Технологические аспекты проведения процесса осаждения урана

Процесс осаждения осуществляется периодически в одном агитаторе или чаще непрерывно в каскаде агитаторов. При проведении этого процесса стремятся провести мероприятия, способствующие образованию хорошо отстаивающихся, легко фильтруемых крупнокристаллических осадков.

Процесс осаждения включает три стадии:

· при внесении осадителя образуются термодинамически неустойчивые пересыщенные растворы;

· из пересыщенных растворов выделяются первичные агрегаты, обладающие скрытокристаллической структурой (центры кристаллизации);

· начинается рост кристаллов за счет отложения на первичных агрегатах ионов и молекул осаждаемого вещества.

Для получения крупнокристаллических осадков следует создавать условия преимущественного протекания роста кристаллов, одновременно снижая скорость образования новых центров кристаллизации. Число образующихся в единице объема новых центров кристаллизации пропорционально относительному пересыщению раствора:

N = K(C₁/C₂ – 1),

где С₁ - фактическая концентрация осаждаемого вещества в растворе до начала кристаллизации, т. е. концентрация пересыщенного раствора; С₂ - концентрация насыщенного раствора осаждаемого вещества. Относительное пересыщение раствора можно снизить, уменьшая C₁ или увеличивая С₂.

Концентрацию С₁ можно уменьшить разбавлением раствора, медленным прибавлением осадителя, рассредоточением подачи осадителя на несколько аппаратов каскада, использованием газообразных осадителей, подавлением диссоциации реактива - осадителя, применением метода возникающего реагента. Например, аммиачное осаждение можно провести путем гидролиза мочевины:

(NH₂)₂CO + 3 H₂O = 2 NH₄OH + CO₂.

Концентрацию С₂ можно увеличить, повышая температуру (при положительном ходе растворимости) или кислотность. И то и другое, способствуя укрупнению кристаллов, одновременно снижает степень осаждения.

Образующийся осадок полидисперсен. После образования осадка продолжается перемешивание суспензии для созревания осадка. Так как растворимость мелких кристаллов (микрометрового размера) больше, чем у крупных, то происходит укрупнение осадка за счет растворения мелких кристаллов и переотложения осаждаемого вещества на крупных кристаллах. Общая длительность осаждения составляет 1 - 6 ч. Осадок созревает тем быстрее, чем выше его растворимость, тогда и абсолютное значение разности концентрации насыщенного раствора у мелких и крупных кристаллов будет больше. Отсюда следует, что нельзя получить одновременно и крупные кристаллы и высокую степень осаждения. Необходимо находить компромиссное решение - наиболее выгодное с экономической точки зрения.

Следует отметить, что в настоящее время химическое осаждение для выделения урана из растворов после выщелачивания практически не применяется вследствие малой селективности, большого расхода реагентов. Поэтому на данной стадии осадительный передел практически полностью вытеснен ионообменными и экстракционными процессами.

Но осадительные процессы сохраняют свое значение для фиксации урана из товарных регенератов ионообменного процесса и из реэкстрактов.