Применение высших спиртов для снижения образования эмульсии в процессах экстракции урана из сернокислых сред Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

© Х.Д. Мырзакулова, Т.В. Разуваева, М.У. Умбеткулова, Б.О. Дуйсебаев, Э.А. Пирматов, 2009

Х.Д. Мырзакулова, Т.В. Разуваева, М. У. Умбеткулова,

Б. О. Дуйсебаев, Э.А. Пирматов

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСШИХ СПИРТОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЭМУЛЬСИИ В ПРОЦЕССАХ ЭКСТРАКЦИИ УРАНА ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ СРЕД

Приведены результаты исследования по снижению образования третьей фазы на границе раздела фаз при экстракции урана из кислых растворов. Ключевые слова: экстракция урана, межфазные образования, соли аминов, высшие спирты, эмульсия.

ш ш ри экстракции урана из кислых растворов наблюдается

Ал. образование третьей фазы на границе раздела фаз. Данное явление осложняет ведение процесса экстракции. Наличие в урановых растворах циркония, минеральной органики, кремневой кислоты ведет к образованию эмульсии - третьей фазы - «бороды» в процессе экстракции. Для устранения межфазных образований существует достаточно много методов. Многие эмульсии можно разделить на составляющие их компоненты простым нагреванием с последующим отстаиванием. Вероятно, нагревание ускоряет химические реакции, которые могут протекать в эмульсиях, изменяет природу поверхностного слоя, уменьшает вязкость. Таким образом, возникают условия, благоприятные для протекания процесса распада эмульсии. Для предупреждения образования третьей фазы в органическую фазу вводят небольшие количества полярных органических растворителей-модификаторов, которые повышают растворимость экстрагируемого комплекса в органической фазе. Модификатор, как правило, входит во внутреннюю сферу экстрагируемого комплекса, при этом обычно снижается степень экстракции металлов вследствие образования сольватных соединений с экстрагентом. Таким образом, в настоящее время имеется и опробовано множество способов предотвращения образования третьей фазы и методы ее ликвидации.

По сравнению с экстрагентами других классов при экстракции аминами или смеси аминов с другими классами экстрагентов возникает наибольшая необходимость во введении модификаторов, стабилизаторов эмульсии. В органических растворах соли аминов

имеют ограниченную растворимость, вследствие чего при экстракции наблюдается образование второй органической фазы. Данное явление наиболее характерно при использовании алифатических углеводородов и менее заметно в случае ароматических разбавителей. Такая разница обусловлена различной степенью ассоциации солей аминов в растворах этих двух классов, а также различной сольватирующей способностью растворителей. Наибольшую растворимость имеют соли третичных аминов, наименьшую - соли первичных аминов. Для солей аминов с минеральными кислотами растворимость, как правило, уменьшается с ростом размеров аниона [1]. Выделяемая при разрушении эмульсий органическая фаза после её отстаивания и водной промывки при соотношении во-да:органическая фаза = 1:10 может направляться на реэкстракцию урана с получением кондиционной продукции. На практике гомогенность органической фазы, как указывалось выше, достигается добавлением модификаторов, в качестве которых используются алифатические спирты (изменяющие диэлектрические свойства солей аминов), реже нейтральные фосфорорганические соединения [2].

Немаловажным фактором сокращения образования третьей фазы является также своевременная отмывка экстрагентов - подготовка их к работе. Технические экстрагенты содержат в своем составе примеси, которые избирательны по отношению к урану, однако, попутно экстрагируют примеси, способные вызывать эмуль-гацию. Таким образом, в настоящее время имеется и опробовано множество способов предотвращения образования третьей фазы и методы ее ликвидации.

