6.8 Карбонаттық ерітінділер мен қоймалжыннан уранды бөліп алу үшін ион алмасу шайырларын қолдану

Амберлит IRA-400, Дауэкс-1. АВ-17, AM, АМП және ВП-1 АХп типті күшті негізді аниониттерді карбонаттык ерітінділерден, сондай-ақ қоймалжыннан уранды сорбциялау үшін табысты қолдануға болады.

Сорбциялау үрдісі карбонаттық ерітіндіден - [UO₂(CO₃)₃]⁴анионы шайырының ион алмасулық сінірілуіне негізделген.

Сорбциялауға әсер ететін негізгі факторлар: уранның концентрациясы; элюирлегіш әсерін тигізуші аниондар (SO₄^2-,NO₃^-,Cl^-) концентрациясы; натрий бикарбонатының концентрациясына байланысты ортаның рН-ы және мұндағы рН-ң оптималды мәні 10÷10,5-ке тең.

Үрдістің табысты өтуі үшін, СO₃^2- сондай-ақ НСО₃^- сорбцияларының бәсекелестігін болдырмау үшін Na₂CO₃ концентрациясынын төмен болғаны жөн. Әдетте осындай талап етілетін концентрацияның шегі болып 25-50 г/л алынады, ол шайырдың уран бойынша сорбциялық сыйымдылығын аныктайды. Соданың бұндай концентрациясында шайырлар уранға байланысты белгілі-бір сұрыптылыққа ие болады және іс жүзінде ванадий, фосфор және алюминиді сіңірмейді. Уран регенерациясын NaCl-мен жүргізеді немесе NaNO₃-пен жүргізсе одан да жақсы болады.

Өнеркәсіптік масштабта карбонаттық қоймалжыннан уранды сорбциялау, американдық «Атлас» фирмасының аса ірі зауытында, сондай-ақ Моабедегі бірлескен нобай (қышқылдық және карбо­наттық) бойынша жұмыс істейтін зауытта колданылады. Моабедегі зауытта құрамындағы U₃O₈ орташа мөлшері 0,28% балшықты кен екі параллельді тізбекте карбонаттық әдіс бойынша шаймаланады және онда 30,2м³ сыйымдылықты жеті автоклавтар бар. Шаймалау ұзақтығы 3,5 атм қысымда және ауаның 28 м³/мин шығынында 6,5 сағатқа созылады. Натрий карбонатының шығыны кеннің 27 кг/т-на тең. Құмдар бөлініп алынады және классификаторда кері ағынмен жуылады. Сорбциялау бөлімінде екі тізбек орнатылған, оның әркайсысында 14 контейнерлік аппараттар бар. Әрбір аппаратта кубтік түрдегі 4 контейнер орналастырылған және оларға уран бойынша 63 кг/м³, 4,3 м³ Дауэкс-21К аниониті сиятын сыйымдылықтар қойылған. Қоймалжыңнан уранның бөлініп алынуы 99%-ды құрайды.

6.9 Ионалмасу сорбциялық үрдістеріне арналған қондырғылар

Ион алмасу үрдістерінің үнемділігі жоғарыда айтылғандай, олардың аппараттық жабдықталуына байланысты. Б.Н. Ласкорин жасаған үздіксіз сүзгілі-сорбциялау әдісінің табысты қолданылуы, көбінесе оның аппаратуралық табысты жабдықталуында. Бұл бұрыннан қолданылып жүрген «сүзу», «контейнерлік» типті үздіксіз әрекеттегі сорбциялау құбырлары, сорбенттің псевдосұйытылған қабаты бар құбырлар, «Инфилко» типтес құбырлары бар технологиялармен салыстырғанда алдыға карай басқан қадам болды.

Алайда инженерлер гидрометаллургиялық қайта өндеу объектілерін есепке алып, жаңа жобалар ұсынды. Қазақстанда КРИМЗ типті табақшаларды тарататын пульсациялы құбырлар жасалынды, олар кейбір жағдайларда (коймалжындардың орташа қышқылдығы мен жылдам үрдістерін) шайырдың аз жүктелуі кезінде жоғары меншікті өнімділікті және аппараттардың төмен көлемділігін қамтамасыз етеді. Бұдан баска оларда оның пайдалануын нығайтатын дренажды торлар жоқ.

Концентрленген ерітіділердің қайта өнделуі және шайырлардың регенерациясы үшін және бірқатар өндірістерде тұтас шайыр кабатты пневмопульсациялы құбырларды қолданды. Бұл иониттің қысымды бағаны бар КНСПР типті құбырлар.

6.20-сурет. КНСПР типті құбыр.

Сорбенттің өлшенген қабаты және КРИМЗ таратқыш табақтары бар барабанды-шнекті транспорттық пневмосақиналы кұбырлар ПСК-Т өндіріске ұсынылды. КНСПР құбырларын тіпті шайыр мен коймалжынның тығыздықтары бірдей болса да қолдана береді. Алайда бұлардың кемшілігі ионит қабаты астында орналаскан, дренаж­ды жүйенің колданылуының кажеттілігінде. ПСК-Т-тың қолданылуы қарапайым, иониттін аз жүктелуін талап етеді, бірақ бұлардын жақсы жұмыс істеуі үшін қоймалжын мен шайырдың тығыздықтары әр түрлі болуы керек, яғни сорбент ерітіндіде не батып, не қалқып жүруі керек. Әрине, ПСК-Т тек сұйық қоймалжындарды қайта өндеуге ғана арналған, оның өзінде де едәуір кемшіліктер болады.

Осыған сәйкес, уранның ион алмасу технологиясына арналған кондырғыларды дамыту тенденциясының иегізі - «пачук» типтес үздіксіз аппараттарды, сондай-ақ тұтас шайыр қабатты сорбенттер кұбырын және өлшенген ионит қабаты бар әр түрлі пульсациялы құбырларды жасау болып табылады.

Ион алмасу үрдістері уран технологиясы дамуының маңызды кезеңі болып табылады. Мұндай үрдістердің қолданылуы тұндыру технологиясына негізделген гидрометаллургиялық әдістерді ығыстырады.

Бұрын қолданылып жүрген тұндыру технологиясының әртүрлі варианттарынан ион алмасу әдісінің артықшылықтары: уранның концентрленуінің жоғары дәрежелілігі, мысалы 0,1-ден 15-20, тіпті 30-40 г/л-ге дейін жетуі; регенераттың тазалығы және оның бай және таза урандық химиялық концентраттар алу мүмкіндіктерін туғызатын уранға байланысты сұрыптылығы; қоймалжыннын қайта өндеу үшін колданылу мүмкіндігі.

Осындай үлгідегі, жоғары экономикалық әдіс жоғары сапалы өнім алуға мүмкіндік береді.