ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЕ АЛЮМИНИЯ НА ПРОЦЕСС СОРБЦИЯ УРАНА В ПРОДУКТИВНЫХ РАСТВОРАХ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

АННОТАЦИЯ

При сорбционном извлечении урана на анионитах сопутствующие ему примеси ведут себя неодинаково. Так, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, а также ионы двухвалентной меди, железа, кобальта и марганца не сорбируются и являются балластными примесями. Ряд анионов, напротив, хорошо сорбируется на анионитах, составляя конкуренцию извлекаемым ионам урана. К ним относятся анионы сульфата, нитрата, хлорида, фторида и фосфата. Эти анионы относят к разряду депрессирующих примесей.

ABSTRACT

During the sorption extraction of uranium on anion exchangers, the impurities accompanying it behave differently. Thus, cations of alkali and alkaline earth metals, as well as ions of divalent copper, iron, cobalt and manganese are not sorbed and are ballast impurities. A number of anions, on the contrary, are well sorbed on anion exchangers, competing with the extracted uranium ions. These include sulfate, nitrate, chloride, fluoride and phosphate anions. These anions are classified as depressant impurities.

Ключевые слова: уран, подземное выщелачивание, депрессанты, алюминий, сорбция, анионит, емкость, раствор, изотерма.

Keywords: uranium, underground leaching, depressants, aluminum, sorption, anion exchanger, capacity, solution, isotherm.

Продуктивный раствор после подземного выщелачивания содержит шестивалентный уран. Современная теория предусматривает существование ряда взаимосвязанных аква и ацидокомплексов, пространственное расположение лигандов в которых предопределяет эффективность процессов сорбции, элюирования или экстракции. Методами спектрофотомерии, ионного обмена и экстракции определен состав различных комплексных ионов для шестивалентного урана и рассчитаны константы образо­вания этих ионов, которые с учетом точности определения различ­ными методами составляют: K₁= 5,0÷6,5 для катионов уранила, K₂=50÷96 для нейтральной молекулы уранилсульфата, К₃=350÷900 для аниона уранилдисульфата и K₄=2500 для аннона уранилтрисульфата [1].

При выщелачивании урана серной кислотой наблюдается частичное растворение многих компонентов рудовмещающих пород, из-за чего много примесей попадает в продуктивный раствор вместе с ураном.

В связи с наличием в руде определенного количества четырехвалентного урана для его окисления в растворы вводят окислители, среди которых процессе подземного выщелачивание применяют трехвалентное железо, хлорат натрия или калия и некоторые другие [2]. Добавка окислителя для руд с повышенным содержанием четырехвалентного урана не всегда обязательна.

При сорбционном извлечении урана на анионитах сопутствующие ему примеси ведут себя неодинаково. Так, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, а также ионы двухвалентной меди, железа, кобальта и марганца не сорбируются и являются балластными примесями. Ряд анионов, напротив, хорошо сорбируется на анионитах, составляя конкуренцию извлекаемым ионам урана, их относят к разряду депрессирующих примесей. К таким относятся анионы сульфата, нитрата, хлорида, фторида и фосфата. И, наконец, существуют ионы с повышенным сродством к сильноосновным анионитам, которые, накапливаясь со временем в анионитах, отравляют их, т. е. лишают их способности поглощать полезные компоненты, в частности уран [3].

Сорбцию урана и сопутствующих примесей изучали по изотермам сорбции. Концентрацию ионов металлов определяли с использованием оптического эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES, iCAP Pro, Thermo Fisher, США), pH корректировали с помощью pH-метра (Mettler Toledo, SevenEasy, Китай) и концентрацию анионов измеряли с помощью ионной хроматографии (IONUS, Мембрапуре, Германия).

При изучении сорбции алюминия анионитом, как и в случае сорбции марганца [4], из-за отсутствия алюминия в растворах в виде анионов следует ожидать невысоких емкостей ионита по нему. Результаты опытов по сорбции алюминия анионитом BO-020 приводятся в таблице.

Таблица 1.

Зависимость емкости анионита BO-020 по алюминию от равновесной концентрация алюминия в растворе

Как видно из таблицы, даже при довольно высокой равновесной концентрации алюминия в растворе 2 г/л. анионит BO-020 довольно слабо сорбирует алюминий и емкость анионита BO-020 довольно слабо сорбирует алюминий и емкость смолы равна только 0,47 мг/г.

Рисунок 1. Изотермы сорбции урана на анионите BO-020 при содержании алюминия в растворе: I-0 г/л, II -0,3 г/л, III-1 г/л

Как видно из рисунка что присутствие иона алюминия в растворе количестве   0,3 г/л снижает емкость анионита BO-020 по урану. При повышении концентрации иона алюминия в растворе до 1 г/л емкости анионита   по   урану повышаются. Наличие урана в растворе снижает емкость анионита по алюминию, так, с увеличением содержания урана в растворе с 0,005  г/л до 0,150 г/л емкость смолы по алюминию уменьшается с 0,2 мг/г до 0,06 мг/г.

Изучена сорбция урана и ионов алюминия анионитом ВО-020 из сернокислых растворов при pH =1,2 в системе компонент - анионит. Ионы алюминия, сорбируются анионитом ВО020 в незначительных количествах. Емкость анионита равна 0,47 мг/г. Алюминий, при концентрации его в растворе 0,3 г/л снижает емкость анионита по урану на 10%, а при концентрации 1,0 г/л увеличивает емкость анионита по урану на 12%.

Список литературы:

1. Аликулов Ш.Ш., Курбанов М.А., Шарафутдинов У.З., Ражаббоев И.М., Юлдашев Ш.Ш. Исследования поведения кремнезема и органики в продуктивных растворах подземного выщелачивания урана и их влияния на процесс сорбции урана. Универсум: технические науки. – Москва, 2023. ‒ №2 (4) – С. 22-27.
2. Шарафутдинов У.З., Ражаббоев И.М., Эшонова Г.А., Юлдашев Ш.Ш. Исследования влияния фосфат ионов на процесс получение урана. Универсум: технические науки. – Москва, 2023. ‒ №7 (4) –с.5-9. (02.00.00; №1).
3. Шарафутдинов У.З., Ражаббоев И.М., Эшонова Г., А., Журакулов А.Р. Исследования влияния нитрат ионов на процесс получение урана. Универсум: технические науки. – Москва, 2023. ‒ №5 (110) – С. 22-27.
4. Eshonova G., Razhabboev I., Kadirova Z., Daminova Sh., Koldarov A., Atamuratova M., Sharafutdinov U. Modeling of competitive sorption of uranium by the BO020 anion-exchange resin. E3S Web Conf. Volume 417, 2023. III International Conference on Geotechnology, Mining and Rational Use of Natural Resources (GEOTECH-2023).      https://doi.org/10.1051/e3sconf/202341702019.