Исследование и разработка технологии извлечения рения из сложных нитратно-сульфатных растворов, содержащих уран и железо - Диссертация

Надежную правовую основу стратегии развития экологически чистых технологий при освоении месторождений полезных ископаемых, комплексного освоения природных богатств и переработки отходов производств обеспечивает ряд законов Республики Узбекистан, в частности Закон "Об охране природы" [2], Закон "О недрах" [1], Закон "Об отходах" [4] и др. В работах Президента Республики Узбекистан [5,7,8,9] даны основополагающие положения об организации подготовки специалистов для работы в горно-металлургической промышленности, а также намечены основные направления мирного и динамичного развития страны. Проведенными за последние годы работами по извлечению рения из растворов ПВ установлено возможность его извлечение из маточных растворов сорбции урана. Низкое насыщение анионита рением обусловлено весьма незначительной концентрацией рения (0,4 mg/l) в продуктивных растворах ПВ, от куда рений извлекается. В результате опробования технологических растворов рудников установлено, что рений концентрируется в сложных нитратно-сульфатных растворах-маточниках осаждения металла.В природе рений представлен только стабильным изотопом Re185 и долгоживущим Re187 распространенность которых (%) 37,07 и 62,93, соответственно. В ионизированном состоянии рений имеет-электронную конфигурацию, что сближает его с молибденом. Лантаноидное сжатие и близкие значения ионизации также обуславливают химическую близость рения и молибдена. По размерам атомных, ионных и орбитальных радиусов рений опять таки ближе к молибдену и далее к вольфраму и металлам группы платины, проявляя при этом сидерофильные свойства .Повышенные концентрации рения, которые могут представлять промышленный интерес для его получения выявлены во многих геологических образованиях: медно-молибденовые, медные стратиформные (медистые песчаники и сланцы), уран-молибденовые месторождения, горючие сланцы, нефть, битум и другие. По данным [19] кроме молибденита, часть рения связана с другими сульфидными минералами (пиритом), на долю которого приходится около 80% рения и лишь 17% на молибденит.В настоящее время впервые для руд медно-молибденовых месторождений Узбекистана по данным микрозондовых исследований установлены новые минералы рения: сульфид рения RES2, дисульфиды рения: CUFERES4, CUZNRES4. Кроме этих промпродуктов, дополнительным источником рения могут быть отходы переработки обогащения и металлургического передела руд, в которых рений присутствует в переделах 0,088-0,8 g/t. Молибдениты крупного месторождения Кальмакыр содержат от 700 до 1500 g/t рения; средние месторождения Сары-Чеку и Кыз-ата содержат от 300 до 600 g/t, а мелкие молибденовые месторождения Умбеты, Шаугаз - 200 g/t. На комбинате (УЗКТЖМ) рений извлекается из растворов азотнокислотного разложения сульфидного молибденового концентрата [17], а из маточных растворов получают азотные удобрения.По последним данным годовой баланс спроса - предложения на рений составляет 40 тонн, а годовой оборот его оценивается в 60 млн. долл.Поскольку рений в растворах находится в виде устойчивого аниона - перренат иона Re O4, то для извлечения рения используются только аниониты, для его отделения от примесей - как аниониты, так и катиониты. В технологии извлечения рения из растворов используются и испытываются аниониты с разными основностью, структурой и пористостью. Сильноосновные аниониты отличаются наибольшей емкостью по рению, но и более сложными условиями его десорбции. На рис.1 представлены зависимости по емкости сильноосновных анионитов по рению от кислотности (РН) нитратно-сульфатных растворов. Так, повышение концентрации нитрат - ионов от 0,1 до 3,0 mol/l приводит к уменьшению емкости анионита по рению почти в три раза.Основное преимущество использования слабоосновных анионитов в технологии извлечения рения заключается в возможности их регенерации растворами аммиака. Характерные изотермы сорбции рения из сернокислых растворов с концентрацией H2SO4 30 (а) и 100 g/l (б) некоторыми слабоосновными анионитами в сравнении с сильноосновными анионитами и амфолитами представлены на рис.7 и 8. На рис.10 представлены выходные кривые десорбции рения из анионита А-170 и (для сравнения) из анионита ВП - 14 П 10%-ным раствором NH4OH. Как уже упоминалось, слабоосновные аниониты характеризуются относительно высокой селективностью по отношению к рению. Например, при сорбции анионитом АН-21 коэффициенты разделения рения и некоторых сопутствующих примесей составили: рений/кадмий - 1,7•104, рений/цинк - 1,3•105, рений/мышьяк - 6,0•103, рений/сульфат - ион - 8,0•103.Таким образом, анализ литературных данных указывает на то, что для сорбции рения из растворов используют как сильноосновные, так и слабоосновные аниониты. При десорбции рения с сильноосновных анионитов требуется использования концентрированных кислот (азотной или соляной) а так же повышения температуры десорбции до 40-45o С.2 Кислота соляная (хлороводородная) по ГОСТ 3118-77, плотностью (1,180-1,190) g/cm3, разбавленная в соотношении 1:1 и раствор с массовой д

Оглавление

Введение

Глава 1. Основные сведения о рении

1.1 Рений Узбекистана

1.2 Сорбция сильноосновными анионитами

1.3 Сорбция слабоосновными анионитами

1.4 Выводы по данным научно- технической информации и постановка задач

Глава 2. Анализ существующих методик проведение экспериментальных работ по сорбции рения

2.1 Методика выполнения измерений массовой концентрации рения в технологических растворах

