Переработка маточных растворов и промывных вод, образующихся в АУК-процессе

Утилизация маточных вод и промывных растворов в АУК-процессе имеет экономическое и экологическое значение. Усредненный состав по всем видам вод имеет следующие показатели по содержанию компонентов, в г/л:

NH₄⁺ - 80-120; CO₃^2- - 60; F^- - 50-80; U – до 0,3; Fe ~ 0,07; Ni – до 0,9 мг/л, Cr – до 1 мг/л.

рН – 8,5 – 9, 5.

Разработанная схема переработки карбонатно-фторидных маточных растворов, рис.7, предусматривает извлечение углекислого газа и аммиака с последующим возвратом их в действующий цикл, извлечение урана в виде нерастворимого пероксифторидного соединения и утилизацию фтора в виде CaF₂.

Рис.7. Аппаратурная схема переработки маточных вод АУК-процесса.

1 – маточный раствор;

2 – трубчатый испаритель;

3 – конденсатор;

4 – смесительный контур;

5 – линия оборотного раствора;

6 – реактор для декарбонизации;

7 – мерный насос; 8 – смеситель для приготовления исходного раствора; 9 – реактор для осаждения пероксифторида урана;

10 – патронный фильтр;

11 – план-фильтр; 12 – емкость для хранения раствора аммиака; 13 - емкость для хранения фильтрата; 14 – шнековый питатель;

15 – реактор-осадитель;

16 – барабанный вакуум-фильтр; 17 – абсорбер струйного типа;

Без выделения из раствора карбонатного лиганда, не удается осадить уран, т.к в ряду вытеснительной способности карбонат-ион занимает первое место. Для удаления карбонат-ионов проводят декарбонизацию термическим разложением. При этом отгоняют углекислый газ. Процесс проводят в контуре, состоящем из реактора и испарителя. Реактор имеет резиновую футеровку, а испаритель – графитовую, для предотвращения коррозии аппаратов во фторидных средах. В реакторе протекает декарбонизация, а в испарителе – отгонка аммиака и воды. При этом раствор из испарителя, имеющий кислотность 3-3,5 н возвращают в реактор на стадию декарбонизации для улучшения выделения углекислого газа. Остаточная кислотность раствора, после удаления аммиака и углекислого газа составляет 1-2 н.

Этот раствор подают на стадию осаждения урана в виде пероксифторидного соединения общей брутто-формулы UO₄^.2NH₃^.2HF. Это мелкокристаллический порошок оранжево-красного цвета, кристаллизуется в моноклинной решетке. Состоит из октаэдров UO₄ с группами NH₃ и HF, размещенных в междоузельных позициях между октаэдрами. Этому соединению приписывают следующую формулу (NH₄)₂[UO₂O₂F₂].

Вторую стадию начинают с корректировки рН раствора аммиаком до 8,5-9,0, затем раствор нагревают до 318-323 К и подают перекись водорода, расход которой превышает стехиометрический ~ в 20 раз. Осадок перемешивают 1 час и выдерживают без перемешивания еще 1 час. В результате такого процесса осаждается 99% урана. Суспензию фильтруют на план-фильтре с фильтрующим элементом из нержавеющей стали с размером отверстий 0,4 мкм. После накопления осадка из 7-8 партий его удаляют из фильтра и возвращают в технологический цикл. Фильтрат содержит менее 1 мг/л урана. Его отправляют на дальнейшую переработку.

На третьей заключительной стадии выделяют фтор осаждением в виде CaF₂ при обработке раствора гидроксидом кальция. Осаждение проводят в реакторе, снабженным паровой рубашкой и змеевиком для охлаждения реактора. Раствор нагревают в реакторе до 353-358 К и с помощью шнекового питателя подают негашеную известь, расход которой составляет 120% от стехиометрического для образования CaF₂. За счет разогрева происходит выделение газообразного аммиака, который улавливают в адсорбере, орошаемым раствором с первой стадии процесса. Образующуюся пульпу фильтруют на барабанном вакуум-фильтре. Фильтрат содержит менее 1 мг/л U, до 10 мг/л F, менее 100 мг/л NH₄, рН ~12.

Дата добавления: 2014-01-05