Sposób wydzielania uranu z roztworów po kwaśnym ługowaniu rud uranowych

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania uranu z roztworów uzyskanych w wyniku kwaśnego ługowania niskoprocentowych rud uranowych. Sorpcja uranu zachodzi na kolumnie wypełnionej syntetyczną żywicą jonowymienną, na którą w sposób ciągły wprowadzany jest roztwór po ługowaniu. Zastosowano żywicę jonowymienną (jonit) typu Dowex 1 zawierającą silnie zasadowe czwartorzędowe grupy amoniowe, które są trwale połączone wiązaniami kowalencyjnymi z polimerem styrenowo-dwiwinylobenzenowym, stanowiącym szkielet struktury. Grupy amoniowe posiadają ładunek dodatni, który kompensowany jest przez związane z nimi (siłami elektrostatycznymi) aniony. W określonych warunkach możliwa jest ich wymiana na inne aniony, obecne w roztworze pozostającym w kontakcie z jonitem W zależności od procentowego udziału diwinylobenzenu w polimerze wyróżnia się żywice bardziej lub mniej usieciowane tj. zawierające więcej lub mniej wiązań poprzecznych w swojej strukturze. Będące przedmiotem badań w ramach wynalazku jonity o symbolach Dowex 1X4, Dowex 1X8 oraz Dowex 1X10 zawierają odpowiednio 4 %, 8% oraz 10 % diwinylobenzenu. W wyniku procesu ługowania niskoprocentowych rud uranowych w roztworze kwasu siarkowego obecny jest uran wraz z jonami licznych metali. W celu jego oddzielenia od pierwiastków towarzyszących została zastosowana metoda chromatografii kolumnowej, w której fazę stacjonarną stanowi żywica jonowymienna typu Dowex 1, natomiast fazą ruchomą jest rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego (0,15 mol/L). Uran tworzy w tych warunkach anionowe kompleksy z jonami siarczanowymi, które są zatrzymywane na kolumnie wypełnionej jonitem, podczas gdy inne pierwiastki wiązane są o wiele słabiej, bądź w ogóle nie ulegają sorpcji. Zastosowanie jonitów typu Dowex 1 prowadzi nie tylko do selektywnego wydzielenia uranu i oddzielenia od innych metali, ale też do jego znacznego zatężenia z dużych objętości roztworów pochodzących z ługowania rud. Kluczowym elementem wynalazku jest wpływ stopnia usieciowania żywicy jonowymiennej na wydajność procesu sorpcji uranu. Okazało się, bowiem, że stosując jonit Dowex 1X10 uzyskuje się zdecydowanie wyższą (o ok. 300 %) zdolność sorpcyjną w porównaniu z pozostałymi jonitami tzn. Dowex 1X4, Dowex 1X8. Jest to nowy i nieoczekiwany efekt techniczny, gdyż w dostępnej literaturze nie znaleziono opracowań dotyczących badania efektywności sorpcji uranu w powiązaniu ze stopniem usieciowania.

Potencjał komercjalizacji

Wynalazek może stanowić podstawę opracowania technologii pozyskiwania uranu z zasobów krajowych na skalę przemysłową. Tematyka ta nabiera obecnie znaczenia w związku ze ponownym wzrostem zainteresowania rozwojem energetyki jądrowej w Polsce. Może stanowić to jedno z istotnych źródeł zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery, do czego nasz kraj będzie zobowiązany w perspektywie nadchodzących lat. Będąca przedmiotem wynalazku żywica jonowymienna Dowex 1X10 do odznacza się znacznie większą efektywnością sorpcji uranu w porównaniu z powszechnie stosowanymi Dowex 1X4, Dowex 1X8. Można z tego powodu spodziewać się wymiernych korzyści ekonomicznych.