Нами проведены лабораторные исследования по снижению образования третьей фазы добавлением в органическую фазу ди-(2-этилгексил) фосфорная кислота (Ди2ЭГФК) с содержанием 0,17 г-моль/л и триалкиламина (ТАА) - 0,14 г-моль/л в керосине модификаторов длинноцепочечных н-Октилового- С8Н17ОН и Децило-вого- С10Н21ОН спиртов. Октанол проявляет стабилизирующий эффект в экстракционной смеси Ди2ЭГФК + ТАА в керосине. Деэмульгирующий и стабилизирующий эффект октанола проявляется при использовании растворов содержащих незначительное количество примесей (2г, Si, Fe, А1 и др.).

Рис. 1. Зависимость объема образования третьей фазы от концентрации ок-танола в органической фазе

На рис. 1 представлен результат снижения объема образования третьей фазы, с увеличением концентрации октанола в органической фазе в процессе экстракции.

В литературных источниках описано, что при использовании алифатических спиртов с ростом длины алкильных цепочек спиртов, стабилизирующее действие будет более эффективным. С удлинением алкильной цепочки солюбилизирующий эффект спирта усиливается и его количество, необходимое для солюбилизации, снижается.

В связи с этим для сокращения образования третьей фазы нами также исследована добавка деканола к экстракционной смеси Ди2ЭГФК+ТАА в керосине (с содержанием 0,21 гмоль/л Ди2ЭГФК + 0,14 г-моль/л ТАА) в процентном отношении 1; 3; 5; 7; 10; 13; 16; 20. Эффективность добавления деканола оценивалась по таким показателям, как удельное насыщение и объем образования третьей фазы. На рис. 2 представлена зависимость снижения объема образования третьей фазы с увеличением концентрации декано-ла в органической фазе в процессе экстракции урана из раствора раскисленного диураната натрия.

Как видно из рис. 2 добавление деканола в экстракционную смесь Ди2ЭГФК+ТАА приводит к значительному снижению

Рис. 2. Зависимость объема образования третьей фазы от концентрации деканола в экстракционной смеси Ди2ЭГФК+ТАА

образования третьей фазы в процессе экстракции урана из урансодержащих растворов.

Добавка деканола к смеси Ди2ЭГФК+ТАА в концентрации 120 %, снижает образование третьей фазы на 2-64 %. Недостаточной эффективностью обладает добавка 1 % и 3 % деканола: снижение объема третьей фазы лишь на 1,8 и 5,4 %. Наиболее эффективно снижает объем третьей фазы добавка 7 % деканола при этом объем третьей фазы снижается на 61 %. Дальнейшее повышение концентрации деканола не ведет к повышению эффективности: в сравнении с 7 % добавкой спирта объем третьей фазы дополнительно снижается лишь на 3-5 %. Таким образом, в целях возможного практического применения в промышленности возможно использование смеси Ди2ЭГФК (0,21 гмоль/л) +ТАА (0,14 гмоль/л) +7 % деканола.

------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Химия и технология редких и рассеянных элементов. т.1, Москва, 1965.

2. Основные типы промышленных экстракторов. Разработка исследование и промышленное внедрение смесительно-отстойных и роторно-дисковых экстракторов. Сборник “Жидкостная экстракция”, стр.90-104, Труды III Всесоюзного Научно-технического совещания. 1969 г - дек. Под. ред. член-корр. АН СССР Ро-манкова П.Г, Курочкиной М.И.

Myrzakulova H.D., Razuvaeva T. V., Umbetkulova T. V.,

Duisebaev B.O., Pirmatov A.A.

IMPLEMENTATION OF HIGH ALCOHOLS FOR REDUCING EMULSIFICATION IN PROCESSES OF URANIUM EXTRACTION FROM SULFUROUS

The results on study on reducing formation of third phase on the phase boundary during uranium extraction from acidic media are given.

Key words: uranium extraction, interphase formations, amine salts, high alcohols, emulsion.

— Коротко об авторах -----------------------------------------------

Мырзакулова Х.Д., Разуваева Т.В.,Умбеткулова М.У., Дуйсебаев Б.О. -ТОО «Институт высоких технологий», Алматы, Казахстан,

Пирматов Э.А. - ТОО «Степногорский горно-химический комбинат», Степногорск, Казахстан.

MEDIA