Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ ПОДЗЕМНОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к галургии урана и может быть использовано при его извлечении из гидроминерального сырья, а также в технологии подземного выщелачивания урана из руд, в гидрометаллургии урана и при очистке сточных вод урановых производств.

В настоящее время продуктивные растворы технологии подземного выщелачивания урана из руд характеризуются концентрацией урана, составляющей десятки мг в литре [1, стр. 198-200].

Известно также, что продуктивные растворы со стадии подземного выщелачивания урана используются для сорбционного извлечения из них урана [2, стр. 158-177, 245-254.]. В процессе десорбции урана получают концентрированный по урану элюат, из которого химическими методами осаждают нерастворимое соединение урана - урановый концентрат для химико-металлургических урановых производств. Согласно данному способу извлечения урана из руд, принятому за аналог, в рудном теле бурят скважины, затем в эти скважины закачивают выщелачивающий уран раствор и после выдержки данного раствора в рудном теле откачивают его на поверхность в виде продуктивного урансодержащего раствора. Далее, из указанного раствора уран извлекают сорбцией с использованием различных ионитов, после десорбции урана с ионитов десорбирующим раствором получают концентрированный урансодержащий раствор, из которого химическими методами осаждают урановый концентрат.

Недостатками данного способа-аналога являются большие затраты на выщелачивающие реагенты и процесс выщелачивания урана из рудного тела.

Потенциальным источником урана также является гидроминеральное сырье - океаническая, озерная и подземная воды. Так, содержание урана в отдельных озерах сопоставимо с его содержанием в продуктивных растворах технологии подземного выщелачивания урана из руд [3, стр. 96-104].

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности сходных признаков является способ извлечения урана из подземной воды, принятый за прототип [4, стр. стр. 11-16], включающий сорбцию урана из подземной воды на природном сорбенте - минерале цеолите крупностью -0,1 мм, с содержанием, % масс.: 65,51 SiO₂, 14,24 Al₂O₃, 3,20 СаО, 2,83 K₂O, 2,04 Na₂O, 0,80 MgO, 0,67 Fe₂O₃. По окончании сорбции урана на цеолите насыщенный ураном сорбент отделяют от обедненной по урану подземной воды фильтрованием.

Недостатком способа-прототипа является низкое извлечение урана в сорбент.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа извлечения урана из подземной воды, обеспечивающего повышение извлечения урана в сорбент.

Технический результат от использования заявляемого изобретения состоит в повышении сорбционной емкости сорбента по урану.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. Предложен способ извлечения урана из подземной воды, включающий сорбцию урана на цеолите, отличающийся тем, что цеолит предварительно модифицируют путем нанесения на его поверхность гидроксидов меди (II) и никеля с получением массового соотношения цеолит:гидроксид меди (II):гидроксид никеля, равного 14:1:4.

Пример осуществления способа.

Способ осуществляется на обычном оборудовании с использованием цеолита крупностью -0,1 мм, содержащего, % масс.: 65,51 SiO₂, 14,24 Al₂O₃, 3,20 СаО, 2,83 K₂O, 2,04 Na₂O, 0,80 MgO, 0,67 Fe₂O₃.

Для осуществления заявляемого способа цеолит предварительно модифицировали гидроксидами меди (II) и никеля. С этой целью навеску цеолита массой 1 г помещали в стеклянный стакан. Далее в стакан приливали 1,5 см³ раствора нитратов меди (II) и никеля с концентрацией меди 43,5 г/дм³, никеля 169,5 г/дм³ и 1,5 см³ раствора едкого натра с концентрацией 400 г/дм³. Содержимое стакана непрерывно перемешивали до полного осаждения гидроксидов на поверхности цеолита. Затем раствор со стадии модификации отделяли декантацией от полученного модифицированного цеолита, который имел массовое соотношение цеолит:гидроксид меди (II):гидроксид никеля 14: 1:4. Данное соотношение обеспечивает наиболее прочное закрепление гидроксидов меди и никеля на поверхности цеолита и исключает образование взвеси самостоятельных гидроксидов в процессе сорбции урана с использованием модифицированного таким образом цеолита. Таким образом, модифицированный цеолит с указанным соотношением в нем компонентов (14:1: 4) может быть без затруднений отделен от маточного раствора со стадии сорбции фильтрованием данного раствора.

Модифицированный таким образом цеолит использовали для сорбции на нем урана из подземной воды, содержащей, в мг/дм³: 0,2463 U, 329,0 F^-, 88,0 Cl^-, 31,1 NO₃^-, 193,0 SО₄^2-, 140,3 HCO₃^-.

Для осуществления сорбции урана из подземной урансодержащей воды на модифицированном цеолите его выдерживали в стакане с данной водой 4 ч с периодическим перемешиванием воды с сорбентом. Далее насыщенный ураном модифицированный цеолит отделяли от обедненной по урану подземной воды фильтрованием. Затем измеряли объем полученного фильтрата и анализировали содержание урана в нем для расчета извлечения урана из подземной воды в модифицированный цеолит.

Результаты сорбционного извлечения урана из подземной воды на модифицированном цеолите представлены в таблице (пример 1).

Для сравнения, в таблице приведены результаты сорбции урана из подземной воды на немодифицированном цеолите (пример 2).

Как видно из таблицы, заявляемый способ извлечения урана из подземной воды обеспечивает степень извлечения урана в модифицированный цеолит 93,03% (пример 1).

Для сравнения, в таблице приведен способ извлечения урана из подземной воды с использованием немодифицированного цеолита, обеспечивающий извлечение из указанной воды в немодифицированный цеолит всего 14,96% урана (пример 2).

Таким образом, заявляемый способ в сравнении со способом-прототипом позволяет повысить извлечение урана из подземной воды примерно в 6,2 раза.

Выводы

В результате нанесения на поверхность частиц цеолита гидроксидов меди (II) и никеля модифицированный таким образом цеолит приобретает более высокую сорбционную емкость. При этом расход реагентов на модификацию цеолита согласно заявляемому способу обеспечивает получение массового соотношения цеолит:гидроксид меди (II):гидроксид никеля в модифицированном цеолите, равного 14:1:4.

Источники информации

1. Шереметьев М.Ф., Шаталов В.В., Ястребов Д.А, Головня В.А., Коноплева Л.В., Сахарова Л.И., Коломиец Д.Н., Кроткое В.В., Нестеров Ю.В. Перспективные разработки в области сорбционной технологии и оборудования для комплексной переработки продуктивных растворов подземного и кучного выщелачивания // Актуальные проблемы урановой промышленности: III международная научно-практическая конференция. Сб. докладов. Алматы: Бастау, 2005. - С. 198-200.

2. Тураев Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана. - М.: ЦНИИАТО-МИНФОРМ, 2005. - С. 158-177, С. 245-254.

3. Самойлов В.И., Садуакасова А.Т. Гидроминеральное урансодержащее сырье // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М., 2015, №6. - С. 96-104.

4. Садуакасова А.Т., Самойлов В.И., Зеленин В.И., Куленова Н.А. Исследование процесса сорбционного извлечения урана из подземной воды // i nauka bez granic - 2015. Materialy XI naukowi-praktycznej konferencji. - : «Nauka I studia», 2015. - Vol. 14. P. 11-16.