1. Вытеснительный способ десорбции (Элюэкс-процесс)

Сущность способа заключается в вытеснении из зерна анионита ионов уранилтрисульфата подходящими анионами – депрессорами без изменения ионной формы поглощенного компонента. В этом процессе анионом-депрессором является сульфат-ион и десорбцию урана проводят раствором серной кислоты обычно 15 %-ной концентрации.

П роцесс сорбции-десорбции является ионообменной обратимой реакцией, которая подчиняется закону действующих масс.

2. Нитратный способ десорбции

Нитратный способ также относится к классу вытеснительных способов десорбции. В отличие от сернокислотного способа, после окончания десорбции урана требуется перевод анионита в рабочую ионную форму. Сущность способа заключается в использовании для десорбции урана с насыщенных анионитов растворов азотной и серной кислот в смеси с азотнокислыми солями аммония или натрия.

3. Твердофазная десорбция урана (тфд)

Сущность твердофазной десорбции урана заключается в использовании веществ, обеспечивающих непосредственное выделение урана в твердую фазу, например, в виде кристаллов аммоний уранилтрикарбоната (АУТК) при использовании на десорбции аммиачно-карбонатных или карбонатно-сульфатных растворов.

Наряду с названными методами десорбции урана с ионообменных смол используют также:

4. Жидкофазная десорбция урана карбонатно-сульфатными растворами (Сущность способа заключается в проведении десорбции урана смесью углекислых и сернокислых солей аммония и натрия в условиях, исключающих возможность выпадения кристаллов уранил-трикарбоната аммония в процессе десорбции.);

 5. Способ конверсии (При сорбции урана из сернокислых сред уран в зерне анионита находится преимущественно в виде уранилтрисульфатного комплекса. При обработке насыщенного анионита концентрированными растворами хлоридов или нитратов уран в фазе анионита переходит в неустойчивые хлоридные или нитратные комплексы, которые легко вымываются водой (хлоридные комплексы) или слабым раствором азотной кислоты (нитратные комплексы).

6. Экстракционная десорбция урана (эд – процесс)

Это обработка ионита органическими растворами экстрагентов , при которой уран переходит из ионита в жидкий экстрагент, т.е. в совмещении процессов десорбции урана с ионита и экстракционного концентрирования в одном процессе. Предлагается использовать растворы экстрагентов Д2ЭГФК (ди-2-этилгексил-фосфорная кислота), ТАА (триалкиламин), ТБФ (трибутилфосфат) или синергентных смесей в керосине в присутствии слабых растворов серной или азотной кислот, в зависимости от типа экстрагентов. Концентрация кислот составляет 3–5 %.

7. Процесс ионообменной десорбции (ид - процесс)

Десорбция урана проводится суспензиями ионита в разбавленном растворе минерального вещества, при которой наиболее эффективно сочетаются процессы регенерации насыщенного ионита и сорбционной перечистки регенератов. При десорбции урана с насыщенных анионитов типа АМП, АМ на стадии сорбционной переработки используется суспензия слабоосновного анионита типа ЭДЭ-10п крупностью –0,3…+0,1 мм в разбавленном растворе серной кислоты (2,0–3,0 %). За счет высокой емкости анионита ЭДЭ-10п по урану (250–300 кг/т) происходит сорбционное концентрирование урана и, соответственно, перечистка.

Рис. 1 Принципиальная аппаратурная схема сорбции

Краткое описание принципа действия и оборудования для осуществления процесса сорбции

Для осуществления процесса сорбции используются следующие аппараты и устройства:

Колонна непрерывной сорбции типа КНС – 3000

Контрольные грохоты

Гидроэлеватор

Аэролифт с накопительной емкостью

Колонна непрерывной сорбции (КНС) – это цилиндрический аппарат диаметром 3 м и высотой 12,0 м, рабочий объем – 47 м куб. В верхней части колонны имеется крышка со встроенными в нее фильтрационными кассетами и загрузочный бункер. Фильтрационная поверхность кассет выполнена в виде шпальтового сита. В нижней части колонны имеется конус (зона максимального насыщения), в которую подается продуктивный раствор и выводится насыщенный ионит. Материал колонны - сталь марки 12Х18Н10Т. Оптимальная эксплуатационная скорость фильтрации раствора через колонну составляет 30 м/час.

Контрольный грохот - это аппарат для улавливания ионита, унесенного с бедными растворами. Ионит остается на контрольной сетке с размером ячейки 0.63 мм, а раствор направляется в отстойник – накопитель ПР.

 Гидроэлеватор

 Гидроэлеватор является устройством для перекачивания ионита с помощью создания перепада давления при резком увеличении скорости движения жидкости, подаваемой в гидроэлеватор под большим давлением.

Рис. 2 Принципиальная аппаратурная схема десорбции

Аппаратурное оформление ионного обмена

1. Ионообменные колонны периодического действия;

2. Напорные колонны

3. Колонны непрерывной сорбции с пневматической разгрузкой

4. Ионообменный пачук

5. Пульсационные колонны различных конструкций

6. Собционно-десорбционная колонна

Экономичность и эффективность ионообменных процессов в технологии урана неразрывно связаны с аппаратурным оформлением процессов. На смену громоздким фильтрационным и декантационным способам получения растворов для последующей сорбционной переработки, колоннам-фильтрам периодического действия, колоннам с кипящим слоем сорбента, «контейнерному» способу перемещения сорбентов пришел бесфильтрационный способ сорбции урана из пульп с применением аппаратов с постоянным перемешиванием – пачуков. Это позволило осуществить процесс сорбции в непрерывном противоточном режиме с высокой степенью автоматизации в регулировании и управлении процессом.

Разработка и внедрение в промышленную практику различного рода аппаратов колонного типа (напорные колонны, пульсационные колонны, U-образные колонны сорбции-десорбции и др.) позволили резко поднять эффективность сорбционного извлечения урана из растворов (в особенности из продуктивных растворов от подземного выщелачивания) и десорбции за счет повышения удельной производительности оборудования, внедрения приборов контроля и управления технологическим процессом, повышения уровня автоматизации.

Рис.3 Сорбционная напорная колонна

Рис. 4 Аппарат сорбционно-десорбционного концентрирования СКД 1500

Реализованная в конструкции сорбционно-десорбционной колонны (СДК) идея, позволяет проводить донасыщение в 2-х зонах:

1. за счёт использования в 1-й зоне донасыщения смеси из части десорбата и продуктивных растворов;

2. за счёт использования во 2-й зоне донасыщения десорбатов, с проведе­нием вытеснения из этой зоны продуктивных растворов растворами (де-сорбатами) с высокой концентрацией металла и низким содержанием ме­ханических взвесей.

3. Совместная работа колонн СНК-3 и СДК-1,5 позволяет получить 250-300 тонн урана в год, при этом сокращаются капитальные затраты на узле сорбции за счёт работы колонн в автоматическом режиме. При этом на выхо­де из СДК получаются товарные десорбаты с концентрацией урана 50-70 г/л.