2.2 Методика исследования по сорбции рения

2.2.1 Исследование кинетики ионного обмена в статических условиях

2.2.2 Изотерма сорбции

2.2.3 Методика исследования сорбции и десорбции в динамических условиях

2.3 Проведения лабораторных исследований

2.3.1 Отбор и анализ производственных растворов для исследований

2.3.2 Выбор анионита

2.3.3 Изучение десорбции рения

2.3.4 Изучения влияния примесей- железа и урана

2.3.5 Принципиальная технологическая схема извлечения рения

2.4 Выбор и расчет аппарата для сорбции рения

Глава 3. Техника безопасности и охрана труда

3.1 Основные вредоносные факторы

3.2 Основные правила безопасности работы

3.3 Основные правила безопасности работы с серной кислотой

3.4 Основные правила безопасности работы с аммиачной водой

3.5 Производственное освещение

Глава 4. Укрепленный анализ применения анианитов для сорбции рения из растворов подземного выщелачивания

Заключение

Литература анионит рений примесь выщелачивание

Республика Узбекистан располагает практически всеми источниками минерального сырья, в том числе рений содержащего сырья. Республика Узбекистан является родиной прогрессивного метода попутной добычи рения из растворов подземного выщелачивания (ПВ) урана. [1] .

За годы независимости Республика Узбекистан превратилась в динамично развивающееся государство, продвигающийся по пути технологического прогресса.

Надежную правовую основу стратегии развития экологически чистых технологий при освоении месторождений полезных ископаемых, комплексного освоения природных богатств и переработки отходов производств обеспечивает ряд законов Республики Узбекистан, в частности Закон "Об охране природы" [2], Закон "О недрах" [1], Закон "Об отходах" [4] и др.

В работах Президента Республики Узбекистан [5,7,8,9] даны основополагающие положения об организации подготовки специалистов для работы в горно-металлургической промышленности, а также намечены основные направления мирного и динамичного развития страны.

Несмотря на богатство природных минеральных ресурсов, эффективное прогнозировании развития экономики страны невозможно без комплексного использования сырья.

На ряде месторождений выявлена закономерность выщелачивания на ряду с ураном другого ценного компонента- рения. Проведенными за последние годы работами по извлечению рения из растворов ПВ установлено возможность его извлечение из маточных растворов сорбции урана. Разработаны и внедрены на несколько рудниках технологические схемы. Общим недостатком существующих схем является низкое насыщение анионита рением и связанные с этим большой расход электроэнергии и реагентов.

Низкое насыщение анионита рением обусловлено весьма незначительной концентрацией рения (0,4 mg/l) в продуктивных растворах ПВ, от куда рений извлекается.

В результате опробования технологических растворов рудников установлено, что рений концентрируется в сложных нитратно- сульфатных растворах- маточниках осаждения металла. Концентрация рения в этих растворах достигает 2- 9 mg/l. Исследования по извлечению рения из растворов сложного солевого состава не проводились.

Актуальность работы заключается в проведении исследований по извлечению рения из сложных нитратно- сульфатных растворов- маточников осаждения металла, из которых ранее исследования рения не проводили, с получением в качестве готовой продукции перрената аммония.

Целью работы явились исследования по выбору оптимального анионита, влияния основных факторов на условия сорбции и десорбции рения и примесей с разработкой оптимальной технологической схемы. При выполнении работы решали следующие задачи: u освоение методик определения рения;

u освоения методик сорбции рения;

u изучение влияния основных факторов на процессы сорбции и десорбции рения и примесей;

u освоение методики расчета аппарата для сорбции рения;

u разработка технологической схемы;

u краткая экономическая оценка использования анионита КЭП-200.

Степень проработанности проблемы. До настоящего времени проведены исследования по сорбции рения из слабоминерализованных растворов ПВ с концентрацией рения 0,4 mg/l , причем только из маточника сорбции урана. Исследований по сорбции рения из сложных сульфатно- нитратных растворов с концентрацией рения 2-9 mg/l не проводилось. Не проводились также исследования по десорбции рения и примесей.

Методы исследований включают анализ научно-технической информации, методы анализа растворов и ионообменных смол на содержание рения и примесей, проведение исследований по сорбции рения различными современными анионитами, десорбции рения и примесей.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые на реальных сульфатно- нитратных растворах участка переработки продуктивных растворов ПВ, содержащих в качестве примесей железо и уран, получены закономерности по сорбции и десорбции рения и примесей. На базе проведенных исследований разработана технологическая схема извлечения рения из раствора сложного состава и получения в качестве готовой продукции перрената аммония.

Практическая значимость работы состоит в эффективном извлечении рения с пониженным расходом анионитом и получением готовой продукции свободной от примесей металлов.

Апробация работы. Результаты работы представлены и опубликованы в виде тезисов докладов и статьи в журнале: в материалах Международной научно- технической конференции "Современные техника и технологии горно- металлургической отрасли и пути их развития." 14- 16 мая 2013год. г. Навоий, Узбекистан; Петухов О.Ф., Хосилов В.В., Орехов В.В., Рузиев Б.Т., Карапетьян И.А. "Извлечение рения из нитратно- сульфатных растворов, содержащих уран и железо"; в материалах Международной научно- практической конференции, посвященной 75- летию со дня рождения В.Н. Николаева (25-26 апреля 2013г) Петухов О.Ф., Шарафутдинов У.З., Кувондикова С.Р., Карапетьян И.А. " Попутное извлечение рения из некондиционных растворов уранового производства.";