¹д.т.н. Зеленин В.И., ²Садуакасова А.Т., ²д.т.н. Самойлов В.И.,

²к.т.н. Куленова Н.А., ¹Зяпаева Т.А.

¹Уральский Федеральный университет им. Первого Президента России

Б.Н. Ельцина, Россия

²Восточно-Казахстанский государственный технический университет

им. Д. Серикбаева, Казахстан

Способ извлечения урана из имитата морской воды

с применением модифицированного шунгита

В настоящее время в гидрометаллургии урана, а также в технологии подземного выщелачивания урана широко распространена сорбционная технология его извлечения из растворов со стадии выщелачивания рудного сырья [1]. Данный метод извлечения урана целесообразно применять и для извлечения его из урансодержащего гидроминерального сырья – океанической, морской, озёрной, подземной вод. Содержание урана в данном сырье варьируется от первых десятков мкг/дм³ до десятков мг/дм³ [2].

На сегодняшний день в ряде работ [3] приведены сведения об использовании неорганических и органических сорбентов для сорбции урана при отработке урансодержащего рудного и гидроминерального сырья.

Ионообменные свойства также проявляют гидроксиды циркония, ванадия, титана, магния, никеля, кобальта, кадмия, меди, цинка, полученные осаждением из растворов, а также смешанные гидроксиды, полученные, например, совместным осаждением из растворов гидроксидов меди и никеля [3].

В работах [4, 5] описана возможность извлечения урана разбавленных растворов и природных вод с использованием в качестве сорбентов гидроксидсодержащих материалов. Преимуществом неорганических сорбентов перед ионообменными смолами является их селективность по отношению к урану при сорбции из разбавленных растворов с высоким солесодержанием. Общим недостатком считается невысокая сорбционная ёмкость.

Авторы работы [6] предложили применять для извлечения урана из морской воды смешанный гидроксид меди и никеля. Данный продукт был получен замораживанием геля гидроксидов. Однако указанный ионит имеет недостаток в виде относительно низкой степени извлечения урана и относительно малой концентрации урана в ионите по окончании процесса сорбции.

В данной работе решалась задача получения сорбента, позволяющего повысить степень извлечения урана в сорбент и получить более концентрированный по урану ионит по окончании процесса сорбции.

Для проведения данных исследований был приготовлен имитат морской воды путём приготовления водного раствора солей урана, щелочных и щелочноземельных металлов. Концентрация урана в данном растворе составляла 5 мг/дм³.

В ходе исследований для сорбции урана из имитата морской воды были получены гранулы гидроксидсодержащего материала, представляющего собой смесь шунгита, гидроксида меди, гидроксида никеля в массовом соотношении 16 : 1 : 4.

При получении указанного сорбента был использован шунгит месторождения Коксу (Алматинская область, Казахстан) крупностью -0,1 мм, химический состав которого представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав Коксуского шунгита, % масс

Компонент	C	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	CaO	Na2O	K2O
Содержание	10,0	60,0	10,0	6,0÷8,0	1,5÷2,5	5,0÷15,0	0,5÷0,6	2,5÷3,0

Гранулирование сорбента производили известным методом экструзии смеси шунгита, гидроксида меди, гидроксида никеля в массовом соотношении 16 : 1 : 4.

Соотношение гидроксидов меди и никеля взято согласно данным [6]. Содержание гидроксидов в смеси с шунгитом определено как минимально достаточное для получения механически прочных гранул.

Испытание полученного сорбента проводили в условиях, аналогичных условиям испытания сорбента гранулированного замораживанием геля меди и никеля [6].

Результаты проведённого опыта по сорбции урана показаны в таблице 2. Также для сравнения в таблице 2 представлены результаты работы [6].

Из данных, представленных в таблице 3 видно, что извлечение с использованием данного продукта модификации из имитата морской воды составило ~85 %. При этом был получен концентрат, содержащий около 4 % урана.

Таблица 2 – Сравнительные данные по сорбции урана из имитата морской воды сорбентом из смеси шунгита и гидроксидов меди и никеля и смешанным гидроксидом меди и никеля

№ опы-та	Сорбент	СU в исход-ном р-ре, мг/дм^3	Ско-рость фильт-рации, м/час	Высота слоя сор-бента, мм	V раст-вора, пропу-щенно-го че-рез ко-лонку, дм^3	Обмен-ная ёмкость, мг/г	Сте-пень извлече-ния урана из раст-вора, %	Элюент	Весовое отно-шение элюент/ сорбент при 90 %-ном вымы-вании урана	Нали-чие ве-щества сорбен-та в фильт-рате
1	Смешан-ный гидрок-сид меди и никеля	5,0	1,5	3,0	10,0	37,0	64,91	1M Na2CO3	100:1	нет
2	Смесь шунги-та и гидрок-сидов меди и никеля	5,0	1,5	3,0	10,0	39,7	84,92	1M Na2CO3	100:1	нет

Как видно из данных, представленных в таблице 2, полная динамическая обменная ёмкость сорбента из смеси шунгита и гидроксидов меди и никеля выше, чем у смешанного гидроксида меди и никеля. В результате испытания получен 3,97 %-ный по урану концентрат. Степень извлечения урана из раствора полученным на основе шунгита и гидроксидов меди и никеля сорбентом оказалась выше, чем в при использовании смешанного гидроксида меди и никеля в 1,3 раза. Десорбция сорбированного урана осуществляется практически полностью (>90%) при одинаковом массовом соотношении элюент и сорбент.

Литература

1. Тураев Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана: Учебное пособие для вузов. – М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, 2005. – 407 с.

2. Самойлов В.И., Садуакасова А.Т. Гидроминеральное урансодержащее сырьё // Горный информационноаналитический бюллетень. 2015 г. № 15. С. 96–104.

3. Садуакасова А.Т., Самойлов В.И., Зеленин В.И. Сорбенты, применяемые в химико-металлургических технологиях извлечения урана // Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов. Материалы XII Международной научной конференции. – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2015. – Т. 3. – С. 224-230.

4. Ласкорин Б.Н., Метальников С.С., Смолина Г.И. Извлечение урана из природных вод // Атомная энергия. 1977. № 43. Вып. 6. С. 472-476.

5. Андрианов А.М. и др. Сорбция урана промышленным образцом гидроокиси титана // Радиохимия. 1977. № 19. Вып. 6. С. 784-786.

6. Авторское свидетельство SU 1349288 от 02.01.86 г.