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

АННОТАЦИЯ

В статье изложено результаты научно-исследовательских работ по влиянию депрессирующих примесей при сорбционном извлечении урана. Это доказывается тем, что сорбция сульфатных комплекса железа анионитом BO020 представляет определенный интерес, так как концентрация железа в растворе при сернокислотном выщелачивании урановых руд обычно значительно превышает концентрацию урана. Также имеется информация о аналитическом способе исследование влияние железа на процесс сорбции урана в продуктивных растворах подземного выщелачивания и их решение при сорбционном извлечении урана. Кроме того, исследовано изотермы сорбции урана на анионите BO020 при содержании трехвалентного железа в растворе.    

ABSTRACT

The article presents the results of research work on the influence of depressing impurities in the sorption extraction of uranium. It is proved by the fact that the sorption of sulfate complexes of iron by BO020 anionite is of certain interest, since the concentration of iron in solution during sulfuric acid leaching of uranium ores is usually much higher than the concentration of uranium. There is also information about analytical method of investigation of iron influence on uranium sorption process in productive solutions of underground leaching and their solution in uranium sorption recovery. In addition, the isotherms of uranium sorption on anionite BO020 at the content of trivalent iron in the solution are investigated

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

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

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 [1, c.5]. 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 [2, c.8]. Следует особо обратить внимание на сильно выраженное депрессирующее влияние сульфат-ионов, поскольку при многократном оборачивании сернокислых растворов в цикле наземной переработки и подземное выщелачивание наблюдается их накопление (до 50-100 г/л) в зависимости от содержания в перерабатываемых рудах компонентов, образующих растворимые сульфатные соли, например щелочных металлов, магния, алюминия, железа, марганца и других примесей [3, c.60, 4, c.80].

При подземное выщелачивание урана минералов железа II и III валентности вместе с ураном переходит в сернокислый раствор по следующим реакциям [2, c. 60]:

UO₃ + H₂SO₄ → U₂SO₄ + H₂O

Fe₂O₃+ H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

FeO+ H₂SO₄ → FeSO₄ + 3H₂O

При этом наблюдается увеличение содержания трехвалентного железа при многократной циркуляции серной кислоты между поверхностными и подземными комплексами. Ионы двухвалентного железа не сорбируются при сорбции урана в анионитах, а ионы трехвалентного железа является депрессором при сорбцию урана. Сорбция сульфатных комплекса в железа анионитом BO020 представляет определенный интерес, так как концентрация железа в растворе при сернокислотном выщелачивании урановых руд обычно значительно превышает  концентрацию урана [5, c. 16]. Насыщение анионита железом изучалось в равновесных условиях в сернокислых растворах при pH=1,2 и концентрации сульфат-ионов. Железо вводилось в раствор в виде железоаммонийных кварцов. Результаты опытов приводятся на таблице 1 и рис.1.

Таблица 1

Зависимость емкости анионита BO020 ту от концентрации его в растворе

Как видно из табл. 1 в изучаемой системе анионит BO020 дает невысокие емкости по железу. Даже при содержании железа в растворе 18 г/л емкость анионита по железу равна только 4 мг/г.

Рисунок 1. Изотермы фосфора, железа, алюминия сорбции марганца на анионит BO020

Влияние железа на сорбцию урана представлено на  рис.2.

Рисунок 2. Изотермы сорбции урана на анионите BO020 при содержании трехвалентного железа в растворе: I-0 г/л, II -0,3 г/л, III-0,8 г/л

Из рис.2 видно, что сорбция урана анионитом BO020 понижается с увеличением концентрации железа в растворе.

Увеличение концентрации железа в растворе с 0,3 до 0,8 г/л практически не сказывается на сорбцию урана [6, c.5]. Так, в отсутствия железа при концентрации урана в растворе 0,200 г/л емкость анионита по урану составляет 90 мг/г, а в присутствии железа в количестве 0,3 и 0,8 г/л емкость анионита по урану равна 83-84 мг/г. С увеличением концентрации урана в растворе сорбция железа анионитом уменьшается.

Заключение

Так, содержание железа в анионите при концентрации его в растворе 0,3 г/л уменьшается с 1,45 мг/г до 0,7 мг/г при повышении содержания урана в растворе с 0,005 г/л до 0,200 г/л. Следовательно, увеличение концентрации урана в растворе препятствует сорбции железа анионитом BO020.

Список литературы:

1. G. Eshonova, I. Razhabboev, Kadirova Z., Sh. Daminova, A. Koldarov, M. Atamuratova, U. Sharafutdinov. 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.
2. U. Sharafutdinov, I. Razhabboev, Z. Kadirova, Sh. Daminova, A. Koldarov, M. Atamuratova. Simultaneous ion-exchange sorption of uranium with concomitant impurities. 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.
3. Ражаббоев И.М., Шарафутдинов У.З., Остонов О.И., Нурмуротова Ш.О. Исследования влияния хлорид-ионов в процессе сорбции и десорбции урана // Universum: технические науки. – Москва, 2021. ‒ №3. – С. 64-67 (02.00.00; №1).
4. Титова С.В. Разработка технологии сорбционного извлечения урана из сульфатно-хлоридных растворов скважинного подземного выщелачивания Автореферат. Eкатеринбург 2018. С. 80-81.
5. Хужамов У.У., Каримов У.Х. Анализ способов перереботки урановых руд и практика переработки урановых руд за рубежом. Academy Научно-методический журнали. №1 (12), 2020. - С. 16-19.
6. 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).