают концентрированную азотную кислоту, которая взаимодействует с сульфидами, окисляя содержащуюся в них серу с образованием сульфатов (сульфитов) соответствующих металлов и оксидов серы, взаимодействующих с кислотоемкими компонентами руды вместо серной кислоты, что и приводит к снижению суммарного расхода кислот и утилизации сульфидов.

Способ осуществляется следующим образом.

Руду, содержащую уран и сопутствующие металлы, например ванадий, подают в барабанный гранулятор. На слой руды при вращении гранулятора подают серную и азотную кислоты. В результате происходит грануляция руды с серной кислотой в присутствии азотной кислоты с одновременным окислением содержащихся в руде сульфидов. Полученные гранулы подвергают температурной обработке при 200-300°С, предпочтительно при 250°С, что приводит к более глубокой сульфатизации руды. После чего проводят выщелачивание водой.

Пример 1.

Проведен процесс переработки урановой руды, содержащей сульфиды, в барабанном грануляторе, сульфатизирующий обжиг гранул и последующее водное выщелачивание металлов из огарка. Содержание сульфидной серы в руде 1,9%. Расход серной кислоты (100%-ной) при грануляции составил 250 кг/т руды (5,1 кг-экв/т руды). Температура сульфатизирующего обжига 250°С при времени обжига 2 ч. Водное выщелачивание вели при соотношении Т:Ж=1:2, температуре 60°С и постоянном перемешивании в течение 2 ч.

В результате выщелачивания в раствор извлечено 82% урана.

Пример 2.

Проведен процесс переработки урановой руды, содержащей сульфиды, в барабанном грануляторе, сульфатизирующий обжиг гранул и последующее водное выщелачивание металлов из огарка. Расход серной кислоты 160 кг/т (3,26 кг-экв/т руды) и азотной кислоты, расход которой рассчитан по реакции 2FeS₂+2HNO₃+4O₂=Fe ₂(SO₄)₃+H₂SO₃ +2NO, - 40 кг/т (0,64 кг-экв/т руды), т.е. в сумме 3,9 кг-экв/т руды. Температура сульфатизирующего обжига 250°С, время обжига 2 ч. Водное выщелачивание вели при соотношении Т:Ж=1:2, температуре 60°С и постоянном перемешивании в течение 2 ч.

В результате выщелачивания в раствор извлечено 88-92% урана.

Таким образом, использование азотной кислоты для разложения пирита привело к снижению расхода кислот на сульфатизацию с 5,1 (пример 1) до 3,9 кг-экв/т руды и увеличению извлечения урана при выщелачивании на 30-32%.

Пример 3.

Проведен процесс переработки урановой руды, содержащей сульфиды, в барабанном грануляторе, сульфатизирующий обжиг гранул и последующее водное выщелачивание металлов из огарка. Расход серной кислоты 160 кг/т и азотной кислоты 48 кг/т (20% избытка по реакции). Температура сульфатизирующего обжига 250°С, время обжига 2 ч. Водное выщелачивание вели при соотношении Т:Ж=1:2, температуре 60°С и постоянном перемешивании в течение 2 ч.

В результате выщелачивания в раствор извлечено 88-92% урана.

Таким образом, использование избытка азотной кислоты не приводит к увеличению извлечения урана при выщелачивании.

Пример 4.

Проведен процесс переработки урановой руды, содержащей сульфиды, в барабанном грануляторе, сульфатизирующий обжиг гранул и последующее водное выщелачивание металлов из огарка. Расход серной кислоты 150 кг/т (3,06 кг-экв) и азотной кислоты 40 кг/т (0,64 кг-экв). Температура сульфатизирующего обжига 250°С, время обжига 2 ч. Водное выщелачивание вели при соотношении Т:Ж=1:2, температуре 60°С и постоянном перемешивании в течение 2 ч.

В результате выщелачивания в раствор извлечено 88-92% урана.

Таким образом, снижение расхода серной кислоты до 150 кг/т не приводит к снижению извлечения урана при выщелачивании.

Пример 5.

Проведены процесс переработки урановой руды, содержащей сульфиды, в барабанном грануляторе, сульфатизирующий обжиг гранул и последующее водное выщелачивание металлов из огарка. Расход серной кислоты 130 кг/т (2,6 кг-экв) и азотной кислоты 40 кг/т (0,64 кг-экв). Температура сульфатизирующего обжига 250°С, время обжига 2 ч. Водное выщелачивание вели при соотношении Т:Ж=1:2, температуре 60°С и постоянном перемешивании в течение 2 ч.

В результате выщелачивания в раствор извлечено 68% урана.

Таким образом, снижение расхода серной кислоты до 130 кг/т приводит к снижению извлечения урана при выщелачивании до 68%.

Техническая эффективность предлагаемого способа переработки урансодержащего сырья заключается в том, что при его использовании достигается утилизация содержащейся в руде (сульфидах) серы, за счет чего снижается расход серной кислоты на выщелачивание руды и возрастает извлечение урана.